專利名稱：Uv空氣處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及感染(infection)和微生物防治方法和與其相關(guān)的裝置。
背景技術(shù)：
在環(huán)境中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)引起疾病的微生物、霉菌、霉病(mildew)、孢子以及有機(jī)和無機(jī)污染物質(zhì)。環(huán)境空間中的微生物防治和消毒對于改善健康是理想的。在過去很多方法已經(jīng)被用于試圖凈化空氣和消毒表面。例如，已知通過例如光催化氧化方法產(chǎn)生的反應(yīng)性氧化性物類(Reactive Oxidizing Species, R0S)能夠氧化有機(jī)污染物質(zhì)和殺死微生物。更特別地，已知羥自由基、氫過氧自由基(hydroperoxyl radicals)、氯氣和臭氧，所述光催化反應(yīng)的終產(chǎn)物，能夠氧化有機(jī)化合物和殺死微生物。但是，不僅因為效能限制而且因為安全問題，已知的方法和裝置存在限制。ROS是用于描述由環(huán)境潮濕空氣暴露于紫外光而產(chǎn)生的被高度活化的空氣的術(shù)語。在紫外范圍內(nèi)的光發(fā)射頻率為當(dāng)被吸收時具有破壞化學(xué)鍵的足夠能量的光子。常規(guī)地， 將波長為250nm-255nm的UV光用作生物殺滅劑。低于約181nm，最高到182_187nm的光在它們產(chǎn)生臭氧的能力方面可與電暈放電(corona discharge)媲美。臭氧氧化和UV輻射都被用于公共水系統(tǒng)的消毒。當(dāng)前，臭氧被用于處理工業(yè)廢水和冷卻塔。通常已知過氧化氫具有抗菌性能并且已經(jīng)被用于水溶液中用于消毒和微生物防治。但是，在氣相中使用過氧化氫的嘗試之前被制備經(jīng)純化的過氧化氫氣體(Purified Hydrogen Peroxide Gas,PHPG)的技術(shù)困難所阻礙。蒸發(fā)的過氧化氫水溶液產(chǎn)生由過氧化氫水溶液組成的微液滴的氣溶膠。用于“干燥”蒸發(fā)的過氧化氫溶液的各種方法至多產(chǎn)生過氧化氫的水合形式。這些水合的過氧化氫分子被通過靜電吸引和倫敦力結(jié)合的水分子包圍。這樣，所述過氧化氫分子通過靜電方式與環(huán)境直接相互作用的能力被結(jié)合的水分子 (其有效地改變了被包封的過氧化氫分子的基本靜電構(gòu)造)大大減弱。此外，能夠達(dá)到的蒸發(fā)的過氧化氫的最低濃度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1. Oppm OSHA工作場所安全限制，使得這些方法不適合用于有人區(qū)域。已經(jīng)被證實破壞流體中的有機(jī)污染物質(zhì)的光催化劑包括但不限于Ti02、ai0、Sn02、 WO3> CdS、ZrO2, SB2O4和狗203。二氧化鈦是化學(xué)穩(wěn)定的，對于UV/可見光光活化具有適合的帶隙，并且相對便宜。因此，在過去三十年二氧化鈦的光催化化學(xué)已經(jīng)被廣泛地研究，用于從受污染的空氣和水除去有機(jī)和無機(jī)化合物。因為當(dāng)通過具有足夠能量的紫外光活化時，光催化劑能夠由被吸附的水產(chǎn)生羥自由基，因此當(dāng)用于氣相中時它們顯示出用于產(chǎn)生釋放到環(huán)境中的PHPG的前景。但是，現(xiàn)有的光催化應(yīng)用集中在含有許多不同反應(yīng)性化學(xué)物類的等離子體的產(chǎn)生上。此外，所述光催化等離子體中的大多數(shù)化學(xué)物類對過氧化氫具有反應(yīng)性，并且通過破壞過氧化氫的反應(yīng)阻止過氧化氫氣體的產(chǎn)生。而且，被引入所述等離子體中的任何有機(jī)氣體通過與過氧化氫的直接反應(yīng)和通過它們的氧化產(chǎn)物與過氧化氫的反應(yīng)這兩者阻止過氧化氫產(chǎn)生。所述光催化的等離子體反應(yīng)器本身也限制了用于釋放到環(huán)境中的PHPG的產(chǎn)生。 因為過氧化氫(還原電位0. 71eV)具有比將作為犧牲氧化劑(sacrificial oxidant)被還原的氧氣(還原電位-0. 13eV)更大的化學(xué)電位，因此當(dāng)其在光催化等離子體反應(yīng)器中向下游移動時，其如同通過水的氧化制備它一樣快速地被優(yōu)先還原。氧化
2光子 + 2H20 — 20H* + 2H+ + 20H* — H2O2。還原
H2O2 + 2H+ + — 2H20。此外，幾種副反應(yīng)產(chǎn)生成為所述光催化等離子體一部分的多種物類，這如上所述阻止用于釋放到環(huán)境中的PHPG的產(chǎn)生。用于活化光催化劑的光的波長也具有足夠的能量來光解過氧化氫分子中的過氧化物鍵，并且也是用于釋放到環(huán)境中的PHPG的產(chǎn)生中的抑制劑。此外，使用產(chǎn)生臭氧的光波長的實踐也將另一種物類引入到破壞過氧化氫的光催化等離子體中。
03+ H2O2 — H2O + 202。實踐中，光催化應(yīng)用集中在用于氧化有機(jī)污染物和微生物的等離子體(通常含有臭氧)的制備上。此類等離子體主要在所述等離子體反應(yīng)器本身的范圍(confines)內(nèi)有效，就其本性而言在所述等離子體反應(yīng)器的范圍之外具有有限的化學(xué)穩(wěn)定性，并且主動地 (actively)降解它們可能含有的有限量的過氧化氫氣體。此外，由于所述等離子體主要在所述等離子體反應(yīng)器本身內(nèi)有效，因此許多設(shè)計使停留時間最大化以促進(jìn)有機(jī)污染物和微生物在它們通過所述等離子反應(yīng)器時更完全的氧化。由于過氧化氫具有如此之高的還原電位，因此最大化的停留時間導(dǎo)致最小化的過氧化氫輸出。而且，大多數(shù)光催化應(yīng)用產(chǎn)生對環(huán)境不利的化學(xué)物類。這些之中首先是臭氧本身 (許多體系的有意產(chǎn)物)。此外，由于經(jīng)過等離子體反應(yīng)器的有機(jī)污染物很少在一次暴露中就被氧化，因此需要多次空氣交換以達(dá)到完全氧化為二氧化碳和水。隨著不完全氧化的發(fā)生，通過所述等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生了醛、醇、羧酸、酮和其它部分氧化的有機(jī)物類的混合物。 通常，光催化等離子體反應(yīng)器實際上能夠通過將大的有機(jī)分子分裂成多個小的有機(jī)分子例如甲醛而增加空氣中有機(jī)污染物的總濃度?？傊F(xiàn)有技術(shù)中沒有實現(xiàn)用于釋放到環(huán)境中的PHPG的制備。蒸發(fā)過氧化氫水溶液的方法至多產(chǎn)生過氧化氫的水合形式。