專利名稱：將有害物變成惰性固體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置以及一種加工方法。更具體地說，本發(fā)明直接涉及一種系統(tǒng)和一種加工處理方法，該系統(tǒng)和處理方法可用來使氣態(tài)或可揮發(fā)的毒素以及潛在的毒素，有機(jī)化合物，有機(jī)金屬化合物;有機(jī)化合物的混合物;有機(jī)金屬化合物的混合物;有機(jī)以及有機(jī)金屬化合物的混合物轉(zhuǎn)化成一種惰性、交聯(lián)鍵(cross-linked)的固體基體物質(zhì)，這種基體物質(zhì)特別不易被溶解成溶解物。本發(fā)明同時(shí)具有使氣態(tài)或可揮發(fā)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的潛在應(yīng)用，這些產(chǎn)品可用作商業(yè)物品和/或提高商業(yè)物質(zhì)的價(jià)值。當(dāng)然，諸如此類的物質(zhì)的主要實(shí)用性在于化學(xué)化合物上，同時(shí)通過某種方法這些組成物質(zhì)可濃縮和/或再合成，并具有合成沉淀物的物理性質(zhì)。
無需多說，工業(yè)的浪費(fèi)已經(jīng)并繼續(xù)不斷地造成諸如線頭丟入河水以及空氣質(zhì)量問題，不僅如此現(xiàn)有的安全手段也的確十分有限-在某種意義上說幾年前所獲得的若干方法，將來并不一定能適用。更具體地說，處理這些物質(zhì)的土地以及具有的設(shè)備極為有限。焚化手段已認(rèn)為不可取，這是因?yàn)樗鼤纬傻诙廴疚?即硫氧化物，二氧化碳物以及一氧化物碳，氧化氮物，等等。)類似的處理問題在非工業(yè)環(huán)境中也已且不斷地出現(xiàn)。更具體地說，在商業(yè)中出現(xiàn)的許多材料物品，起初認(rèn)為是無毒的而現(xiàn)在知道會造成嚴(yán)重的健康危害并被迫從市場中取消了?，F(xiàn)在如不取消，將來也會。
舉例來說，電力工業(yè)中變壓器使用的PCB's(聚氯聚苯基)以及即將取消的用作冷卻劑的氟氯碳化合物。PCB的處理方法主要為焚化處理。有效的對氟氯碳化合物進(jìn)行回收和處理已被揭示。由于這些后續(xù)物在大氣中的影響，它們將在近期停止商業(yè)使用。困難在于且將繼續(xù)在于對這些有害物質(zhì)的安全性處理的方法中。
由于公眾和主管環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)日益增長的關(guān)注，對具有危害和具有潛在危害物的安全性處理工作進(jìn)行了越來越詳盡的研究。此外，一系列商品材料(起先認(rèn)為是無害的)，將來可能被禁止使用，而這是作為商業(yè)的安全性替代/調(diào)換。因此，環(huán)境控制已經(jīng)并將繼續(xù)集中在安全性處理方法，集中在其對環(huán)境影響，尤其涉及所產(chǎn)生的二次污染物。
一般來說，對由加工制造產(chǎn)生的有害介質(zhì)(劑)以及潛在有毒介質(zhì)的較佳安全性處理以及有效的廢水處理是最大限度的控制或消除它們的產(chǎn)生，換句話說即控制其發(fā)生源。后種解決辦法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。更具體地說，一種“發(fā)生部位”(“site of generation”)的處理系統(tǒng)會給生產(chǎn)者以持續(xù)不斷的可靠性;降低輸出此類材料(在輸出中帶有固有危害性)的成本。同時(shí)就某些情況下，該系統(tǒng)還可具有開發(fā)和/或應(yīng)用這些廢品(物)，至少在某種程度上補(bǔ)償加工處理它們的費(fèi)用。
與此相類似的情況和要求存在于目前商業(yè)需要的再回收以及安全性加工處理的材料中?；厥蘸捅３值倪@些材料在室溫下是一種氣態(tài)或從一種液體變化為一種氣體，而最大的問題是在室溫下這些物質(zhì)很不穩(wěn)定。由于困難大，控制這種物質(zhì)的回收工作是相當(dāng)不容易的，即使可能的話探測它們釋放在大氣中的量就如氟氯碳化合物類的冷卻劑那樣量是相當(dāng)小的，這是因?yàn)檫@些不良物質(zhì)射放進(jìn)入大氣中后被沖淡稀釋，同時(shí)這些被釋放一定距離的物質(zhì)的量是很小的。
