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Dokumentenidentifikation DE69527086T2 19.12.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0800407
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BEHANDLUNG VON FLÜSSIGKEITEN
Anmelder BenRad AB, Stockholm, SE
Erfinder BenRad AB, Stockholm, SE
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69527086
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.12.1995
EP-Aktenzeichen 959423658
WO-Anmeldetag 22.12.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/SE95/01575
WO-Veröffentlichungsnummer 0009620017
WO-Veröffentlichungsdatum 04.07.1996
EP-Offenlegungsdatum 15.10.1997
EP date of grant 12.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.12.2002
IPC-Hauptklasse A61L 2/08

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Fluids. Fluids werden in diesem Kontext als Gase und flüssige Medien sowie Suspensionen und Emulsionen verstanden.

STAND DER TECHNIK

In den letzten Jahren wurden immer größere Anforderungen an die Umwelt gestellt, wo immer ein Mensch anwesend war. Es gibt zahlreiche Gründe hierfür. Einer ist, dass die Mobilität des modernen Menschen zwischen unterschiedlichen geografischen Gebieten bedeutet, dass Pathogene fruchtbaren Nährboden zur Entwicklung extrem virulenter Stämme finden. Diese können schwerwiegende Krankheiten entstehen lassen, für welche es noch keine Heilverfahren gibt.

In Krankenhäusern können Pathogene von einem Patienten auf andere Personen - sowohl Patienten als auch Pflegepersonal - übertragen werden, und diese Pathogene werden weiter übertragen durch direkten Kontakt oder indirekt über Instrumente, Kleidung, Nahrung oder dergleichen. Krankenhaustextilien sind in größerem oder geringerem Umfang mit Pathogenen kontaminiert. Ein Problem besteht darin, dass die die Waschverfahren nicht vollständig zufriedenstellend sind, was das Entfernen von Pathogenen von Krankenhaustextilien betrifft. Zusätzlich gibt es einen Bedarf nach besseren und einfacheren Verfahren zur Sterilisation, einerseits von empfindlicher Ausstattung wie beispielsweise endoskopischer Instrumente und Katheter, die herkömmliche Sterilisierverfahren nicht erlauben, und andererseits in Operationen, in denen Instrumente direkt und schnell sterilisiert werden müssen, da sie während der Operation kontaminiert werden konnten (der Operierende kann beispielsweise spezielle Instrumente, Implantate und dergleichen fallen lassen).

Weitere Umgebungen, in denen Pathogene und andere Arten von Verschmutzung verteilt werden, und die oftmals Probleme mit schlechter Luft haben, sind Schulen, Tagesstätten, Nahrungsmittelläden, Küchen, Schiffskabinen, industrielle Einrichtungen und dergleichen, insbesondere schlecht belüftete Einrichtungen. Ein weiterer Problembereich sind "kranke Häuser" ("sick houses") mit beispielsweise Radon, Schimmel, Hexamin und dergleichen, sowie Einrichtungen, die gestrichen, tapeziert, mit Bodenbelag ausgestattet worden sind, etc.

Wasser ist ein weiterer Bereich, wo immer größere Anforderungen gestellt werden sowohl an die Reinheit als auch an die Minimierung von Umweltverschmutzung, wenn Trinkwasser und Abwasser behandelt werden.

Diese Medien und auf andere Weise kontaminierte Medien haben erhebliche Unruhe und den Bedarf nach effektiven Dekontaminationsverfahren erzeugt.

Eine Anzahl von Vorschlägen zum Behandeln der vorgenannten Probleme wurde im Laufe der Jahre vorgeschlagen, wie bessere Belüftung, verschiedene Arten von Filtern und Chemikalien zur Reinigung von Luft und Wasser. Da Chlor selbst eine Belastung für die Umwelt ist, wurden in verschiedenen Ländern Verfahren entwickelt, um Wasser mit Ozon (O&sub3;) in Trinkwassereinrichtungen und Badeeinrichtungen zu vereinigen, und ebenso in Wasser gelöstes Ozon zur Reinigung, Desinfektion und Sterilisation von Artikeln. Die Reaktionskapazität von Ozon (2,07 V elektrochemisches Oxydationspotential) wird der Tatsache zugeschrieben, dass es ein kraftvoller Oxydant ist. Die hohe chemische Reaktivität ist gekoppelt mit der instabilen Elektronenkonfiguration, die Elektronen von anderen Molekülen sucht, was daher bedeutet, dass freie Radikale gebildet werden. In diesem Prozess wird das Ozonmolekül aufgebrochen. Mittels seines oxydierenden Effekts wirkt das Ozon schnell auf gewisse inorganische und organische Substanzen. Sein oxydierender Effekt auf gewisse Wasserkohlenstoffe, Sacharide, Pestizide, etc. kann bedeuten, dass Ozon eine gute Wahl eines chemischen Stoffes in gewissen Verfahren ist. Eine Kombination von Ozon, Sauerstoff, Wasserstoffperoxyd und UV-Strahlung bedeutet, dass die Reaktion sehr viel schneller und effizienter mittels der Erzeugung von mehr freien Radikalen abläuft.