而且，盡管光催化體系能夠產(chǎn)生過氧化氫，但是它們具有嚴(yán)重抑制用于釋放到環(huán)境中的PHPG產(chǎn)生的多種限制。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一方面中，公開了提供環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù) (remediation)的方法。所述方法通常包括(a)提供優(yōu)先產(chǎn)生過氧化氫氣體的光催化室(cell) ； (b)產(chǎn)生基本上沒有例如水合(hydration)(為在溶液中的水或通過共價 (covalence)、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類(plasma species)和/或有機(jī)物類(organic species)的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)；和(C)將主要含有PHPG的氣體引入所述環(huán)境使得所述PHPG用以在所述環(huán)境中提供微生物防治和/ 或消毒/修復(fù)，優(yōu)選既在表面上也在空氣中。在某些實施方案中，所述方法包括(a)在潮濕的經(jīng)純化的環(huán)境空氣存在下，在一定條件下將金屬或金屬氧化物催化劑暴露于紫外光，從而形成基本上沒有例如水合(為在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和 /或有機(jī)物類的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)；和(b)將所述PHPG引入所述環(huán)境中使得所述過氧化氫氣體用以在所述環(huán)境中提供感染控制(infection control)和/或消毒/修復(fù)，優(yōu)選既在表面上又在空氣中。本發(fā)明的另一方面涉及用于產(chǎn)生基本上沒有例如水合(為在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和/或有機(jī)物類的 PHPG的擴(kuò)散器裝置。所述擴(kuò)散器裝置通常包含(a)紫外光源；(b)金屬氧化物催化劑基底結(jié)構(gòu)；和(c)空氣分布機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面涉及用于控制PHPG的產(chǎn)生的方法。在某些實施方案中，通過選擇光催化室中的波長從而提高PHPG產(chǎn)率，通過在不含PHPG的新鮮空氣和含有所希望濃度的PHPG的再循環(huán)空氣之間平衡進(jìn)給空氣和它們的結(jié)合，控制PHPG的產(chǎn)生。本發(fā)明的另一方面涉及在PHPG釋放到環(huán)境中時通過PHPG從環(huán)境空氣氧化/去除 VOC' S。本發(fā)明的另一方面涉及在PHPG釋放到環(huán)境中時通過PHPG從環(huán)境空氣去除臭氧。一旦閱讀本公開，本發(fā)明的這些和其它方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見。


圖1是本發(fā)明的擴(kuò)散器裝置的一個特定實施方案的橫截面。圖2是本發(fā)明的擴(kuò)散器裝置的一個特定實施方案的剖視圖。圖3是擴(kuò)散器裝置的360度支座安裝實施方案的橫截面。圖4是擴(kuò)散器裝置的機(jī)翼形實施方案的橫截面，例如為了在建筑通風(fēng)管道中使用。圖5是可以例如改進(jìn)為頂部熒光照明固定裝置的擴(kuò)散器裝置的一個實施方案的橫截面。圖6是擴(kuò)散器裝置的加濕實施方案的橫截面。圖7是包括濕度傳感器的擴(kuò)散器裝置的一個實施方案的橫截面。圖8是例如用于小區(qū)域的擴(kuò)散器裝置的一個實施方案的橫截面。圖9是擴(kuò)散器裝置的一個運(yùn)載(on-board)實施方案的橫截面，例如用于飛機(jī)、陸上車輛和公共交通運(yùn)輸空氣供給系統(tǒng)中。圖10是本發(fā)明的擴(kuò)散器裝置的一個優(yōu)選實施方案的前視圖。圖11是本發(fā)明的擴(kuò)散器裝置的一個優(yōu)選實施方案的剖視圖。
圖12是本發(fā)明的擴(kuò)散器裝置的一個優(yōu)選實施方案的側(cè)視圖。
具體實施例方式本發(fā)明一般涉及微生物防治和/或消毒/修復(fù)方法和與此相關(guān)的裝置。在某些實施方案中，可以在本文描述的方法和裝置中使用光催化方法。光催化方法的基本特性是通過光的吸收在化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生活性中間體。當(dāng)適當(dāng)波長的光子轟擊光催化劑時發(fā)生這種情況。光子的能量被給予價帶電子，激發(fā)所述電子到導(dǎo)帶，從而在所述價帶中留下“空穴”。在不存在被吸附的化學(xué)物類的情況下，受激電子將衰變并與所述價帶空穴重新結(jié)合。當(dāng)所述價帶空穴捕捉到來自被吸附到所述光催化劑上的活性表面位點的可氧化物類一優(yōu)選分子水一的電子時，重新結(jié)合被阻止。同時，被吸附到所述催化劑表面的可還原物類一優(yōu)選分子氧一可以捕捉導(dǎo)帶電子。在所述光催化方法開始時，或在光催化等離子體反應(yīng)器的入口位置，發(fā)生以下反應(yīng)。氧化
2 光子 + 2H20 — 20H* + 2H+ + 20H* — H2O2。還原
O2 + 2H+ + — H2O2。但是，一旦產(chǎn)生過氧化氫，所述光催化劑優(yōu)先還原過氧化氫(還原電位0. 71eV)而非分子氧(還原電位-0. 13eV)，并且所述反應(yīng)移向在所述等離子體反應(yīng)器體積的大部分內(nèi)發(fā)生的以下平衡。氧化
2 光子 + 2H20 — 20H* + 2H+ + 20H* — H2O2。還原
H2O2 + 2H+ + — 2H20。在本發(fā)明的上下文中，可以使用具有專門設(shè)計的形態(tài)的光催化方法產(chǎn)生經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)，其使得能夠使過氧化氫在被迫經(jīng)受光催化劑的后續(xù)還原之前從所述 PHPG反應(yīng)器除去過氧化氫。戒絕被吸附的過氧化氫氣體的易于獲得性，然后迫使所述光催化劑優(yōu)先還原氧氣而非過氧化氫。然后，通?？梢酝ㄟ^所述光催化方法中水的氧化和分子氧的還原這二者同時產(chǎn)生過氧化氫氣體。不意在進(jìn)行限制，操作中產(chǎn)生的過氧化氫的量可以翻倍，然后在大多數(shù)過氧化氫能夠被還原之前從所述體系移除一由此導(dǎo)致在相同條件下，是從光催化等離子體反應(yīng)器中的等量活性催化劑位點產(chǎn)生的未經(jīng)純化的過氧化氫附帶輸出的數(shù)千倍的PHPG輸出。這種專門設(shè)計的形態(tài)還使得能夠在大大低于光催化等離子體反應(yīng)器能夠有效運(yùn)行的絕對濕度的絕對濕度產(chǎn)生PHPG。例如，已經(jīng)在2. 5毫克/升的絕對濕度獲得大于0.2ppm的PHPG輸出。在所述專門設(shè)計的形態(tài)中優(yōu)勢反應(yīng)變?yōu)?br> 氧化