正如以上討論中所述的那樣，人們一直需要一種用于處理工業(yè)廢物和目前商業(yè)中不良物質(zhì)(有害物)的有效方法。這種的處理方法不僅需具有有效性，它必須還能很好地對發(fā)源物質(zhì)進(jìn)行“就地”的自身處理，在某種情況下，可回收這些不良物質(zhì)以便至少補(bǔ)償一部分處理加工的費(fèi)用。為了使其具有適宜的成本以及具有與其它加工處理方法的競爭性，所選擇的用于處理所產(chǎn)生的廢物的方法可適應(yīng)“可定的”(defined)以及“不定的”(non-defined)(混合的)廢物流。此外，所用的理想處理方法必須是能耗相對低，同時(shí)避免產(chǎn)生加工處理不良再生產(chǎn)物(即二氧化硫，氧化氮，二氧化碳，一氧化碳等)或有毒物或潛在有毒物。在廢物流不能被回收的情況下，加工處理產(chǎn)生物其本身必須是惰性的，容易提取(即一種固體)且不易受溶劑萃取影響。這樣，丟棄這些廢物不會引起地下水的污染或擔(dān)心人類以及動物接觸后會引起健康問題。綜上所述，處理方法必須是至少能解決廢物處置問題中的大量的有機(jī)或金屬有機(jī)化合物。
本發(fā)明的目的是為了補(bǔ)償現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
具體地說，本發(fā)明的主要目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，它用于轉(zhuǎn)化一種有毒的或潛在有害的氣體或可揮發(fā)的有機(jī)或金屬有機(jī)物質(zhì)成一種惰性固體，該固體對溶劑萃取基本上不受影響。
本發(fā)明另一目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，其本身改善或轉(zhuǎn)化一種有毒的或具有潛在有害氣體或可揮發(fā)的有機(jī)或有機(jī)金屬物之廢物流，尤其在其發(fā)生源上。無需集裝和裝運(yùn)，以及由此所引起的花費(fèi)。
本發(fā)明再一目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，它用來轉(zhuǎn)化一種有毒的或潛在有害氣體或有害的可揮發(fā)的有機(jī)或金屬有機(jī)物質(zhì)，通過處理所述不良物質(zhì)中的一種或多種化合物可以一種大體成惰性、固體形式進(jìn)行回收，同時(shí)這種經(jīng)回收的物質(zhì)基本上不受溶劑萃取的影響。
本發(fā)明又一目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，它用于轉(zhuǎn)化一種氣體或有毒的或潛在有害的氣態(tài)的，有機(jī)或金屬有機(jī)物質(zhì)成為一種惰性的固體物質(zhì)或涂層物質(zhì)，該惰性物質(zhì)基本上不受溶劑萃取的影響。
本發(fā)明進(jìn)一步目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，它用于轉(zhuǎn)化一種氣體或一種有毒的或潛在有害的可揮發(fā)的有機(jī)或金屬有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)是以一種可定的或不定的(被混合的)廢物流。
本發(fā)明更進(jìn)一步目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，它用于轉(zhuǎn)化一種氣體或一種有毒的或潛在有害的可揮發(fā)的有機(jī)或金屬有機(jī)物成為一種惰性的固體物質(zhì)或表面層，該惰性物質(zhì)不會共生在轉(zhuǎn)化處理過程中伴隨的任何不良的再生產(chǎn)物。
本發(fā)明另一更深的目的是為了提供一種系統(tǒng)和處理方法，它用于轉(zhuǎn)化一種有毒的或潛在有害的可揮發(fā)物質(zhì)，這種轉(zhuǎn)化是在連續(xù)性工作運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)同步完成的。