Die Inaktivierung von Mikroorganismen mit Hilfe von Ozon und Radikalen wird als Oxydationsreaktion betrachtet. Die Membran des Mikroorganismus wird als erstes angegriffen. Innerhalb der Membran-/Zellwand zerstören das Ozon und die Radikalen Kernmaterial innerhalb der Zelle/Virus/Spore. Die Inaktivationsreaktion in dem Falle meister Mikroorganismen tritt innerhalb von Minuten auf, in Abhängigkeit von der Ozondosis und der Menge freier Radikale, die gebildet werden.

In den meisten Fällen wird Ozon verwendet in der Form von Ozonwasser zum

- Entfernen oder Reduzieren von Chemikalien, Farbstoffen, Schwermetallen, Geruch, und Zerstören von Pathogenen in Wasserreinigungsarbeiten,

- Entfernen von Algen, Pilz, Ablagerungen, und zum Vermindern der Verwendung von Chemikalien in Wasserkühlungssystemen und Wärmetauschern,

- Behandeln von Wasser in Pools, Aquarien und Fischfarms,

- Sterilisieren von Flaschen und Gefäßen, die in der Getränke- und Nahrungsmittelindustrie verwendet werden.

Trotz seiner Löslichkeit in kaltem Wasser wird Ozon schnell aufgebrochen (= verbraucht), wie in dem Fall in Luft, was viel unterschiedliche Radikale und mehr oder weniger stabile Nebenprodukte ergibt, wie Aldehyde, Bromate und Karbonsäure. Der Grad des Aufbrechens hängt vom pH-Wert, der Substanz, die ausgesetzt wird, und der Temperatur ab. Gewisse Substanzen werden durch das Ozon leicht aufgebrochen. Allerdings wird die Mehrheit der Substanzen und Moleküle effizienter durch freie Radikale oxydiert, die durch Ozon und die Medienbehandlung durch Ozon gebildet werden. Bestimmte freie Radikale besitzen ein höheres elektrochemisches Oxydationspotential als Ozon (2,8 V für ein Hydroxylradikal und 2,42 für ein Sauerstoff (Singulet)). Beispiele üblicher Oxydanten, die gebildet werden können, sind Hydroxylradikale (HO·, Peroxylradikale (RO&sub2;·), (singuleter) Sauerstoff (102), Diradikale (R·-O·) und Alkoxyradikale (RO·).

Oxydation organischer Molküle wird am besten verstanden auf der Basis zweier ähnlicher Pfade für Reaktionen von HO, RO·, RO&sub2;· und ¹O&sub2; Radikale. Die meisten organischen Chemikalien, die mit Luft wie Gasen gemischt werden, werden durch HO· Radikale oxydiert. Aliphatische Moleküle ergeben RO&sub2;· Radikale, die verschiedene Reaktionen durchlaufen können, von denen die signifikanteste die Umwandlung in Alkoxylradikale (RO·) über NO ist. Reaktionen von RO· Radikalen sind schnell und erzeugen neue Karbonradikale durch Spaltung und durch intramolekularen Transfer von H-Atomen. Ein Reaktionszyklus intramolekularen Transfers von H-Atomen, Bildung eines neuen RO&sub2;· Radikals, Umwandlung in das entsprechende RO· Radikal und schließlich eine weitere intramolekulare Reaktion können zu hochoxydierten Karbonketten führen.

Aromatische Moleküle oxydieren schnell mit HO Radikalen, was Karbonradikale und Phenole bildet. Singuleter Sauerstoff (¹O&sub2;) ist wichtig zum Oxydieren einer großen Vielzahl organischer Chemikalien, einschließlich Aminosäuren, Merkaptanen, Sulfiden und polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe. Dies sind ebenfalls schnelle Oxydationsprozesse.