2 光子 + 2H20 — 20H* + 2H+ + 20H* — H2O2。
還原
O2 + 2H+ + — H2O2。但是，不為理論所限，應(yīng)該注意本發(fā)明的微生物防治和/或消毒/修復(fù)方法和裝置不作為光催化方法的結(jié)果實現(xiàn)，而是通過當(dāng)PHPG被釋放到所述環(huán)境中時PHPG的作用實現(xiàn)。使用允許過氧化氫氣體在其能夠被還原之前立即移除的形態(tài)，可以以任何本領(lǐng)域中已知的適合的方式產(chǎn)生PHPG，包括但不限于同時氧化氣體形式的水并還原氧氣的本領(lǐng)域中已知的任何適合的方法，包括氣相光催化，例如使用金屬催化劑例如二氧化鈦、氧化鋯、 用助催化劑(例如銅、銠、銀、鉬、金等)摻雜的二氧化鈦、或其它適合的金屬氧化物催化劑。 使用允許過氧化氫氣體在其能夠被還原之前立即移除的形態(tài)，還可以通過使用由任何適合的金屬制造的或由金屬氧化陶瓷構(gòu)造的陽極和陰極的電解方法產(chǎn)生PHPG。作為選擇，使用允許過氧化氫氣體在其能夠被還原之前立即移除的形態(tài)，可以通過在適合的支撐基底上的氣態(tài)水和氧分子的高頻激發(fā)產(chǎn)生PHPG。在本發(fā)明的一方面中，公開了提供環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù)的方法。所述方法通常包括(a)產(chǎn)生含有基本上沒有例如水合(為在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和/或有機(jī)物類的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)的氣體；和(b)將所述含有PHPG的氣體引入所述環(huán)境使得所述PHPG用以在所述環(huán)境中提供微生物防治和/或消毒/修復(fù)，優(yōu)選既在表面上又在空氣中。本文使用的術(shù)語“經(jīng)純化的過氧化氫氣體”或PHPG —般是指基本上沒有至少水合 (為在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)和基本上沒有臭氧的過氧化氫的氣體形式。在一些實施方案中，所述方法包括(a)在潮濕的經(jīng)純化的環(huán)境空氣存在下，在一定條件下將金屬或金屬氧化物催化劑暴露于紫外光，從而形成基本上沒有例如水合(為在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和 /或有機(jī)物類的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)；和(b)將所述PHPG引入所述環(huán)境中使得所述PHPG用以在所述環(huán)境中提供感染控制和/或消毒/修復(fù)，優(yōu)選既在表面上又在空氣中， 從所述環(huán)境空氣除去臭氧，并從所述環(huán)境空氣除去V0C’ S。在一個實施方案中，所述紫外光產(chǎn)生在大于約181nm，大于約185nm，大于約 187nm,約 182nm 到約 254nm，約 187nm 到約 250nm，約 188nm 到約 M9nm，約 255nm 到約 380nm 等范圍內(nèi)的至少一個波長。在某些實施方案中，可以優(yōu)選約255nm到380nm的波長以提高 PHPG的產(chǎn)率。本發(fā)明的另一方面涉及用于產(chǎn)生基本上沒有例如水合(為在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和/或有機(jī)物類的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)的擴(kuò)散器裝置。參考例如圖1和2，所述擴(kuò)散器裝置通常包含 (a)紫外光源4 ;(b)金屬或金屬氧化物催化劑基底結(jié)構(gòu)3 ；和(c)空氣分布機(jī)構(gòu)5，6和/或 7。在某些實施方案中，所述空氣分布機(jī)構(gòu)可以是風(fēng)扇5或任何其它適合的用于移動流體(例如空氣)通過所述擴(kuò)散器裝置的機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，所述空氣分布機(jī)構(gòu)的選擇、設(shè)計、尺寸確定和運(yùn)行應(yīng)該使得流過擴(kuò)散器裝置的流體例如空氣通常如實際那樣快速(as rapid as is practical) 0不打算受理論所限，據(jù)信在快速流體流動條件下產(chǎn)生了用以離開所述擴(kuò)散器裝置的最佳PHPG濃度。所述紫外光源4通?？梢援a(chǎn)生足以激活潮濕環(huán)境空氣的光催化反應(yīng)、但不光解氧氣從而引發(fā)臭氧形成的至少一個波長范圍。在一個實施方案中，所述紫外光產(chǎn)生在大于約 181nm,大于約 185nm，大于約 187nm，約 182nm 到約 254nm，約 187nm 到約 250nm，約 188nm 到約M9nm，約255nm到約380nm等范圍內(nèi)的至少一個波長。在某些實施方案中，可以優(yōu)選約 255nm到380nm的波長以提高包括非水合的過氧化氫的、基本上不存在臭氧的PHPG的產(chǎn)率。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“基本上不存在臭氧”、“基本上沒有臭氧，，等通常是指臭氧的量低于約0.015ppm，低至低于臭氧的LOD (探測水平)的水平。這些水平低于人類健康通常接受的極限。在這一點上，the Food and Drug Administration (FDA)要求室內(nèi)醫(yī)療裝置的臭氧輸出不超過 0. 05ppm 臭氧。The Occupational Safety and Health Administration (OSHA)要求工人不暴露于大于0. IOppm的平均臭氧濃度8小時。The National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH)推薦0. IOppm的臭氧上限，在任何時候都不 §3!。 Ifi白勺 EPA’s National Ambient Air Quality Standard ^ 0. 08ppm8 /Jn 時平均室外濃度。