以上所述和有關(guān)的目的是通過提供一種反應(yīng)堆系統(tǒng)和處理方法，它用來轉(zhuǎn)化一種氣體或一種可揮發(fā)的有毒以及潛在有害有機(jī)或金屬有機(jī)物質(zhì)成為一種高交聯(lián)鍵(cross-linked)的，惰和性，固體的基體物質(zhì)，這種物質(zhì)既抵抗被溶劑濾取同時(shí)本身無毒性。更具體的說，本發(fā)明提供了一種獨(dú)特的反應(yīng)器系統(tǒng)和處理方法，它用來轉(zhuǎn)化一種可定的和/或不定的(ill-defined)(混合的)有毒物的廢物流，這種轉(zhuǎn)變是通過此類物質(zhì)在一高密能量區(qū)域狀態(tài)下化學(xué)鍵最初的破裂而形成一種含自由基、離子和電子的等離子體，同時(shí)產(chǎn)生電磁光譜中的紫外線以及紫外線周圍區(qū)域的電磁輻射。所述介電場的頻率和密度場強(qiáng)(強(qiáng)度)以及在電介場內(nèi)物質(zhì)的滯留時(shí)間是經(jīng)精心選擇以便有效地特別是完成所述物質(zhì)化學(xué)鍵的分裂，從而其分子分裂一種活性的等離子體。為了避免所述等離子體的活性成分不發(fā)生在所述反應(yīng)器的等離子發(fā)生容器腔內(nèi)表面產(chǎn)生再化合以及雜亂的沉積，一種電磁場被應(yīng)用于所述等離子體上;所述電磁場的強(qiáng)度和設(shè)置位置為有效地保持/限制所述等離子體在所述等離子發(fā)生容器腔的一規(guī)定的區(qū)域內(nèi)同時(shí)從所述沉積腔壁表面提取;這種電磁場的強(qiáng)度和設(shè)置區(qū)一直保持到所述等離子體被輸送到反應(yīng)器內(nèi)一沉淀容器腔為止，而在所述反應(yīng)器內(nèi)所述活性成分可再化合并且形成一種特別的以一種高交聯(lián)鍵固體基體物質(zhì)狀態(tài)的物質(zhì)或一種薄層物質(zhì)。這一處理方法可應(yīng)用于轉(zhuǎn)化一可定的和/或一不定的(混合的)的氣流或一可揮發(fā)的有機(jī)和/或金屬有機(jī)物類的物體，這種物體可特別在干燥-清潔裝置中;
(即氧化溶劑-三氯乙烯);在印刷電路板和微電子裝置(即亞甲氯化物以及有機(jī)功能的硅烷)制造中;在油漆制造中(即苯，甲苯以及二甲苯)中出現(xiàn)和/或產(chǎn)生。這一處理方法也可應(yīng)用于處理特殊的不良化學(xué)物諸如PCB's(聚氯聚苯基)以及氟氯碳化物;殺蟲劑以及植物毒素(即芳香烴胺)。
這一新穎加工方法優(yōu)于大多數(shù)傳統(tǒng)處理廢物料的方法，其優(yōu)越性具有在一封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)變處理的加工操作;所需的能量低;無不良的二次產(chǎn)物的再生(即二氧化硫，二氧化碳，一氧化碳，氧化氮);能夠?qū)Σ欢ǖ?混合的)有害物體流進(jìn)行此類的轉(zhuǎn)化;同時(shí)將不良物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一種高交聯(lián)鍵的固體粒子物質(zhì)或薄層物質(zhì)。
本發(fā)明用于加工處理所用的裝置與其它處理方案相比要便宜得多，同時(shí)它用不著附加的操作檢測;它可以可揮發(fā)的廢料來源進(jìn)行加工操作，也可作為制造加工循環(huán)中的一主要步驟或當(dāng)需要時(shí)簡單地裝運(yùn)被操作的可揮發(fā)有毒廢物料源并移到另一場地。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，對一具有預(yù)定成分特征的特定廢物流加工處理數(shù)據(jù)可進(jìn)行改變或優(yōu)化，例如由所述廢物流成分的最佳吸收特征決定用于產(chǎn)生等離子體的電介能強(qiáng)源的最佳頻率是可取的。這樣的優(yōu)化頻率可通過測定轉(zhuǎn)化/分解物的速度和完成度可很快地憑經(jīng)驗(yàn)決定，同時(shí)/或可通過所述惰性的由所述等離子體成分再化合形成的交聯(lián)鍵基體物質(zhì)的物理性質(zhì)來決定。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述等離子體中成分的再化合直接形成一種產(chǎn)物或薄層物質(zhì)，其本身為一商品物質(zhì)或可提高商品物質(zhì)的價(jià)值。


圖1為本發(fā)明用于實(shí)施轉(zhuǎn)化加工處理的一裝置的框圖示意圖;
