專利名稱：環(huán)氧乙烷的分解處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)氧乙烷的分解處理裝置。本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2003年11月10目的日本特許出愿第2003-379874號(hào)的優(yōu)選權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
用環(huán)氧乙烷進(jìn)行滅菌處理后從滅菌裝置排出的排出氣體在排出的初期階段沒(méi)有外部氣體導(dǎo)入滅菌裝置內(nèi)，裝置內(nèi)的氣體被抽吸排出。因此，初期階段的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度高，特別是在用筒型儲(chǔ)氣瓶作為環(huán)氧乙烷源的滅菌裝置的情況下，排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度幾乎為100％。
另外，隨著排出氣體從滅菌裝置的排出，外部氣體的導(dǎo)入導(dǎo)致排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度急劇下降。
并且，為了通過(guò)滅菌處理除去粘附、吸附在滅菌裝置內(nèi)的紗布等被滅菌材料上的環(huán)氧乙烷，向滅菌裝置內(nèi)導(dǎo)入外部氣體，稍過(guò)一會(huì)后再次抽吸裝置內(nèi)的氣體的、所謂洗凈工序，重復(fù)進(jìn)行數(shù)次。所述洗凈工序中排出的排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度也發(fā)生變動(dòng)。
因此，用現(xiàn)有的氧化催化劑分解環(huán)氧乙烷濃度變動(dòng)大的排出氣體中的環(huán)氧乙烷的方法時(shí)，氧化催化劑的處理能力如果不能適應(yīng)排出氣體中環(huán)氧乙烷的最高濃度，則超出該催化劑處理能力部分的環(huán)氧乙烷未分解而被直接排出。因此，必須使用大量氧化催化劑等，存在分解處理裝置的成本大幅升高的缺點(diǎn)。
因此，如WO 99/61137中所公開的，提出了下述方法減少排出氣體中所含的環(huán)氧乙烷的濃度變動(dòng)，是環(huán)氧乙烷濃度變成低濃度后再送入分解處理裝置中。
在該在先發(fā)明中，如圖8所示，通過(guò)管2、閥門3往儲(chǔ)存水等液體的容器1中導(dǎo)入來(lái)自滅菌裝置(未圖示)的排出氣體。然后從曝氣部件4在液體中曝氣該排出氣體，使排出氣體中的環(huán)氧乙烷溶解并吸收在液體中。排出氣體中的大部分環(huán)氧乙烷被液體吸收，環(huán)氧乙烷濃度大幅降低的排出氣體從容器1經(jīng)管5輸送到填充了氧化催化劑的催化燃燒裝置6中被分解處理。
由滅菌裝置供給的排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度降低時(shí)，送氣泵7啟動(dòng)，往管2中送入外部氣體。將該送入的外部氣體在容器1內(nèi)的液體中曝氣，使溶解在液體中的環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)移到空氣中。洗脫了上述環(huán)氧乙烷的空氣被送入催化燃燒裝置6中進(jìn)行分解處理。
據(jù)記載，上述分解處理方法中，排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的大幅變動(dòng)減小，濃度平均化。因此，高濃度的環(huán)氧乙烷的濃度也降低，不需要將包含高濃度環(huán)氧乙烷的排出氣體送入催化燃燒裝置6中，可以使催化燃燒裝置6小型化，降低設(shè)備成本。
然而，該文獻(xiàn)所述的環(huán)氧乙烷分解處理方法存在以下問(wèn)題。
首先，由于使用氧化催化作為環(huán)氧乙烷的分解方法，因此分解后的排出氣體變成高溫(300～400℃)，所以不能直接排出，必須設(shè)置另外的冷卻裝置或利用外部氣體的稀釋裝置。
其次，來(lái)自容器1的排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度由于某些原因不能足夠地降低，含有超出氧化催化能力的濃度的環(huán)氧乙烷的排出氣體送入催化燃燒裝置6時(shí)，未分解的環(huán)氧乙烷有時(shí)被排到系統(tǒng)之外。