本文描述的擴(kuò)散器裝置一貫被證實它們不產(chǎn)生可通過德爾格管(Draeger Tube)檢測水平的臭氧。但是，在某些實施方案中，PHPG可以用于通過以下反應(yīng)從周圍環(huán)境除去臭氧 O3 + H2O2 — H2O + 202。在某些實施方案中，PHPG可以用于通過用PHPG直接氧化V0C，s從周圍環(huán)境除去 VOC' S。在某些實施方案中，PHPG可以用于微生物防治，包括但不限于作為生物殺滅劑，用于室內(nèi)空氣處理、作為霉菌和/或真菌消除器、作為細(xì)菌消除器和/或作為病毒消除器。所述PHPG方法可以產(chǎn)生足以實施所希望的微生物防治和/或消毒/修復(fù)過程的過氧化氫氣體。足夠的量通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，并且可以根據(jù)待被凈化的固體、液體或氣體和特定的消毒/修復(fù)的性質(zhì)而變化。在某些實施方案中，關(guān)于空氣和相關(guān)環(huán)境(包括其中的表面)的微生物防治和/或消毒/修復(fù)，在待被消毒的環(huán)境中PHPG的量可以從約0. 005ppm到約0. IOppm, 更特別地從約0. 02ppm到約0. 05ppm變化。已經(jīng)證實這些量對例如以下有效貓杯狀病毒(EPA批準(zhǔn)的諾瓦克病毒(Norovirus)代用品)、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、 抗萬古霉素獎腸球菌(Vancomyacin Resistant Enterococcus Faecal is, VRE)、艱難梭狀芽孢桿菌(Clostridium Difficile, C-Diff)、嗜熱脂肪地芽孢桿菌(Geobacillus Stearothermophilus)和黑曲霉。這種量的PHPG可安全用于有人區(qū)域(包括但不限于學(xué)校、醫(yī)院、辦公室、家庭和其它公共區(qū)域)、殺滅表面污染性微生物、殺死空氣傳播的病原體和提供微生物防治，例如用于防止流行感冒的傳播，控制醫(yī)院感染和減少常見疾病的傳播。在某些實施方案中，對于空氣和相關(guān)環(huán)境(包括其中的表面)的微生物防治和/ 或消毒/修復(fù)，PHPG的量可以從約0. 005ppm到約0. 40ppm變化。使用含有低至3. 5mg/L的絕對濕度的未處理空氣的進(jìn)料能夠一貫地獲得0. 2ppm的PHPG水平。更特別地，使用潮濕的再循環(huán)空氣能夠在待被消毒的環(huán)境中產(chǎn)生約0. 09ppm到約0. 13ppm的PHPG水平。已經(jīng)證明這些量對例如Hmi病毒有效。這種量的PHPG還可安全用于有人區(qū)域(包括但不限于學(xué)校、醫(yī)院、辦公室、家庭和其它公共區(qū)域)、殺滅表面污染性微生物、殺死空氣傳播的病原體和提供微生物防治，例如用于防止流行感冒的傳播，控制醫(yī)院感染和減少常見疾病的傳播。在本發(fā)明的某些方面，所述環(huán)境空氣的濕度優(yōu)選大于約1%相對濕度(RH)，大于約 5%RH，大于約10%RH等。在某些實施方案中，所述環(huán)境空氣的濕度可以為約10%到約99%RH。 在一個實施方案中，本發(fā)明的方法包括將所述環(huán)境空氣的濕度調(diào)節(jié)為約5%到約99%RH，或約10到約99%RH的范圍。所述金屬或金屬氧化物催化劑可以選自二氧化鈦、銅、氧化銅、鋅、氧化鋅、鐵和氧化鐵或它們的混合物，并且更優(yōu)選地所述催化劑是二氧化鈦。更特別地，二氧化鈦是半導(dǎo)體，吸收電磁波譜的近紫外部分中的光。二氧化鈦以兩種形式合成一銳鈦礦和金紅石一其實際上是相同母晶結(jié)構(gòu)的不同平面(Planes)。采取的形式是所使用的制備方法和起始材料的函數(shù)。銳鈦礦吸收波長小于380nm的光子，而金紅石吸收波長小于405nm的光子。約4μπι厚的二氧化鈦層將吸收100%入射的低波長光。已知二氧化鈦具有約 9-14Χ IOw個活性表面位點/平方厘米?；钚员砻嫖稽c是表面上能夠與羥基離子(hydroxyl ions)或其它堿性物類結(jié)合的配位不飽和位點。它的光催化活性受其結(jié)構(gòu)(銳鈦礦或金紅石)、表面積、尺寸分布、孔隙度和其表面上羥基基團(tuán)的密度影響。通常認(rèn)為銳鈦礦是比金紅石更具活性的光催化劑。已知它比金紅石更強(qiáng)烈地吸附分子氧并且在急驟照射(flash irradiation)后比金紅石更長地保持光電導(dǎo)性(photoconductive)。銳鈦礦和金紅石分別具有3. 2和3. 0電子伏特(eV)的帶隙能量。大量試劑都已顯示對光催化有影響?？梢詫⑦@種試劑加入到反應(yīng)環(huán)境中以影響光催化過程。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識到的那樣，一些試劑促進(jìn)所述過程，而其它一些試劑減弱所述過程。還有其它一些用以促進(jìn)一個反應(yīng)而抑制另一個反應(yīng)。從酸-堿化學(xué)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)堿性試劑可以在所述催化劑上的活性位點處結(jié)合。不為理論所限，比分子氧更強(qiáng)烈地吸附在所述催化劑上的可還原試劑可以替代作為電子受體。 小分子化學(xué)物質(zhì)、金屬和離子都顯示出這種能力。在這些情況中，對PHPG形成的影響由所述試劑相對于分子氧和過氧化氫接受電子的效率決定。一些添加劑在副反應(yīng)中或在不能實施所希望的反應(yīng)的較低反應(yīng)性自由基的形成中涉及自由基物類。而其它一些物理改變所述光催化劑，改變它的性能。根據(jù)本發(fā)明，可以選擇添加劑以優(yōu)化PHPG的形成(任選地同時最小化或消除臭氧、等離子體物類或有機(jī)物類的形成)。在一個方面，如上所述，添加劑可以包括助催化劑。助催化劑可以是金屬或沉積在催化劑表面上的涂層以改善所選擇的PHPG反應(yīng)的效率。助催化劑可以以兩種方式改變催化劑的物理特性。首先，它們可以提供新的能級讓導(dǎo)帶電子占據(jù)。其次，助催化劑可以具有與負(fù)載光催化劑不同的吸收特性。這可以導(dǎo)致在所述助催化劑上競爭反應(yīng)發(fā)生的順序不同于在所述催化劑本身上的順序。助催化劑通常在小于5%的表面覆蓋率最有效。典型的助催化劑可以選自鉬、銀、鎳、鈀和許多其它金屬化合物。酞菁也被證實具有助催化能力。根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)散器裝置可以是任何適合的形狀或尺寸，包括球形、半球形、立方形、三維長方形等。