Dementsprechend reagiert Ozon mit Kontaminanten über zwei grundlegende Pfade. Es kann direkt reagieren, als molekulares Ozon (O&sub3;), durch Reaktionen, die selektiv sind. Im allgemeinen ist zu erwarten, dass aktivierte Komponenten (Phenol, Resorcinol, Salecylat), Olefine und einfache Amine mit molekularem Ozon reagieren, wie dies bei bestimmten Mikroorganismen der Fall ist.

Alternativ kann Ozon mit Kontaminanten über einen indirekten Weg reagieren, auf welchem die freien Radikalen, die durch Dekomposition von Ozon und durch Reaktionen erzeugt werden, als Oxydanten dienen. Diese indirekten Reaktionen des radikalen Typs sind schnell und nicht selektiv.

Organische Kontaminanten, die langsam mit molekularem Ozon reagieren, wie aliphatische Säuren, Aldehyde, Ketone und aromatische Kohlenwasserstoffe, reagieren in größerem Ausmaß über den nicht-selektiven, radikalen Weg. Somit begünstigen Bedingungen, welche Ozon aufbrechen, wie UV-Strahlung, indirekte und nicht-selektive Reaktionen, in denen freie Radikale als starke Oxydanten gebildet werden. In dem Fall von Luft besitzt der radikale Weg eine beherrschende Rolle in den meisten Oxydationsprozessen. Selbst in Situationen, in denen die erste Oxydationsreaktion zwischen dem Ozon und Kontaminanten über den direkten Weg stattfindet, werden Radikale erzeugt, so dass die anschließende Oxydation effektiv und schnell mittels radikaler Reaktionsprozesse stattfindet.

Da die Radikale nicht-selektiv sind, können sie alle reduzierten Substanzen oxydieren und sind nicht auf spezifische Klassen von Kontaminanten begrenzt, wie in dem Fall molekularen Ozons.

Wie bereits erwähnt begünstigt UV-Strahlung eine schnelle Zerlegung von Ozon mit anschließender Bildung von Radikalen. In diesen Fällen, in denen Kontaminanten UV-Strahlung absorbieren (beispielsweise Tetrachloräthylen) trägt direkte Photolyse des Schmutzstoffs zum Grad der Oxydation bei.

In zahlreichen Vorrichtungen wird Ozon durch Korona-Entladungen erzeugt. Wenn ein 6-7 eV Elektron mit einem Sauerstoffmolekül (O&sub2;) zusammenwirkt, findet Dissoziation statt. Die Sauerstoffatome (O+O), die gebildet werden, werden unmittelbar mit Sauerstoffmolekülen kombiniert, um Ozon (O&sub3;) zu bilden.

Es ist ebenso bekannt, dass UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von näherungsweise 183 nm Ozon in Luft entstehen lässt. Es ist allerdings schwierig, derartige Lampen angemessen effektiv zur Herstellung von Ozon in den großen Mengen, die in zahlreichen Fällen erforderlich sein können, herzustellen.

Eine Anzahl von Versuchen zur Reinigung von Luft mit Ozon wurde durchgeführt, wie beispielsweise in dem Patent US-A-5,186,907 beschrieben. Das Patent beschreibt eine Vorrichtung zur Behandlung organischer Abfallgase, die toxische Komponenten wie organische Lösungsmittel enthalten. Die Gase werden durch einen Ventilator in eine Umschließung gesaugt und werden zunächst in der Umschließung einem ersten Oxydierelement ausgesetzt, beispielsweise einer UV-Lampe, die Sauerstoff in der Luft veranlasst, Ozon zu bilden. Der Oxydierungseffekt des Ozons bedeutet, dass das meiste der organischen Lösung Peroxyd bildet. Das Peroxyd wird dann durch ein zweites Oxydierelement, in diesem Falle eine UV-Lampe, die Strahlung bei einer Wellenlänge von 365 nm ausstrahlt, bestrahlt, so dass das Peroxyd fast vollständig in Kohlendioxyd, Wasser und anorganische Gaskomponenten durch Oxydation aufgebrochen wird. Gleichzeitig werden diejenigen Teile des organischen Gases, die nicht durch das erste Oxydierelement oxydiert worden sind, und das Ozon oxydiert und aufgebrochen werden durch das zweite Oxydierelement.

Die Vorrichtung gemäß der obigen Beschreibung zielt auf organische Lösungsmittel wie Isopropylalkohol, wobei das erste Oxydierelement die Lösung in Peroxyd umwandelt, das dann durch die Strahlung von einer UV- Lampe bei einer Wellenlänge von 365 nm oxydiert wird. Die Vorrichtung besitzt einen engen Anwendungsbereich, spezifisch zur Behandlung bestimmter definierter organischer Lösungsmittel.