另外，由于使送氣泵7運(yùn)轉(zhuǎn)等，分解處理裝置整體變成正壓，有時(shí)排出氣體從裝置泄漏到外部。因此，為了防止上述問(wèn)題，必需氣密性高的裝置結(jié)構(gòu)，耗費(fèi)多余的設(shè)備成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的課題是提供下述環(huán)氧乙烷的分解處理方法和裝置分解處理后的排出氣體不成為高溫，并且即使由于某些原因使包含高濃度環(huán)氧乙烷的排出氣體即使流入分解處理裝置中，也不會(huì)使未分解的環(huán)氧乙烷排出到系統(tǒng)之外。另外，本實(shí)用新型還提供包含環(huán)氧乙烷的排出氣體不從分解處理裝置泄漏到外部的環(huán)氧乙烷分解處理方法和裝置。
為了解決上述課題，本實(shí)用新型發(fā)明人提供以下處理方法和處理裝置。
即，本實(shí)用新型的第一實(shí)施方案是下述環(huán)氧乙烷的分解處理方法，該方法是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的方法，其特征在于，該方法具有以下步驟將所述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的規(guī)定濃度的步驟；在上述步驟之后，使環(huán)氧乙烷吸附到具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑上的步驟；和通過(guò)上述光催化劑或上述光催化劑與等離子體的作用分解環(huán)氧乙烷的步驟。
第一實(shí)施方案中，優(yōu)選上述降低步驟具有以下分步驟控制上述規(guī)定的環(huán)氧乙烷濃度使其小于或等于光催化劑的吸附能力，而且上述濃度是如下進(jìn)行控制使從處理開始后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的投入濃度的積分值減去光催化劑或光催化劑與等離子體的分解能力的積分值所得的差值小于或等于光催化劑的吸收能力。
本實(shí)用新型第二實(shí)施方案是下述環(huán)氧乙烷的分解處理方法，該方法是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的方法，其特征在于，該方法具有以下步驟將所述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的規(guī)定濃度的步驟；在上述步驟之后，使環(huán)氧乙烷吸附到具有環(huán)氧乙烷吸附能力的吸附劑上的步驟；和通過(guò)等離子體的作用分解環(huán)氧乙烷的步驟。
第二實(shí)施方案中，優(yōu)選所述降低步驟包括以下分步驟控制上述規(guī)定的環(huán)氧乙烷濃度使其小于或等于吸附劑的吸附能力，而且上述濃度是如下進(jìn)行控制使從處理開始后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的投入濃度的積分值減去等離子體的分解能力的積分值所得的差值小于或等于吸附劑的吸附能力。
本實(shí)用新型的第一和第二實(shí)施方案中，優(yōu)選所述分解的分解速度比吸附速度慢。
本實(shí)用新型的第一和第二實(shí)施方案中，優(yōu)選所述規(guī)定濃度的控制是通過(guò)使包含環(huán)氧乙烷的氣體通過(guò)水并曝氣來(lái)進(jìn)行。
本實(shí)用新型的第一和第二實(shí)施方案中，優(yōu)選分解處理系統(tǒng)整體為負(fù)壓。
本實(shí)用新型第三實(shí)施方案是環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，該裝置是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的裝置，其特征在于，該裝置具有使上述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的緩沖部，和分解從上述緩沖部輸送的氣體中的環(huán)氧乙烷的分解部，該分解部裝有具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料或具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料和等離子裝置。
本實(shí)用新型第四實(shí)施方案是環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，該裝置是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的裝置，其特征在于，該裝置具有使上述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的緩沖部，和分解從上述緩沖部輸送的氣體中的環(huán)氧乙烷的分解部，該分解部裝有具有環(huán)氧乙烷吸附能力的吸附劑和等離子裝置。
本實(shí)用新型的第三和第四實(shí)施方案中，優(yōu)選所述緩沖部是裝滿水的水槽和具有散氣管的曝氣槽，該散氣管在上述水槽的水中將環(huán)氧乙烷進(jìn)行曝氣。