作為非限定性實例，所述擴(kuò)散器裝置可以構(gòu)造為帆(sail)形狀、360度支座、機(jī)翼形狀(例如準(zhǔn)備在建筑物通風(fēng)管道中使用)；可以改進(jìn)為頂部熒光照明固定裝置的設(shè)計、特別構(gòu)造用于小區(qū)域中的設(shè)計(例如運(yùn)載用于飛機(jī)、爐上車輛和公共交通運(yùn)輸空氣供給系統(tǒng))。擴(kuò)散器還可以構(gòu)造為許多富于幻想的形狀例如泰迪熊、豬形儲錢罐、mockradio' s 等。所述擴(kuò)散器裝置的核心可以包括紫外光源。所述紫外光源4可以位于所述擴(kuò)散器裝置的中心或內(nèi)部，可以根據(jù)所述裝置的尺寸和其將要用于的應(yīng)用而具有變化的強(qiáng)度。舉例來說，在某些實施方案中，參考圖1和2，所述擴(kuò)散器裝置可以具有普通的伸長楔形。所述紫外光源4(例如可以是管狀)可以包含在伸長的楔形或管形擴(kuò)散器殼2之中。在一些構(gòu)造中，按照其具體形狀的要求，反射器1可以用于在裝置的內(nèi)部在特定的方向集中光。所述擴(kuò)散器裝置的殼2可以由任何適合的基質(zhì)材料包括陶瓷(ceramic)、瓷 (porcelain)、聚合物等形成。舉例來說，所述聚合物可以是疏水并且耐380nm到182nm范圍的紫外光降解的多孔或開孔的聚合物。耐該范圍內(nèi)的一些波長(但不是全部)的聚合物， 可以與只產(chǎn)生它們耐受范圍內(nèi)的光的UV燈一起使用?？梢詫U(kuò)散器殼模塑成任何希望的尺寸和形狀，并以任何希望的顏色形成。在某些實施方案中，可以將磷光材料加入殼材料從而在吸收UV光時發(fā)出可見光。所述擴(kuò)散器裝置通常還包括流體分布機(jī)構(gòu)。所述流體分布機(jī)構(gòu)通常用于移動流體，例如經(jīng)過所述擴(kuò)散器裝置的空氣。更特別地，所述空氣分布機(jī)構(gòu)通常將引導(dǎo)流體進(jìn)入所述擴(kuò)散器裝置，其然后將經(jīng)過擴(kuò)散器基底擴(kuò)散出去。在一個實施方案中，參考圖2，所述流體分布機(jī)構(gòu)將引導(dǎo)流體經(jīng)過引入口 7到達(dá)構(gòu)架在所述擴(kuò)散器裝置中的開口 5之內(nèi)的小風(fēng)扇(未示出)。所述風(fēng)扇在上游側(cè)還可以具有可替換的疏水氣體和/或灰塵過濾器6以防止有機(jī)氣體和/或灰塵進(jìn)入所述擴(kuò)散器裝置， 從而保證了所述PHPG保持基本不含有機(jī)物類。基于需要，在某些實施方案中，流體分布機(jī)構(gòu)具有在所述擴(kuò)散器內(nèi)產(chǎn)生溫和過壓所需的最低功率可能是理想的；在其它實施方案中， 快風(fēng)扇速度可能是更理想的。在另一實施方案(圖3中所描繪)中，說明了所述擴(kuò)散器裝置的360度支座安裝實施方案的橫截面。這是與圖1和2的擴(kuò)散器裝置相似的擴(kuò)散器裝置的改變，例如其可以放置在大區(qū)域的中心。在又一實施方案(圖4中所描繪)中，說明了所述擴(kuò)散器裝置的機(jī)翼形實施方案 (例如準(zhǔn)備在建筑物通風(fēng)管道內(nèi)使用)的橫截面。如所示出的那樣，構(gòu)造所述裝置從而提供垂直的開孔表面以在其前沿迎接空氣流，迫使空氣流進(jìn)所述裝置。將發(fā)光二極管組和光催化帆平行于所述機(jī)翼形狀的后沿排列，當(dāng)PHPG產(chǎn)生時利用通過所述機(jī)翼的后沿產(chǎn)生的較低空氣壓力將PHPG從所述裝置引出。在某些實施方案中，圖4的擴(kuò)散器裝置可以任選地裝備有補(bǔ)充內(nèi)部風(fēng)扇(未示出)以促進(jìn)更大的氣流、當(dāng)沒有空氣流過空氣管道時關(guān)閉所述裝置然后當(dāng)氣流恢復(fù)時再次啟動的氣流傳感器(未示出)，或這二者。在又一實施方案(圖5中所描繪)中，說明了能夠被改進(jìn)為頂部熒光照明固定裝置的擴(kuò)散器裝置的一個實施方案的橫截面。如所示出的那樣，移除原固定裝置的熒光燈管， 向所述固定裝置裝備氣密密封和通向電扇的線路。然后安裝適合PHPG產(chǎn)生的燈管并且所述固定裝置的底部裝配有包含進(jìn)氣風(fēng)扇和過濾器、例如長方形的光催化帆和例如長方形的開孔擴(kuò)散器的組裝體。在又一實施方案(圖6中所描述)中，說明了所述擴(kuò)散器裝置的加濕實施方案的橫截面。如所示出的那樣，吸液芯位于過濾器的下游，它的較低部分浸在水盤中。所述盤可
10以人工再裝填，或通過由水位傳感器(未示出)調(diào)節(jié)的自動進(jìn)給再裝填。在又一實施方案(圖7中所描繪)中，說明了含有濕度傳感器的擴(kuò)散器裝置的一個實施方案的橫截面。在一個實施方案中，可以使用所述濕度傳感器，例如如果探測到大于預(yù)設(shè)操作參數(shù)(例如95%、98%、99%等)的操作濕度，用于關(guān)閉所述裝置。在又一實施方案(圖8中所描繪)中，說明了用于小區(qū)域的擴(kuò)散器裝置的一個實施方案的橫截面。該小裝置被設(shè)計為直接插入小房間內(nèi)的電源出口中。在所述裝置邊緣的進(jìn)氣風(fēng)扇和過濾器向被發(fā)光二極管的小陣列活化的小光催化帆提供空氣以產(chǎn)生PHPG。在又一實施方案(圖9中所描繪)中，說明了所述擴(kuò)散器裝置的運(yùn)載實施方案(例如用于飛機(jī)、陸上車輛、公共交通運(yùn)輸空氣供給系統(tǒng)內(nèi))的橫截面。所述運(yùn)載裝置可以直接放置在供給氣流中，并且可以配置內(nèi)部風(fēng)扇以補(bǔ)償當(dāng)空氣通過所述設(shè)備時產(chǎn)生的壓降。在某些實施方案中，可以構(gòu)造所述裝置使得對于所述實施方案的每種特定應(yīng)用其具有與氣流管道的內(nèi)橫截面相同的外橫截面。在又一實施方案(圖10中所描繪)中，說明了擴(kuò)散器裝置的一個優(yōu)選實施方案的前視圖。該裝置在所有三個維度是對稱的，并且能夠固定到支座形狀的底部套管(bottom sleeve)中從而如所示出的那樣直立站立或通過托架從墻或天花板水平安裝。在又一實施方案(圖11中所描繪)中，說明了擴(kuò)散器裝置的一個優(yōu)選實施方案的橫截面。該裝置采用弧形的灰塵和VOC過濾器以提供改善的過濾并向引入風(fēng)室(intake plenum)提供經(jīng)過過濾的空氣。所述弧形過濾器更均勻地分布流經(jīng)較大表面積的空氣流，減少經(jīng)過所述過濾器的壓力損失。所述引入風(fēng)室提供了引導(dǎo)空氣垂直通過正好位于輸出孔內(nèi)部的弧形光催化帆的一組三個風(fēng)扇。在該實施方案中，空氣以直線從所述裝置的后部流到前部。在所述氣流之外有兩個紫外燈泡以提供所述光催化帆的均勻照明。該實施方案提供了更好的性能，改善過濾7. 66倍，改善氣流7. 5倍并使光子通量加倍。這以大大改善的速率為所述光催化帆提供潮濕空氣(增加PHPG產(chǎn)生)，并大大減少PHPG —旦產(chǎn)生在所述光催化表面上的停留時間，保證更多的PHPG存留從而離開所述體系。