In dem Patent US-A 5,260,036 ist ein Verfahren zum photochemischen Oxydieren gasförmiger organischer Halogenverbindungen offenbart. Gemäß dem Patent werden die Verbindungen UV-Licht ausgesetzt, um diese in gasförmiger Oxydationsprodukte zu oxydieren und die gasförmigen Oxydationsprodukte mit einer Oberfläche innerhalb einer Oxydationskammer zu reagieren, wobei die Oberfläche kein Material ist, das chemisch mit den gasförmigen Oxydationsprodukten reaktiv ist, um feste Reaktionsprodukte zu erzeugen, die in Seitenwänden der Kammer eingeschlossen sind. Dieses chemisch absorbierende, innere Oberflächenmaterial besitzt eine Lebensdauer von 1 bis 3 Monaten.

Es ist anhand des vorstehend beschriebenen ersichtlich, dass Ozon mit guter Wirkung zum Reinigen, Desinfizieren und Sterilisieren innerhalb bestimmter Bereiche und in dem Fall bestimmter Substanzen verwendet werden kann. Die Verwendung von Ozon zum Zwecke des Erhaltens freier Radikaler hiervon sollte allerdings erheblich die Effizienz, den Anwendungsbereich und die Substanzen, die sicher behandelt werden können, erhöhen. Dieses Verfahren wurde bisher nicht effektiv verwendet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme beim Reinigen und Desinfizieren kontaminierter Medien wie Luft, Wasser und fester Artikel zu beseitigen, und ebenso Desinfektion und Sterilisation von Artikeln auf effizientere Weise, als bisher mit früheren Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen wurde. Dies wird erzielt mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der kennzeichnenden Teile von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 6.

BESCHREIBUNG DER Fig. IN DEN ZEICHNUNGEN

Das Verfahren, das bevorzugte Ausführungsformen von Vorrichtungen gemäß der Erfindung verwendet, wird nachfolgend ausführlich und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Entwicklung der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Entwicklung der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 zeigte eine Variante der Vorrichtung und ein Beispiel der Verwendung zur Erzeugung eines sterilisierenden, gasförmigen Fluids zum Sterilisieren fester Artikel in einem geschlossenen Raum; und

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die für ein Fluid im flüssigen Zustand angepasst ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. Das zu behandelnde Medium wird bevorzugt in eine Art Umschließung eingeführt. In der Umschließung wird das Medium UV-Strahlung mit einer Spektralverteilung in dem Bereich von 180-400 nm ausgesetzt. Die Wellenlänge von 183,7 nm wandelt insbesondere den Sauerstoff in dem Medium in Ozonmoleküle (O&sub3;) um. Die gebildeten Ozonmoleküle werden gleichzeitig durch Strahlung innerhalb des vorgenannten Wellenlängenbereichs zerlegt, insbesondere bei einer Wellenlänge von 254 nm. Gleichzeitig wird das gebildete O&sub2; aufgebrochen, um atomaren Sauerstoff zu bilden. Um die Effizienz während der Erzeugung freier Radikale, insbesondere HO· Radikale, zu erhöhen, werden Oxyde als Katalysatoren zugefügt. Um eine größere Menge von Ozon und dementsprechend mehr freie Radikale zu erhalten, wird weiteres Ozon erzeugt, bevor das Medium bestrahlt wird.

Eine Vorrichtung, die auf dem vorgenannten Verfahren basiert, ist in Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung ist als eine Umschließung 1 mit mindestens einem Einlass 2 und einem Auslass 3 ausgelegt. Ein Oxydierelement 4 ist in der Umschließung 1 angeordnet, in der bevorzugten Ausführungsform eine Anzahl von UV-Lampen mit einer Spektralverteilung in dem Bereich von 180- 400 nm. Die Lampen 4 sind bevorzugt derart platziert, dass der gesamte Bereich 5 um die Lampen 4 in der Umschließung 1 mit näherungsweise derselben Intensität ausgeleuchtet ist. Die Innenwände der Umschließung 1, zumindest in dem Bereich 5 um die Lampe herum, sind derart angeordnet, dass sie eine gute Reflektion des Lichts von den Lampen 4 bereitstellen. Ein Element 7 zum Zirkulieren der Luft, beispielsweise ein Ventilator, ist an dem Auslass 3 angeordnet, um die behandelnde Luft durch die Vorrichtung 1 hindurch zu leiten.