本實(shí)用新型的第三和第四實(shí)施方案中，優(yōu)選在分解部的后段設(shè)有使所述緩沖部和分解部為負(fù)壓的排氣裝置。


圖1是示出本實(shí)用新型分解處理裝置之一例的概略結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出本實(shí)用新型的緩沖部之一例的概略結(jié)構(gòu)圖；圖3是示出光催化劑與等離子體復(fù)合的復(fù)合形態(tài)的第1個(gè)例子的概略結(jié)構(gòu)圖；圖4是示出光催化劑與等離子體復(fù)合的復(fù)合形態(tài)的第2個(gè)例子的概略結(jié)構(gòu)圖；圖5是示出使光催化劑與等離子體復(fù)合的復(fù)合形態(tài)的第3個(gè)例子的概略結(jié)構(gòu)圖；圖6是示出從滅菌室排出的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的經(jīng)時(shí)變化和從緩沖部排出的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的經(jīng)時(shí)變化之一例的曲線圖；圖7是示出本實(shí)用新型分解處理裝置的其它例子的概略結(jié)構(gòu)圖；圖8是示出在先發(fā)明中環(huán)氧乙烷的分解處理裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
優(yōu)選實(shí)施方案以下說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本實(shí)用新型不限于這些實(shí)施例。在不脫離本實(shí)用新型主旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的添加、省略、取代及其它變更。本實(shí)用新型不限于上述的說(shuō)明，僅受權(quán)利要求范圍的限定。
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器具的滅菌處理或有機(jī)合成等中使用的環(huán)氧乙烷的分解處理，以在滅菌處理后等排出的含環(huán)氧乙烷的排出氣體為對(duì)象，高效地分解處理所述排出氣體中的環(huán)氧乙烷。
本實(shí)用新型中，采用光催化劑和等離子體中的至少一種作為環(huán)氧乙烷的分解處理手段。因此，環(huán)氧乙烷分解處理后的排出氣體溫度低，可以直接排出。另外，由于用光催化劑、等離子體進(jìn)行分解處理，因此處理效率高，不需要循環(huán)處理等復(fù)雜的處理。并且，光催化劑和吸附劑的至少一種可以具有環(huán)氧乙烷吸附能力，因此，即使含有高濃度環(huán)氧乙烷的排出氣體萬(wàn)一流入光催化劑或吸附劑中，也被吸附到光催化劑或吸附劑上，然后在其中被緩慢分解處理。因此，未分解的環(huán)氧乙烷不會(huì)排出，同時(shí)即使分解部的分解能力小，也可以適應(yīng)環(huán)氧乙烷。另外，通過(guò)使分解處理裝置整體為負(fù)壓，所以包含環(huán)氧乙烷的排出氣體不會(huì)從裝置中泄漏到外部。
圖1是示出本實(shí)用新型分解處理裝置的例子。該例的分解處理裝置大概包括滅菌部11、緩沖部21、分解部31和排氣部41。
上述滅菌部11進(jìn)一步由滅菌室12和排出器(ejector)13構(gòu)成。該滅菌室12內(nèi)部容納注射器等各種醫(yī)療器具等被滅菌材料，從另外設(shè)置的筒型儲(chǔ)氣瓶等環(huán)氧乙烷供給源14供給的氣體狀環(huán)氧乙烷導(dǎo)入到滅菌室12內(nèi)，對(duì)內(nèi)部的被滅菌材料進(jìn)行滅菌處理。另外，與外部氣體相通的管15通過(guò)閥16與滅菌室12連接，由此可以從該管15導(dǎo)入外部氣體。
另外，滅菌室12附設(shè)利用來(lái)自未圖示的壓縮空氣源的壓縮空氣的排出器13。該排出器13具有將滅菌室12內(nèi)的包含環(huán)氧乙烷的排出氣體排出到外部的功能。另外，也可以用真空泵等排氣裝置代替排出器13。
在所述滅菌部11的后段設(shè)置緩沖部21。圖1舉例示出的緩沖部21如圖2所示，是內(nèi)部裝滿水的水槽22構(gòu)成的曝氣槽，在該水槽22內(nèi)設(shè)置浸在水中的曝氣用散氣管23，從滅菌部11經(jīng)閥17通過(guò)管24流入的排出氣體從該散氣管23曝氣到水中。另外，在水槽22上部裝有離開水面開口的管25，該管25與分解部31連接，將來(lái)自緩沖部21的排出氣體送到后段的分解部31。
與外部氣體相通的管26通過(guò)閥27與管24連接，打開閥27時(shí)，外部氣體由管26經(jīng)管24從散氣管23曝氣到水中。散氣管23根據(jù)需要可以是任何形狀和數(shù)量，散氣管23的散氣孔數(shù)量、形狀、配置等也可以根據(jù)需要任意選擇。