圖12中所描繪的是圖11的擴(kuò)散器裝置的實施方案的側(cè)視圖。在一個實施方案中，所述擴(kuò)散器殼的內(nèi)表面通過用光催化劑將其涂覆一般可以用作所述基底，在一些實施方案中所述光催化劑可以包括用一種或多種其它金屬摻雜的二氧化鈦。舉例而言，可以將所述光催化劑作為涂料施加到所述擴(kuò)散器基底的內(nèi)部。該施加通常應(yīng)該實施為使得防止所述擴(kuò)散器基底內(nèi)孔的堵塞。在一個實施方案中，在施加所述光催化劑涂料后可以將空氣施加到所述基底，并迫使其通過所述基底的孔，通過強(qiáng)迫通風(fēng)使得涂層干燥并保持所述孔暢通。可能優(yōu)選的是光催化涂層和擴(kuò)散器基底的組合是足夠不透明的以防止UV光從組裝的擴(kuò)散器裝置漏出。在另一實施方案中，所述擴(kuò)散器殼和所述催化劑基底是不同的組件，所述基底層設(shè)置在所述擴(kuò)散器殼的內(nèi)表面之內(nèi)并且與所述擴(kuò)散器殼的內(nèi)表面非常接近。在某些實施方案中，如本文所描述，所述擴(kuò)散器裝置可以被設(shè)計為在預(yù)設(shè)的波長范圍運(yùn)行，從而特別地提高PHPG產(chǎn)率。此外，在某些實施方案中，所述擴(kuò)散器裝置可以加濕 (見例如圖6)，或可以設(shè)計為在特定的運(yùn)行濕度運(yùn)行，并且可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)。就這點而言，所述擴(kuò)散器裝置可以包括濕度傳感器(見例如圖7)。在某些實施方案中，所述擴(kuò)散器裝置可以任選地包括控制體系，以基于運(yùn)行環(huán)境的濕度優(yōu)化PHPG產(chǎn)率，和/或在濕度條件不適宜時停止運(yùn)行。擴(kuò)散器設(shè)計通過在與氣流垂直的大區(qū)域上(例如在一些實施方案中在帆狀區(qū)域上)薄薄地鋪展空氣可透過的光催化PHPG反應(yīng)器表面，而不是通過將其壓縮到體積優(yōu)化形態(tài)(被設(shè)計最大化在所述等離子體反應(yīng)器內(nèi)的停留時間)中，優(yōu)化了 PHPG生產(chǎn)。通過將所述PHPG反應(yīng)器形態(tài)構(gòu)造為薄的帆狀空氣可透過結(jié)構(gòu)，剛好在所述擴(kuò)散器的內(nèi)殼之內(nèi)， 在所述催化劑上產(chǎn)生的過氧化氫分子的離開路徑長度逐漸變短(becomes diminishingly short)，并且它們在所述PHPG反應(yīng)器結(jié)構(gòu)內(nèi)的停留時間被減小至不足1秒(a fraction of a second)，防止了大多數(shù)的過氧化氫分子隨后被吸附到所述催化劑上并被還原回水。而且，通過將所述催化劑基底剛好放置在所述擴(kuò)散器殼的內(nèi)表面之內(nèi)，不僅使PHPG反應(yīng)器表面積最大化，而且所產(chǎn)生的PHPG也幾乎立即離開所述擴(kuò)散器并從而避免由于延長暴露于 UV光源引起的光分解。通過該形態(tài)，獲得了高達(dá)0. 40ppm的PHPG輸出濃度。在優(yōu)選的實施方案中，由于PHPG分子之間的靜電吸引，其當(dāng)彼此反應(yīng)時降解成水和氧氣，PHPG濃度可以是自調(diào)節(jié)的。每當(dāng)PHPG的濃度導(dǎo)致分子間間距在距離上比PHPG分子的靜電吸引范圍更接近時，就發(fā)生PHPG自調(diào)節(jié)。當(dāng)這種情況發(fā)生時，PHPG分子互相吸引并降解直到濃度充分下降使得分子間間距大于所述PHPG分子的靜電吸引范圍。通過這種方式，PHPG濃度被保持在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1. Oppm的OSHA工作場所安全限制的水平。在一些實施方案中，在希望主動控制PHPG輸出水平時，可以通過所述PHPG反應(yīng)器本身調(diào)節(jié)PHPG的生產(chǎn)。通過將含有PHPG的經(jīng)處理空氣的經(jīng)調(diào)節(jié)的一小部分再循環(huán)回來通過所述PHPG反應(yīng)器，能夠?qū)HPG生產(chǎn)水平設(shè)定在0. Olppm到0. 40ppm的任何水平。當(dāng)這樣實施時，通過以下系列反應(yīng)控制所述PHPG輸出水平。氧化
2 光子 + 2H20 — 20H* + 2H+ + 20H* — H2O2。還原
(100%- x%) O2 + 2(100%- x%) H+ + 2(100%- x%) e_ — (100%- x%) H2O2 x%H202 + 2x%H+ + 2x%e_ — h%H20。由于PHPG中的過氧化物鍵的還原電位(+0. 71eV)大大高于氧分子中氧原子之間雙鍵的還原電位(-0. 13eV)，因此PHPG相對于氧氣優(yōu)選被還原并且其只使用少量的再循環(huán) PHPG來降低凈生產(chǎn)水平。通過這種經(jīng)調(diào)節(jié)的部分再循環(huán)的方式，僅通過將一些已經(jīng)處理的空氣重新引回通過所述PHPG反應(yīng)器，能夠?qū)⒎駝t為最高輸出而設(shè)計的PHPG反應(yīng)器設(shè)定到較低水平。應(yīng)該注意，這種PHPG優(yōu)化形態(tài)還最小化可能進(jìn)入并通過所述體系的任何有機(jī)污染物的停留時間，顯著降低它們被氧化的可能性。實際上，為了 PHPG生產(chǎn)而優(yōu)化的光催化體系通過設(shè)計當(dāng)有機(jī)污染物通過所述催化劑結(jié)構(gòu)時不太可能將它們氧化；而為了有機(jī)污染物的氧化而優(yōu)化的光催化體系通過設(shè)計將抑制過氧化氫氣體產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，可以在基本上不存在臭氧、等離子體物類和/或有機(jī)物類的條件下產(chǎn)生PHPG，例如當(dāng)用本文描述的范圍內(nèi)的UV光活化時通過吸附的水分子的光催化氧化。在一個實施方案中，可以將在其內(nèi)部用光催化劑涂覆的擴(kuò)散器基底(或內(nèi)部襯有薄的帆狀空氣可透過的光催化劑結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散器殼)置于紫外燈之上和圍繞所述紫外燈。所述擴(kuò)散器中的開口可以用作框架，UV燈的電源和支撐結(jié)構(gòu)將裝配到其中。