Eine Anzahl von Katalysatoren 8 ist ebenso in der Umschließung in dem Bereich 5 angeordnet, diese können beispielsweise auf geeignete Weise an der reflektierenden Innenwand der Umschließung befestigt sein. In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Katalysatoren Metall und/oder Metalloxyd, wie Edelmetalle, Aluminiumoxyd, Titaniumoxyd, Siliziumoxyd und Mischungen davon auf.

Die Funktionsweise ist wie folgt. Wenn die Vorrichtung verwendet werden soll, wird der Strom zu den Lampen 4 eingeschaltet und der Ventilator 7 beginnt zu rotieren. Der Ventilator 7 saugt Luft in den Einlass 2, welche Luft durch die Umschließung 1 und durch den Bereich 5 strömt, wo die Lampen die Luft einer UV-Strahlung aussetzen. Infolgedessen, dass die Wände in dem Bereich 5 der Lampen reflektierend sind, wird die Luft der UV-Strahlung in höherem Maße ausgesetzt, und somit wird die Effizienz erhöht. Die Spektralverteilung der UV-Lampen bedeutet, dass Ozonmoleküle (O&sub3;) durch den Sauerstoff in der Luft, und insbesondere durch Strahlung bei einer Wellenlänge von 183,7 nm, erzeugt werden. Gleichzeitig wird Strahlung durch die Lampen innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 245-400 nm erzeugt, innerhalb welchen Wellenlängenbereichs die Ozonmoleküle in Sauerstoff und freie Radikale, und Kontaminanten in freie Radikale aufgebrochen werden. Von besonderer Wichtigkeit sind die Wellenlänge von 254 nm und ebenso die Wellenlänge von 364,9 nm, bei welchen eine erhöhte Effizienz bei der Erzeugung freier Radikaler erzielt wird. Die Katalysatoren, die in dem Bereich 5 platziert werden, machen das Verfahren effektiver durch Erhöhen der Menge freier Radikaler pro Zeiteinheit. Mittels derer Empfindlichkeit zur Oxydation beginnen die freien Radikalen eine Kettenreaktion mit den Kontaminanten in der Luft. Die freien Radikalen, und im gewissen Ausmaß das Ozon, brechen effektiv die Bindungen zwischen den Atomen in den Molekülen auf, welche die Luft kontaminieren. Mikroorganismen, wie beispielsweise Pathogene, werden schnell getötet, und von organischer und anorganischer Materie werden neue freie Radikale gebildet, die mehr oder weniger reaktiv sind. Die Endprodukte sind hauptsächlich Wasserdampf, Luft und Kohlendioxyd. Diese Ausführungsform der Vorrichtung ist in erster Linie zur Reinigung von Luft vorgesehen, beispielsweise in Büroeinrichtungen, Schulen, Sporthallen, Raucherräumen, Kabinen, Toiletten.

Fig. 2 zeigt eine Entwicklung der Vorrichtung gemäß Fig. 1. In Fig. 2 besitzen dieselben Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1. In der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wurde ein Abschnitt 11 der Umschließung 1 weiter verbunden mit dem Einlassende 2 davon. Der neue Abschnitt 11 ist mit einem Ozonerzeuger 9 eines geeigneten Typs ausgestattet. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Ozonerzeuger 9 eine kleine dunkle Entladungseinheit. In dem Spalt zwischen den Elektroden ist Silikon oder ähnliches Pulver gepackt oder gemischt mit dem dielektrischen Material (Keramik), durch welche Einrichtung der Strom erhöht wird und der Erzeuger kann mit geringen Abmessungen ausgeführt werden. Weitere Ozonerzeuger sind ebenso vorstellbar, wie Elektrodeplatten mit einem bestimmten Luftspalt, wobei Entladungen zwischen den Platten erzeugt werden, und ebenso UV- Lampen, die eine bestimmte Wellenlänge ausstrahlen. Durch Erhöhen der Menge von Ozon wird der Strom erheblich erhöht. Das Ozon, das durch den Ozonerzeuger gebildet wird, reagiert einerseits direkt mit den Kontaminanten in der Luft und wird zerlegt, und wird andererseits durch die UV-Lampen zerlegt, um freie Radikale in großer Menge zu bilden. Diese Ausführungsform ist in erster Linie zur Reinigung von Luft in großen Bereichen und/oder Bereichen, die stark kontaminiert sind, vorgesehen, wie industrielle Einrichtungen, rauchbeschädigte Einrichtungen, Stallungen etc.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Abschnitt 1II stromabwärts des Auslasses 3 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 platziert. Der Abschnitt 1II ist mit einem Filter 10 ausgestattet. Der Filter 10 besteht aus oxydischer, poröser Keramik, Aluminiumoxyd, Kalziumhydrooxyd, Magnesiumhydrooxyd und Aktivkohle und Karbonat. Der Filter ist mit einer Anzahl von Passagen 11 ausgestattet, die in der bevorzugten Ausführungsform geringfügig geneigt sind in Bezug auf die Richtung des Flusses F, um die Kontaktfläche zwischen dem Filter und der Luft zu erhöhen. Die Vorrichtung mit dem Filter ist in erster Linie zur Verwendung in Einrichtungen mit organischem Gas vorgesehen, in denen die Endprodukte unidentifizierbar sein können, oder wenn es chlorierte Lösungsmittel, Alkohole, Ketone, aromatische Verbindungen, Dioxyne, Hexamine (Hexamethyltetramin), Formaldehyd, Ammoniak, Pestizide und Herbizide gibt. Der oben genannte Filter deaktiviert effektiv diese Endprodukte, und nur Wasserdampf, Kohlendioxyd und Luft treten aus dem Auslass aus.