通過(guò)上述緩沖部21中散氣管23的曝氣和從管25到分解部31的排出氣體的流入可以通過(guò)上述排氣部41排氣引起的水槽22內(nèi)和分解部31內(nèi)的負(fù)壓進(jìn)行，也可以為了排氣而導(dǎo)入外部氣體作為壓縮空氣，使緩沖部21、分解部31內(nèi)部為正壓，以此代替排氣部41的設(shè)置。
在緩沖部21的后段設(shè)置分解部31。該分解部31中裝有光催化裝置或光催化裝置和等離子分解裝置。分解部31將從緩沖部21經(jīng)管25供給的排出氣體中的環(huán)氧乙烷通過(guò)光催化或光催化與等離子體的作用而分解。上述光催化裝置具有光催化劑材料和對(duì)該光催化劑材料照射紫外線或可見光的光源。對(duì)光催化劑材料沒(méi)有特殊限制，可以根據(jù)需要任意選擇例如種類、形狀、數(shù)量和配置等。例如，提供的光催化劑材料的狀態(tài)可以采用將具有環(huán)氧乙烷吸附能力的氧化鈦粉末或該氧化鈦粉末的壓縮成型加工物以各種形式負(fù)載到各種載體上的形式，或?qū)⒕哂协h(huán)氧乙烷吸附能力的氧化鈦粉末或該氧化鈦粉末的壓縮成型加工物用樹脂等各種粘合劑粘合固定到基材上的形式等公知的形式。
作為氧化鈦粉末，可以使用主要具有銳鈦礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的粉末，優(yōu)選不僅通過(guò)紫外線的照射，還可以通過(guò)可見光的照射也能發(fā)揮催化功能的粉末。
另外，作為可以構(gòu)成光催化劑材料的上述載體或基材，采用具有親水性和吸附性的材料，也可以通過(guò)光催化劑材料賦予對(duì)環(huán)氧乙烷高的吸附性?？梢匀我膺x擇作為具有親水性和吸附性的載體或基材的材料，可以列舉例如沸石、硅膠、硅藻土和氧化鈦等，這些可以單獨(dú)使用一種，也可以組合使用兩種或兩種以上。光催化劑材料的形狀優(yōu)選表面積大、吸附能力強(qiáng)的片狀、粒狀或蜂窩狀。
對(duì)上述等離子分解裝置沒(méi)有特殊限制，可以根據(jù)需要任意選擇例如種類、形狀、數(shù)量和配置等。例如，可以使用采用以往公知的非平衡等離子體等構(gòu)成的裝置。形成該非平衡等離子體的放電形式可以采用脈沖流光(pulse streamer)放電、無(wú)聲放電、部分放電、表面放電等形式，其中表面放電方式可以抑制氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生，因此是優(yōu)選的。
另外，光催化劑與非平衡等離子體并用時(shí)，通過(guò)采用以下的復(fù)合形態(tài)可以提高分解效率。
圖3表示所述復(fù)合形態(tài)的第1個(gè)例子。圖3中符號(hào)32表示第1電極，與該第1電極32對(duì)峙設(shè)置第2電極33。第1電極32埋設(shè)在電介質(zhì)構(gòu)成的板狀基材34的內(nèi)部，第2電極33設(shè)置在基材34的表面。另外，在第2電極33上設(shè)置粒狀的光催化劑材料35?；蛘?，粒狀的光催化劑材料35固定在固定層36上，然后設(shè)置在電極33上。并且，第1電極32和第2電極33與交流電源37相連，由此外加交流電壓。
在上述復(fù)合形態(tài)中，除了光催化劑和等離子體本身的分解作用之外，還由于等離子體發(fā)光導(dǎo)致的紫外線、可見光或等離子體激發(fā)光催化劑而促進(jìn)分解。另外，等離子體產(chǎn)生的臭氧提高光催化劑的分解效率。并且，等離子體產(chǎn)生的一氧化碳通過(guò)光催化劑的氧化作用變成二氧化碳，因此有減少有害一氧化碳的產(chǎn)生率等效果。
圖4示出上述復(fù)合形態(tài)的第2個(gè)例子。與圖3所示相同的組成部分采用相同的符號(hào)，并簡(jiǎn)化其說(shuō)明。在該例中，電介質(zhì)構(gòu)成的基材34為圓筒狀，在其內(nèi)周面設(shè)置第2電極33、光催化劑材料35。在該形態(tài)中，通過(guò)在基材34的內(nèi)部空洞中流過(guò)排出氣體而使環(huán)氧乙烷分解。
圖5示出上述復(fù)合形態(tài)的第3個(gè)例子。與圖3所示相同的組成部分采用相同的符號(hào)，并簡(jiǎn)化其說(shuō)明。在該例中，在基材34的內(nèi)部配設(shè)第1電極32，在表面配設(shè)第2電極33，并具有貫穿該基材34厚度方向的多個(gè)貫穿孔38。構(gòu)成上述結(jié)構(gòu)的放電單元39通過(guò)多個(gè)間隔排列著，在該間隔內(nèi)填充粒狀的光催化劑材料35。交流電源未圖示。在該復(fù)合形態(tài)中，在放電單元39的各貫穿孔38中流過(guò)排出氣體，并對(duì)該排出氣體中包含的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解處理。