組裝后，所述擴(kuò)散器裝置可以如下運(yùn)行(a)所述流體分布機(jī)構(gòu)經(jīng)過有機(jī)蒸氣和灰塵過濾器將空氣引入所述擴(kuò)散器，產(chǎn)生過壓；(b)空氣通過所述基底和/或擴(kuò)散器殼中的孔或口移出所述擴(kuò)散器； (c)空氣中包含的水分吸附到所述光催化劑上；(d)當(dāng)被照射時，由所述燈產(chǎn)生的UV光活化所述光催化劑，使其氧化吸附的水并還原吸附的氧氣，產(chǎn)生PHPGjP (e)然后在所述擴(kuò)散器裝置內(nèi)部產(chǎn)生的PHPG通過所述擴(kuò)散器的孔或口迅速移出所述擴(kuò)散器進(jìn)入周圍環(huán)境。在一些實施方案中，可以通過中壓汞弧(MPMA)燈產(chǎn)生PHPG。MPMA燈不僅發(fā)出紫外光，還發(fā)出可見光和在紅外光譜中的波長。重要的是當(dāng)選擇燈時，應(yīng)該仔細(xì)檢查紫外光譜中的輸出。紫外光譜輸出有時通過圖表表示，示出在重要紫外波長處的比例輸出。由于其功能性而選擇所述MPMA燈的廣譜。在其它實施方案中，可以通過發(fā)紫外光二極管(UV LED，s)產(chǎn)生PHPG。UV LED，s 更小巧并且UV LED’ S組能夠以各種尺寸和方式排列，使得能夠生產(chǎn)更小、更強(qiáng)健的體系。在其它實施方案中，可以通過單獨(dú)或分組管理裝置的控制體系調(diào)節(jié)PHPG輸出。此類控制體系可以通過以下調(diào)節(jié)運(yùn)行(a)開啟和關(guān)閉裝置；(b)調(diào)節(jié)光強(qiáng)度和/或風(fēng)扇速度；(c)通過自動比色裝置、通過自動德爾格指示器(Draeger indicators)、通過閃蒸積累在含水陷阱(aqueous trap)中的PHPG、通過測量對過氧化氫累積敏感的基底的傳導(dǎo)性的變化或通過熱方式(測量由PHPG和其靜電吸引的穩(wěn)定反應(yīng)物之間的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量)，直接監(jiān)控環(huán)境PHPG水平；和(d)通過相對濕度間接監(jiān)控環(huán)境PHPG水平。
實施例不意在受以下性能實施例的限制，如下構(gòu)建了本發(fā)明的一個實施方案(a)將所述裝置構(gòu)造為20英寸長并具有8. 5英寸半徑的四分之一圓筒形狀；(b)將所述四分之一圓筒設(shè)計為裝配到墻和天花板交接處形成的90度角中，所述四分之一圓筒的直側(cè)面緊靠著墻和天花板安裝，而所述圓筒的彎曲面向外并向下朝向房間內(nèi)；(c)從下面看，所述四分之一圓筒的右端支撐具有240立方英尺/分鐘最大輸出可變速風(fēng)扇和高效的疏水活性碳進(jìn)氣過濾器；(d)所述四分之一圓筒的左端支撐風(fēng)扇的電源接頭和十四英寸中壓汞弧(MPMA) 燈，所述MPMA燈設(shè)置為使得所述燈在所述四分之一圓筒內(nèi)居中并與所述四分之一圓筒的長度平行；(e)將開孔的金屬反射器放置在所述MPMA燈的后面以朝著所述四分之一圓筒的彎曲面的內(nèi)表面反射光；和(f)對所述圓筒的彎曲面進(jìn)行開孔以允許空氣而不是光流出所述裝置。將彎曲的帆狀催化劑結(jié)構(gòu)剛好放置在所述四分之一圓筒的彎曲面的內(nèi)表面之內(nèi)并與其平行；(a)所述催化劑基底為十八英寸長，十一英寸高，架構(gòu)化(framed)，并從頂部到底部具有半徑為8. 25英寸的曲率；(b)由玻璃纖維形成，并用結(jié)晶二氧化鈦粉末涂覆；和 (c)將所述二氧化鈦以五個涂層施加到所述玻璃纖維以保證所有纖維完全覆蓋，然后在烘箱中燒結(jié)使光催化劑晶體彼此結(jié)合并與所述玻璃纖維結(jié)合。在運(yùn)行期間，將所述風(fēng)扇和所述MPMA燈都打開(a)將進(jìn)氣空氣經(jīng)過高效的疏水活性碳進(jìn)氣過濾器而引入所述裝置中，所述進(jìn)氣過濾器通過吸附從進(jìn)氣空氣除去揮發(fā)性有機(jī)烴類(V0C’s)而不除去水分；(b)將所述進(jìn)氣空氣提供到所述裝置的后部，在那里所述開孔的金屬反射器將其均勻地重新引向所述光催化劑結(jié)構(gòu)和所述四分之一圓筒的開孔面的內(nèi)部；(C)來自進(jìn)氣空氣的水分和氧氣吸附到所述光催化劑上，所述光催化劑通過來自所述MPMA燈的255nm到380nm的光活化；(d)所述被活化的光催化劑將水氧化成羥自由基，其然后結(jié)合以形成過氧化氫，而分子氧同時在所述光催化劑上被還原成過氧化氫；和(e)所產(chǎn)生的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)通過所述空氣流被立即帶離所述光催化劑，經(jīng)過所述裝置的不透光的開孔面，流出進(jìn)入房間中。這樣產(chǎn)生的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG) :(a)因為其通過催化劑方式不是通過水溶液的蒸發(fā)產(chǎn)生，所以基本上不含結(jié)合水(bonded water) ； (b)因為所述MPMA燈不使用任何能夠光解分子氧的波長，所以所述PHPG基本上不含臭氧；(c)因為所述光催化劑的形態(tài)允許過氧化氫在其隨后能夠被光催化還原之前從光催化劑的表面快速除去，所以所述 PHPG基本上不含等離子體物類；(d)因為所述PHPG—旦離開所述光催化劑表面就立即經(jīng)過所述四分之一圓筒的不透光的開孔面流出，所以防止了所述PHPG發(fā)生紫外(UV)光解；和 (e)因為V0C’s被高效的疏水活性碳進(jìn)氣過濾器吸附，所以所述PHPG基本上不含有機(jī)物類。使所述裝置經(jīng)受由兩個被認(rèn)證的實驗室設(shè)計和實施的測試從而(a)測量經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)的輸出；(b)確認(rèn)所述輸出基本上不含臭氧；(c)確認(rèn)所述輸出基本上不含V0C’s ;(d)測量PHPG對抗貓杯狀病毒(經(jīng)EPA批準(zhǔn)的諾瓦克病毒代用品)、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、抗萬古霉素糞腸球菌(VRE)、艱難梭狀芽孢桿菌(C-Diff)、 嗜熱脂肪地芽孢桿菌(被保險業(yè)用于證實成功的微生物修復(fù)的一種穩(wěn)定細(xì)菌)和黑曲霉 (一種普通真菌)的效力；和(e)在不同的環(huán)境相對濕度(包括在華氏70-72度35%到40%， 在華氏81-85度56%到59%和在華氏78度98%)測試。臭氧、V0C’ S、溫度和濕度的測試都使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備完成。