Da sowohl das Ozon und insbesondere auch die freien Radikalen kurzlebig sind, ist eine kontinuierliche Erzeugung von Ozon und freien Radikalen notwendig. Die Geschwindigkeit der Rotation des Ventilators und dementsprechend die Flussrate werden auf die Menge des Ozons abgestimmt, die erzeugt wird, um eine optimale Funktion der Vorrichtung zu halten und um sicherzustellen, dass kein unbehandeltes Ozon in die Umgebung entweicht. Die Vorrichtung kann beispielsweise mit einem Timer ausgestattet sein, der die Vorrichtung zu bestimmten Zeitintervallen umschaltet. Der Luftfluss durch die Vorrichtung besitzt ebenso die Aufgabe, die elektronischen Komponenten zu kühlen und den Filter 10 zu wärmen, um dessen Effizienz zu erhöhen.

Mittels des modularen Systems mit unterschiedlichen Abschnitten ist es einfach, die Vorrichtung an die Bedingungen anzupassen, unter denen sie arbeiten sollen. Somit ist es möglich, Vorrichtungen zu erhalten beliebig von einem Abschnitt 1 mit UV-Lampen bis zu einer Serienverbindung mehrerer Abschnitte 1, die nacheinander angeordnet sind, einem Ozonerzeuger 9 und einem Filter 10. Der Ventilator 7 ist ebenso in einem Abschnitt 12 angeordnet, Fig. 3, und bildet somit ebenfalls eine Modulareinheit. Diese Abschnitte können dann auf einer geeigneten Haltelagerung 13 montiert werden, Fig. 3, die auf einer geeigneten Stützung angeordnet ist. Die Haltelagerung enthält die elektrische Verbindung, Sicherung und dem optionalen Timer. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Abschnitten und der Haltelagerung 13 sind bevorzugt vom Steckertyp. Große Flexibilität und leichte Wartung werden auf diese Weise erhalten, da nur der fehlerhafte Abschnitt ausgetauscht oder repariert werden muss und es nicht erforderlich ist, die gesamte Vorrichtung auseinander zu bauen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Anwendungsbereichs und ebenso der Vorteile des modularen Systems, beispielsweise zum Sterilisieren von Artikeln etc., wie Operationsinstrumenten und Kathetern, die bisher nicht mit optimalen Ergebnissen mit herkömmlichen Verfahren sterilisierbar waren. Fig. 4 zeigt einen Behälter 20 oder eine andere, wohldefinierte Umschließung, die mit einer Tür, Klappe oder etwas ähnlichem (nicht gezeigt) ausgestattet ist, das diesen eng abdichtet, wenn sie verschlossen ist. Die zu behandelnden Artikel werden in dem Behälter 20 gelegt, beispielsweise auf perforierten Regalböden 21. Es ist ebenso vorstellbar, Halter zu verwenden, die speziell an die zu behandelnden Artikel angepasst sind. Es ist wichtig, dass die Luft mit freien Radikalen frei um die Artikel herum zirkulieren kann. Luft wird eingesaugt durch einen Einlass 22, der mit einem verschließbaren Ventil 23 ausgestattet ist. Verbunden mit dem Einlass 22 ist zunächst ein Abschnitt 11 mit einem Ozonerzeuger, der Sauerstoff in der eintretenden Luft in Ozonmoleküle umwandelt. Stromabwärts des Abschnitts 11 mit dem Ozonerzeuger, betrachtet in der Richtung des Flusses, gibt es einen zweiten Abschnitt 1 mit UV-Lampen und Katalysatoren. Die Strahlung von den UV-Lampen bildet Ozon und bricht letzteres auf, und die zuvor gebildeten Ozonmoleküle ergeben freie Radikale, die in großer Menge in den Behälter strömen und die Artikel, die auf den Regalböden 21 platziert sind, sterilisieren. An der oberen Kante des Behälters gibt es einen Ventilatorabschnitt 12, und ebenso einen Abschnitt 1II mit einem Filter, der an einem Auslass 24 angeordnet ist, welcher Auslass mit einem verschließbaren Ventil 25 ausgestattet ist. Der Ventilatorabschnitt 12 erzeugt einen Strom von Luft von dem Einlass 22 durch den Behälter und nach außen durch den Auslass 24. Der Behälter ist bevorzugt mit einem Element ausgestattet, der die Tür verriegelt, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, und die dies beispielsweise mittels einer Lampe anzeigt. Der Behälter ist ebenso