在分解部31的后段設(shè)置排氣部41。該排氣部41抽吸從分解部31經(jīng)管42排出的分解處理氣體并排到外部，并且使位于其前段的分解部31和緩沖部21的內(nèi)部為負(fù)壓。該排氣部41中采用普通的真空泵或排出器等。從排氣部41排出的分解處理氣體由管43排放到系統(tǒng)外部。另外，該排氣部41處于持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使分解部31和緩沖部21的內(nèi)部持續(xù)為負(fù)壓。
下面說(shuō)明采用該分解處理裝置處理包含環(huán)氧乙烷的排出氣體的方法。
在滅菌室12中進(jìn)行滅菌處理完畢后，首先使排出器13運(yùn)轉(zhuǎn)將環(huán)氧乙烷濃度高的排出氣體排出，并將該排出氣體由管輸送到緩沖部21。然后，打開閥16，間歇性地使排出器13運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)管15將外部氣體導(dǎo)入滅菌室12內(nèi)，通過(guò)該導(dǎo)入使殘留在滅菌室12中的環(huán)氧乙烷和附著、吸附在被滅菌處理對(duì)象物上的環(huán)氧乙烷脫離，將排出氣體送到緩沖部21。優(yōu)選多次進(jìn)行該導(dǎo)入操作(洗凈步驟)。
此時(shí)，如果直接測(cè)定從滅菌部11排出的排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度，則該經(jīng)時(shí)變化從接近100％的高濃度出發(fā)，具有急劇且很大的變化。圖6中實(shí)線A表示該環(huán)氧乙烷的濃度。該圖中，縱軸表示環(huán)氧乙烷的濃度，橫軸表示處理開始后的時(shí)間。該變化是與以上說(shuō)明的現(xiàn)有技術(shù)中排出氣體中的環(huán)氧乙烷濃度相同的變化，由于滅菌部11中的氣體抽吸，初期的排出氣體顯示接近100％的高濃度(a)。隨著排出的進(jìn)行，該濃度急劇下降(b)。然后關(guān)閉閥16，滅菌室12保持負(fù)壓并停止排出時(shí)，則付著在紗布等上的環(huán)氧乙烷被釋放，滅菌室12中的環(huán)氧乙烷濃度再次升高。再次打開閥16并抽吸該排出氣體時(shí)，一度降低的環(huán)氧乙烷濃度升高若干(c)。然而，再次排出時(shí)，濃度再降低(d)。
重復(fù)上述過(guò)程，結(jié)果該環(huán)氧乙烷濃度的變化幅度隨時(shí)間而減小，環(huán)氧乙烷的濃度也逐漸變小，數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘之內(nèi)幾乎變?yōu)?％。
緩沖部21減小環(huán)氧乙烷濃度的大變化，使其至少降低到從滅菌室12排出的環(huán)氧乙烷的最高濃度以下的濃度。具體地，優(yōu)選從緩沖部21排出的排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度在其爆炸界限的30000ppm以下，更優(yōu)選10000ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選3000ppm以下。
來(lái)自滅菌部11的排出氣體經(jīng)管24從緩沖部21的散氣管23曝氣到水中。該排出氣體中的環(huán)氧乙烷是水溶性的，因此容易溶于水。排除氣體的排放初期環(huán)氧乙烷濃度高時(shí)，其大部分溶于水，而不溶解的一部分環(huán)氧乙烷則從水中轉(zhuǎn)移到空氣中。因此，該排出氣體以環(huán)氧乙烷濃度降低的狀態(tài)從管25排出，送至分解部31。
通過(guò)所述緩沖部21中散氣管23的曝氣，通過(guò)排氣部41的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而得到持續(xù)進(jìn)行。
上述洗凈步驟中，從滅菌部11排出的排出氣體大部分是空氣。通過(guò)將該排出氣體從散氣管23進(jìn)行曝氣，先溶于水的環(huán)氧乙烷氣化并轉(zhuǎn)移到空氣中，然后以環(huán)氧乙烷濃度低的排出氣體的形式從管25送至分解部31。
這樣，在緩沖部21中，從滅菌部11排出的環(huán)氧乙烷濃度變化大的排出氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低，即排出氣體變成滅菌部11出來(lái)的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的最高濃度以下的濃度，并從緩沖部21送至分解部31。從所述緩沖部21供給到分解部31的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的經(jīng)時(shí)變化的例子如圖6中的虛線(B)所示。