由于沒有易于得到的測試濃度低于0. IOppm的過氧化氫氣體的設(shè)備，因此設(shè)計了三種新的方式(a)過氧化氫測試條(一般用于測量水溶液中的大致濃度)被用于探測隨著時間推移PHPG的存在；(b)過氧化氫測試條(一般設(shè)計為暴露20秒后讀數(shù))被用于積累PHPG并提供精度在0. Olppm 內(nèi)的PHPG濃度近似讀數(shù)，當(dāng)對于少于一小時時期的暴露時間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時一例如在5分鐘期間積累0. 5ppm的測試條曝露了 15個20秒間隔，指示0. 5ppm除以15的大致濃度，或 0. 033ppm ； (c)德爾格管(被設(shè)計為吸入2000立方厘米的空氣后探測低至0. IOppm的過氧化氫濃度)被發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過經(jīng)校準(zhǔn)的泵吸入較大體積時，提供精度在0. 005ppm內(nèi)的較低濃度讀數(shù)一例如在吸入4000立方厘米后指示0. IOppm的德爾格管測量了 0. 05ppm的近似PHPG 濃度，和吸入6000立方厘米后指示0. IOppm的德爾格管測量了 0. 033ppm的近似PHPG濃度； 和(d)發(fā)現(xiàn)用過氧化氫測試條和德爾格管進(jìn)行的測試彼此精密一致。在被設(shè)計用于測量不同濕度下過氧化氫水平的測試中，收集到以下數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.用于環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù)的方法，所述方法包括(a)產(chǎn)生含有經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)的氣體，該P(yáng)HPG基本上沒有水合、臭氧、等離子體物類和/或有機(jī)物類；(b)將所述PHPG引入所述環(huán)境中使得所述過氧化氫氣體用以不但在表面上而且在空氣中在所述環(huán)境中提供微生物防治和/或消毒/修復(fù)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所產(chǎn)生的PHPG被靜電吸引到微生物上帶正電荷和帶負(fù)電荷的結(jié)構(gòu)和/或位點上，由此與水合的過氧化氫或臭氧相比，增加其微生物防治和/或消毒/ 修復(fù)的效能。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所產(chǎn)生的PHPG濃度為0.005ppm到0. 40ppm。
4.權(quán)利要求1的方法，其中通過在未處理的空氣和已經(jīng)用PHPG處理的部分空氣再循環(huán)之間平衡進(jìn)給空氣，能夠主動將所產(chǎn)生的PHPG調(diào)節(jié)到想要的濃度。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù)包括室內(nèi)空氣處理、凈水器、霉菌消除器、細(xì)菌消除器和病毒消除器。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述空氣的百分比濕度為5-99%，或被調(diào)節(jié)到該范圍內(nèi)。
7.用于環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù)的方法，所述方法包括(a)在潮濕的經(jīng)純化的環(huán)境空氣存在下，在用以形成基本上沒有水合(以在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和有機(jī)物類的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)的條件下將金屬或金屬氧化物催化劑暴露于紫外光；(b)將所述PHPG引入所述環(huán)境中使得所述過氧化氫氣體用以不但在表面上而且在空氣中在所述環(huán)境中提供感染控制和/或消毒/修復(fù)。
8.權(quán)利要求6的方法，其中所述環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù)包括室內(nèi)空氣處理、凈水器、霉菌消除器、細(xì)菌消除器和病毒消除器。
9.權(quán)利要求6的方法，其中所述空氣的百分比濕度為5-99%，或被調(diào)節(jié)到該范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求6的方法，其中所述金屬或金屬氧化物催化劑是二氧化鈦。
11.權(quán)利要求6的方法，其中所述PHPG的產(chǎn)生通過這些物類與PHPG的直接化學(xué)反應(yīng)還導(dǎo)致從環(huán)境空氣中去除臭氧和VOC’ s這兩者，所述去除包括(a)與臭氧反應(yīng)以產(chǎn)生氧氣和水，和(b)與VOC’ s反應(yīng)以產(chǎn)生二氧化碳和水。
12.用于產(chǎn)生PHPG的擴(kuò)散器裝置，其包括(a)紫外光源；(b)金屬或金屬氧化物催化劑基底結(jié)構(gòu)；和(d)空氣分布機(jī)構(gòu)。
13.權(quán)利要求11的裝置，其中所述催化劑在其基底上的形態(tài)是薄的、帆狀的空氣可透過的結(jié)構(gòu)，設(shè)置為垂直于通過所述擴(kuò)散器裝置的空氣流；和其中所述形態(tài)改變所述催化劑的反應(yīng)平衡從而其不但由水的氧化而且由分子氧的還原產(chǎn)生過氧化氫；和所述形態(tài)通過使所述過氧化氫在其能夠被還原前快速流過并遠(yuǎn)離所述催化劑而基本上防止了過氧化氫在催化劑上的還原。
14.權(quán)利要求11的裝置，其中所述空氣分布機(jī)構(gòu)是風(fēng)扇。
15.權(quán)利要求11的裝置，其中所述紫外光源產(chǎn)生至少一個波長范圍。
16.權(quán)利要求11的裝置，其中所述紫外光產(chǎn)生多于一個波長范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于提供環(huán)境的微生物防治和/或消毒/修復(fù)的方法和裝置。所述方法通常包括產(chǎn)生基本上沒有例如水合(以在溶液中的水或通過共價、范德華力或倫敦力結(jié)合的水分子的形式)、臭氧、等離子體物類和/或有機(jī)物類的經(jīng)純化的過氧化氫氣體(PHPG)；并將主要含有PHPG的氣體導(dǎo)入所述環(huán)境中從而所述PHPG用以在環(huán)境中提供微生物防治和/或消毒/修復(fù)，優(yōu)選不但在表面上而且在空氣中。
文檔編號A61L2/10GK102316909SQ201080007597
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者D. 李 J. 申請人:李抗菌解決方案公司