mit einer Zeitregelung für die Vorrichtung ausgestattet, angepasst an die Größe des Raums und an die Größe um die Form der zu behandelnden Artikel. Der Behälter 20 kann unterschiedliche Abmessungen in Abhängigkeit davon besitzen, was zu behandeln ist. Er kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, Textilien in der Form von Operationsgarnen und dergleichen ausgelegt sein, die in Krankenhäusern, der pharmazeutischen Industrie, Abattoirs, der Elektronikindustrie, etc. verwendet werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren und die Vorrichtung können selbstverständlich ebenso zum Reinigen kontaminierten Wassers einerseits verwendet werden, und andererseits zur Verwendung von Wasser, das mit freien Radikalen angereichert ist, zum Reinigen, Desinfizieren und Sterilisieren von Instrumenten, elektronischen Vorrichtungen, Biomaterial und Textilien beispielsweise verwendet werden. Fig. 5 zeigt eine Beispiel der Verwendung der vorliegenden Erfindung zum Behandeln von Wasser, d. h. zum Dekontaminieren von Wasser oder Anreichern von Wasser mit freien Radikalen. In dieser Ausführungsform sind ein oder mehrere Abschnitte 1 mit UV-Lampen in dem Wasserstrom 30 platziert. In geeigneter Weise stromabwärts des Abschnitts 1 ist eine Verbindung 31 angeordnet, mit welcher Verbindung 31 ein Abschnitt 11 mit einem Ozonerzeuger 9 und einem Ventilatorabschnitt 12 verbunden sind. Zwischen der Verbindung 31 und dem Wassereinströmen 30 gibt es eine Art Einwegventil. Wenn Zirkulation des Wassers durch die Vorrichtung benötigt wird, d. h. wenn es keinen externen Strom durch die Vorrichtung gibt, wird eine Pumpe 32 verwendet. Das Wasser, das hindurch strömt, wird zuerst Ozon von dem Ozonerzeuger 9 ausgesetzt, wobei das Ozon nach unten in das Wasser durch den Ventilator 7 gezwängt wird. Somit wird Ozon kontinuierlich dem Wasser zugefügt, welches Ozonwasser dann unmittelbar mit UV-Licht bestrahlt wird, um das Ozon zu zerlegen und freie Radikale zu erhalten. Wenn das Wasser stark kontaminiert ist, oder wenn großen Mengen freie Radikaler in dem Wasser benötigt werden, wird eine Ultraschallvorrichtung 33 in dem Wassereinstrom platziert. Ultraschallwellen mit hoher Amplitude erzeugen freie Radikale und brechen Kontaminanten auf. Und auf dieselbe Weise wie mit der oben beschriebenen Vorrichtung kann die Vorrichtung zum Reinigen von Wasser auf eine Anzahl von Arten mittels des modularen Systems kombiniert werden.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine effektivere Reinigung, Desinfektion und Sterilisation in zahlreichen Anwendungsbereichen und für zahlreiche organische und anorganische Substanzen, Kontaminanten und Mikroorganismen in Luft, in Wasser und auf festen Objekten. Beispiele von Vorteilen sind niedriger Energieverbrauch, keine Erwärmung von Objekten, Luft oder Wasser, keine Chemikalien, Reinigungsmittel, geringe Abmessungen der Einheit, keine toxischen Nebenprodukte, lange Betriebslebensdauer, geringe Wartung und zahlreiche Anwendungen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Behandlung von Fluids, das die Schritte aufweist Erzeugen von Ozon in dem Fluid; Aussetzen des Ozons einer UV- Strahlung während es erzeugt wird, um dadurch das Ozon aufzubrechen und freie Radikale zu erhalten, um Schmutzstoffe zu zerstören, gekennzeichnet durch Aussetzen des Fluids mindestens einem Katalysator zur gleichen Zeit, zu der das Ozon aufgebrochen wird, zur Erhöhung der Menge freier Radikale.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluids Wasser oder Luft einschließen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlung, die zum Aufbrechen des Ozons und der Schmutzstoffe ausgestrahlt wird, eine Wellenlänge von 245 nm-400 nm besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die UV- Strahlung, die zum Aufbrechen des Ozons ausgestrahlt wird, eine Wellenlänge von 254 nm besitzt.

5. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1-4 behandelten Fluids zum Reinigen, Desinfizieren oder Sterilisieren von festen Objekten.

6. Vorrichtung zur Behandlung von Fluids, die eine Umschließung (1) besitzt, die mit einem Einlass (2), mindestens einem Auslass (3), mindestens einem UV-erzeugenden Element (4), welches in der Umschließung (4) angeordnet ist, ausgestattet ist, in der Lage, Ozon zu erzeugen und gleichzeitig das Ozon in freie Radikale aufzubrechen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Katalysator (8) zum Erhöhen der Menge freier Radikale ausgestattet ist, welcher mindestens eine Katalysator benachbart zu dem UV-erzeugenden Element angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Katalysator Edelmetalle, Titaniumdioxyd, Aluminiumoxyd oder Siliziumoxyd und Mischungen davon aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Katalysator (8) in dem Bereich (5) nahe des UV- erzeugenden Elements (4) platziert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Luft oder Wasser einschließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das UV- erzeugende Element (4) mindestens ein UV-Lampe ist, welche Strahlung mit einer Spektralverteilung innerhalb des Bereichs von 180-400 nm ausstrahlt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die UV- Lampe Strahlung mit Wellenlängen von 183,7 nm und 254 nm ausstrahlt.

12. Vorrichtung nach einem der AnsprÜche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Flusselement (7) ausgestattet ist, welches das zu behandelnde Fluid durch die Umschließung (1) bewegt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem weiteren Ozonerzeuger (9) ausgestattet ist, der stromaufwärts von dem UV-strahlenden Element (4) platziert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (10) stromabwärts von dem UV-erzeugenden Element (4) platziert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) aus oxydischer, poröser Keramik mit einer Anzahl von Passagen (11) besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) auch Aktivkohle und Karbonat einschließt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-16, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Timer zur Steuerung ihres Betriebes aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus Sektionen mit unterschiedlichen Komponenten in jeder Sektion aufgebaut ist, um ein modulares System zu erhalten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Sterilisieren fester Objekte, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter aufweist einen geschlossenen Raum (20) mit einem Einlass (22) und einem Auslass (24), und dass mindestens ein Ozongenerator (9) in dem Einlass angeordnet ist, dass das mindestens eine UV-erzeugende Element (4) stromabwärts von dem Ozongenerator (9) angeordnet ist, und dass ein Flusselement (7) in dem Auslass (24) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass mit einem oxydischen Filter (10) ausgestattet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) aus oxydischer, poröser Keramik mit einer Anzahl an Passagen (11) besteht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) auch Aktivkohle und Karbonat einschließt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (22) und der Auslass (24) mit verschließbaren Ventilen (23, 25) ausgestattet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Behandlung von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass in einem definierten Flüssigkeitsfluss (30) ein Element zum Erzeugen und Fördern von Ozon (9, 12, 31) zu der Flüssigkeit vorgesehen ist, und dass das mindestens eine UV- erzeugende Element (4) stromabwärts von dem Element zum gleichzeitigen Erzeugen und Aufbrechen des Ozons in freie Radikale angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ultraschalleinrichtung (33) an dem Einlass des Flüssigkeitsflusses (30) vorgesehen ist, so dass der Flüssigkeitsfluss Ultraschallwirkung ausgesetzt ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsfluss (30) mit einer Waschvorrichtung zum Reinigen, Desinfizieren oder Sterilisieren fester Objekte verbunden ist.







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