圖6中的虛線B表示從緩沖部21排出、送至分解部31之前的環(huán)氧乙烷濃度的經(jīng)時(shí)變化。該變動(dòng)與采用在先發(fā)明產(chǎn)生的排出氣體的環(huán)氧乙烷濃度變動(dòng)相同。在緩沖部21中，預(yù)先使環(huán)氧乙烷濃度降低。因此，在初期階段，環(huán)氧乙烷濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于從滅菌部11排出的氣體(無(wú)緩沖部21)中的環(huán)氧乙烷濃度(a’)，這是因?yàn)榄h(huán)氧乙烷溶解在水中。然而，從處理開始經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間后進(jìn)行比較時(shí)，首先以A和B環(huán)氧乙烷的濃度逆轉(zhuǎn)(b’)，這是由于緩沖部21的水中環(huán)氧乙烷達(dá)到飽和，環(huán)氧乙烷不溶解而被直接排出。即使間歇性地導(dǎo)入滅菌室12中的外部氣體，使附著在紗布等上面的環(huán)氧乙烷放出，由于存在緩沖部21，因此未發(fā)現(xiàn)過(guò)敏的濃度變化。結(jié)果環(huán)氧乙烷的濃度接近恒定。但是，通過(guò)繼續(xù)上述導(dǎo)入并進(jìn)行緩沖部21中的曝氣，溶解在水中的環(huán)氧乙烷氣化并被排出，因此環(huán)氧乙烷的濃度進(jìn)一步降低。
另外，在緩沖部21的上述操作中，也可以打開閥27，從管26導(dǎo)入外部氣體，并將該外部氣體從散氣管23進(jìn)行曝氣。通過(guò)適當(dāng)設(shè)定該外部氣體的曝氣時(shí)間，可以控制緩沖部21中環(huán)氧乙烷濃度的降低程度。
該緩沖部21中的環(huán)氧乙烷濃度的降低程度可以根據(jù)之后的分解部31的處理能力進(jìn)行設(shè)定。本實(shí)用新型中，進(jìn)行控制，使之小于排出氣體中環(huán)氧乙烷的最高濃度，并且如果控制到使從處理開始后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的投入濃度的積分值(＝投入量)減去光催化劑或光催化劑與等離子體的分解能力的積分值所得的差值(＝吸附量)小于或等于光催化劑的吸收能力就足夠了。優(yōu)選地，在緩沖部21中被處理的環(huán)氧乙烷濃度是環(huán)氧乙烷爆炸極限3％以下。另外，在本實(shí)用新型中，可以任意選擇上述控制或?yàn)榱朔e分進(jìn)行的測(cè)定、控制的方法以及這些中的裝置、設(shè)置位置和測(cè)定位置等。
來(lái)自緩沖部21的排出氣體經(jīng)管25輸被送到分解部31，并在此進(jìn)行分解處理。分解部31中的分解處理通過(guò)具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料或并用該催化劑材料與等離子分解處理裝置進(jìn)行。
通過(guò)該光催化劑材料或光催化劑材料與等離子體的環(huán)氧乙烷分解處理在低溫進(jìn)行，該分解處理后的排出氣體變成100℃或100℃以下的低溫。另外，由于流入分解部31中的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度低，因此環(huán)氧乙烷可以完全分解，不存在未分解的環(huán)氧乙烷排到外部的情況。
另外，流入分解部31中的排出氣體中環(huán)氧乙烷的濃度在緩沖部21中被降低，因此光催化劑材料可以完全吸附環(huán)氧乙烷，光催化劑緩慢分解其吸附的環(huán)氧乙烷。這里所說(shuō)的吸附是指附著到物質(zhì)表面的物理、化學(xué)附著。因此，不存在未分解的環(huán)氧乙烷被排到外部的情況。另外，作為分解部31的分解能力，不需要在該時(shí)間點(diǎn)可以完全分解環(huán)氧乙烷的能力，如果能夠完全吸附，則可以暫時(shí)性地吸附環(huán)氧乙烷并攢存下來(lái)，因此即使分解能力低也可以使用。
換而言之，即使在該時(shí)間點(diǎn)的分解能力低于該時(shí)間點(diǎn)的濃度，也可以調(diào)整到使前述經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后流入的投入濃度的積分值(＝投入量)減去光催化劑或光催化劑與等離子體的分解能力的積分值所得的差值(＝吸附量)低于或等于光催化劑的吸附能力。
即，表觀上可以是吸附速度比分解速度快的狀態(tài)，這樣就不需要與高濃度的環(huán)氧乙烷分解對(duì)應(yīng)的光催化劑材料，既便是處理能力小的光催化劑材料等，也能以足夠的水平進(jìn)行分解處理，從而可以使設(shè)備整體小型化、簡(jiǎn)單化。
另外，光催化劑本來(lái)是親水性的，其本身具有吸附環(huán)氧乙烷的能力。進(jìn)一步地，使用沸石、硅膠和硅藻土等具有親水性、吸附性的材料作為載體或基材時(shí)，載體或基材也可以具有吸附環(huán)氧乙烷的能力。因此，即使萬(wàn)一從緩沖部21流入含有高濃度環(huán)氧乙烷的排出氣體，該光催化劑材料吸附高濃度的環(huán)氧乙烷并緩慢將其分解，未分解的環(huán)氧乙烷不會(huì)流出排氣部41，因此是優(yōu)選的。
其次，在分解部31被分解處理、不含環(huán)氧乙烷的排出氣體經(jīng)管42被抽吸到排氣部41，從管43以無(wú)害干凈的氣體形式排到系統(tǒng)之外。
此時(shí)，通過(guò)排氣部41使緩沖部21和分解部31經(jīng)常為負(fù)壓，因此即使是緩沖部21和分解部31以及管路破損的情況下，排出氣體也不會(huì)泄漏到外部。
圖7示出本實(shí)用新型分解處理裝置的其它例子。與圖1所示裝置相同的組成部分使用相同的符號(hào)表示，并省略其說(shuō)明。
在該例的裝置中，設(shè)置壓縮空氣源51，來(lái)自該壓縮空氣源51的壓縮空氣從管52供給到排出器13，還可以從管53經(jīng)管26、24供給到緩沖部21的散氣管23。另外，不存在上述例子中存在的排氣部41。
采用該分解處理裝置的分解處理方法中，是通過(guò)從壓縮空氣源51供給壓縮空氣，而進(jìn)行緩沖部21中的曝氣槽的曝氣和從管25到分解部31的排出氣體的流入。
本實(shí)用新型中，作為其它實(shí)施方案的例子，可以在分解部31的分解處理中不使用光催化劑，通過(guò)沸石、硅膠和硅藻土等具有環(huán)氧乙烷吸附能力的吸附劑和等離子體的作用進(jìn)行。另外，在本實(shí)用新型中，可以使用一種吸附劑，也可以組合使用兩種或兩種以上的吸附劑。
在該實(shí)施方案中，來(lái)自緩沖部21的排出氣體中的環(huán)氧乙烷被吸附劑吸附，吸附在該吸附劑上的環(huán)氧乙烷在等離子體的分解作用下被緩慢分解處理。因此，在該實(shí)施方案中，雖然處理效率低一些，但可以獲得與上述實(shí)施例相同的作用效果。
采用該實(shí)施方案的具體處理裝置的形態(tài)可以列舉用沸石、硅膠和硅藻土等吸附劑代替圖3、4、5中的光催化劑材料35的形態(tài)。
另外，緩沖部21可以由多個(gè)曝氣槽等構(gòu)成。例如，作為緩沖部21，將水槽22和散氣管23構(gòu)成的排氣槽兩個(gè)或兩個(gè)以上串聯(lián)配置，并進(jìn)行2段或2段以上的曝氣也可以。通過(guò)上述措施，流入分解部31的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的經(jīng)時(shí)變化更加平均化，從而分解部31中的分解能力可以進(jìn)一步減小。
作為本實(shí)用新型的緩沖部21，除了使用圖2所示的水槽22以外，還可以采用填充有沸石、硅膠和硅藻土等具有環(huán)氧乙烷吸附能力的吸附劑的吸附筒等。在該吸附筒中，當(dāng)包含高濃度環(huán)氧乙烷的排出氣體流入時(shí)，大部分的環(huán)氧乙烷也可以被吸附筒吸附。基本不含環(huán)氧乙烷的排出氣體流入時(shí)，環(huán)氧乙烷因濃度梯度從吸附劑脫吸附轉(zhuǎn)移到排出氣體中，由此，即使流入了包含高濃度環(huán)氧乙烷的排出氣體，也可以在環(huán)氧乙烷變成低濃度后流出，發(fā)揮緩沖部21的功能。
如上所述，本實(shí)用新型中，含有環(huán)氧乙烷的排出氣體一旦導(dǎo)入降低排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度的緩沖部21中，然后將環(huán)氧乙烷濃度變低了的排出氣體輸送至裝有具有環(huán)氧乙烷吸附能力的氧化鈦等光催化劑材料或該光催化劑材料和等離子裝置的分解部31，在此可以將環(huán)氧乙烷分解。在分解部31的分解處理中，也可以使用沸石等具有環(huán)氧乙烷吸附能力的吸附劑和等離子裝置。
另外，在本實(shí)用新型中，作為環(huán)氧乙烷氣體中濃度發(fā)生變動(dòng)的原因，列舉了改變?yōu)榱顺ヌ幚砦镏杏糜跍缇幚淼鹊臍怏w而送入的氣體的量、種類或質(zhì)量、濃度等的例子，但變動(dòng)原因也可以是其它理由。不管濃度變化的理由如何，都可以使用本實(shí)用新型。
具體例子如下所示。
將排出氣體(環(huán)氧乙烷100％)曝氣到水中，并且將緩沖部21排出的排出氣體中環(huán)氧乙烷濃度控制在2000ppm。具體地，通過(guò)調(diào)整緩沖部21的水量和曝氣空氣的量進(jìn)行控制。該濃度可以任意設(shè)定在2000～4000ppm以下。在此使用具有能以3L/分鐘處理1000ppm的環(huán)氧乙烷的分解能力的光催化劑材料。另外，分解能力中，可以根據(jù)流量調(diào)整催化劑量和與該催化劑的接觸時(shí)間。這樣，超過(guò)分解能力的氣體被導(dǎo)入分解部31中。最初主要分解氣體中的環(huán)氧乙烷，因此速率控制在光催化劑的分解能力1000ppm(3L/分鐘)，處理能力也為1000ppm(3L/分鐘)。與此同時(shí)，光催化劑吸附環(huán)氧乙烷而不分解。5小時(shí)后氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降至催化劑的分解能力以下。光催化劑吸附著環(huán)氧乙烷，因此，光催化劑以其剩余能力分解該環(huán)氧乙烷。10小時(shí)后，氣體中的環(huán)氧乙烷幾乎變?yōu)?ppm。
以上說(shuō)明了本實(shí)用新型的優(yōu)選例子，但本實(shí)用新型不限于這些例子。在不脫離本實(shí)用新型宗旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的添加、省略、取代和其它變更。本實(shí)用新型不受以上說(shuō)明的限制，僅受隨附的權(quán)利要求范圍的限定。
本實(shí)用新型除了適應(yīng)于醫(yī)療用環(huán)氧乙烷之外，也適應(yīng)于以環(huán)氧乙烷為原料的各種有機(jī)合成裝置中排出的環(huán)氧乙烷的分解處理。本實(shí)用新型提供下述分解處理方法和裝置在分解處理來(lái)自滅菌裝置的包含環(huán)氧乙烷的排出氣體時(shí)，分解處理后的排出氣體不成為高溫，即使因?yàn)槟承┰驅(qū)е掳邼舛鹊沫h(huán)氧乙烷的排出氣體流入分解處理裝置中，未分解的環(huán)氧乙烷也不會(huì)排出到系統(tǒng)之外。
權(quán)利要求1.環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，該裝置是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的裝置，其特征在于，該裝置具有使上述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的緩沖部和分解從上述緩沖部輸送的氣體中的環(huán)氧乙烷的分解部，該分解部裝有具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料或具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料和等離子裝置。
2.權(quán)利要求1所述的環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，其特征在于，所述緩沖部是裝滿水的水槽和具有散氣管的曝氣槽，該散氣管在上述水槽的水中將環(huán)氧乙烷進(jìn)行曝氣。
3.權(quán)利要求1所述的環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，其特征在于，在分解部的后段設(shè)有使所述緩沖部和分解部為負(fù)壓的排氣裝置。
4.環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，該裝置是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的裝置，其特征在于，該裝置具有使上述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的緩沖部和分解從上述緩沖部輸送的氣體中的環(huán)氧乙烷的分解部，該分解部裝有具有環(huán)氧乙烷吸附能力的吸附劑和等離子裝置。
5.權(quán)利要求4所述的環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，其特征在于，所述緩沖部是裝滿水的水槽和具有散氣管的曝氣槽，該散氣管在上述水槽的水中將環(huán)氧乙烷進(jìn)行曝氣。
6.權(quán)利要求4所述的環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，其特征在于，在分解部的后段設(shè)有使所述緩沖部和分解部為負(fù)壓的排氣裝置。
專利摘要一種環(huán)氧乙烷的分解處理裝置，該裝置是將環(huán)氧乙烷濃度發(fā)生變化的氣體中的環(huán)氧乙烷進(jìn)行分解的裝置，其特征在于，該裝置具有使上述氣體中的環(huán)氧乙烷濃度降低至小于其最高濃度的緩沖部和分解從上述緩沖部輸送的氣體中的環(huán)氧乙烷的分解部，該分解部裝有具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料或具有環(huán)氧乙烷吸附能力的光催化劑材料和等離子裝置。
文檔編號(hào)B01D53/86GK2745638SQ20042010709
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
發(fā)明者室井國(guó)昌, 山本潤(rùn), 大澤晶 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社