圖2為用于所述新穎轉(zhuǎn)化加工處理一裝置的一部分剖面圖，在此加工處理中反應(yīng)產(chǎn)物充入一筒式的等離子體濃縮/分解容器腔;
圖3為圖2所示裝置中等離子體濃縮/分解容器腔的第一種變化形式，在該裝置中所述固體反應(yīng)物存入于下落的顆粒上;
圖4為圖2所示裝置中等離子體濃縮/分解容器腔的第二種變化形式，在該裝置中所述固體反應(yīng)物存入于一顆粒振動床中的顆粒上。
在討論本發(fā)明系統(tǒng)及處理過程最佳實(shí)施例之前，要提請注意一點(diǎn)，那就是本發(fā)明所述的輝光放電或等離子體聚合反應(yīng)并不是本發(fā)明的獨(dú)特之處。恰恰相反，輝光放電或單體等離子聚合反應(yīng)以形成高交聯(lián)鍵纖維以及涂層物在現(xiàn)有技術(shù)所知第4，557，946號美國專利(斯哈爾等人)(Sacher et al);第4，744，860號美國專利(課伯等人)(Cop et al);第4，737，379號美國專利(亨敦等人)(Hudgenset al);以及第4，795，529號美國專利(課吾斯卡等人)(Kawasaki et al)是具有代表性的，但這些決不是這種聚合反應(yīng)技術(shù)的全部。從總體上講，這些專利描述了輝光放電或單體等離子聚合反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)特定目的一些特殊應(yīng)用。
具體地講，第4，577，946號美國專利描述利用微波能在一基體上使有機(jī)功能的硅產(chǎn)生所述輝光放電，以便提高所述經(jīng)處理的基體物質(zhì)對水的抗?jié)B性。
第4，737，379號美國專利描述利用提高化學(xué)蒸氣熱解度的等離子體(發(fā)明人同時(shí)稱為“輝光放電熱離解”)從而在具有一預(yù)定的氟成分非晶體合金薄層上填入無含氫的纖維薄層物。產(chǎn)生所述等離子體所用的能源為一微波能發(fā)生器。第4，737，379號美國專利所述的現(xiàn)有技術(shù)相當(dāng)廣泛，同時(shí)對估價(jià)等離子提高后的化學(xué)蒸氣熱離解有較廣的可利用性，附在這里以供參考。
第4，744，860描述了利用一種低溫微波等離子體對合成聚合纖維的表面處理，以增強(qiáng)用一種酸性染色的纖維表面的著色。推薦的表面處理含有活性N-H團(tuán)結(jié)合在非極性的纖維表面，從而增強(qiáng)與一酸性著色劑的相互作用。
第4，795，529號美國專利描述一種用于等離子體表面基體物質(zhì)修正的裝置和處理方法，它是通過在一硅片表面上交替進(jìn)行酸洗和注入物質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。
在本發(fā)明的正文中，輝光發(fā)電或等離子體聚合反應(yīng)是加以調(diào)節(jié)的，從而使獲得的一含有毒或潛在有害成分的吸入物流大致全部的轉(zhuǎn)化與其輸出的一中性的固體物質(zhì)相一致，其結(jié)果是這樣安全性的處理就用不著擔(dān)心其對環(huán)境的污染。這一加工處理方法將所述吸入的氣流基本上在一閉合系統(tǒng)中全部地進(jìn)行轉(zhuǎn)化，同時(shí)分離和/或再循環(huán)所述吸入氣流中任何未轉(zhuǎn)化物質(zhì)，這樣就防止了有害物進(jìn)入大氣中。此外，本發(fā)明加工處理方法使所獲得的所述轉(zhuǎn)化完成后生成的合成固體物質(zhì)內(nèi)的轉(zhuǎn)化得以充分的抑制，因而避免產(chǎn)生如氧化氮，二氧化碳，一氧化碳以及/或氧化硫之類的有害于環(huán)境質(zhì)量的不良物質(zhì)。
在本發(fā)明的正文中，“有毒的”一詞以及“潛在有害的”一詞組用以描述并表明一特定物質(zhì)特征，這種物質(zhì)通過本發(fā)明的加工處理可從任何對環(huán)境危害的成分轉(zhuǎn)化為一種中性的粒子或薄層物質(zhì)。如果一種物質(zhì)能夠直接誘發(fā)植物或動物生命上的物理以及/或生理變化的;或者經(jīng)氣候和/或影響正常的物理和/或生理過程其它因素變化而間接地誘發(fā)植物或動物生命上的物理以及/或生理上變化的就認(rèn)為是對環(huán)境有危害的。
本發(fā)明第一最佳實(shí)施例中，含一種或多種有毒或潛有在害成分的供給氣流是以蒸汽狀態(tài)在一減弱的壓力下導(dǎo)入一等離子發(fā)生腔。所述供給氣流的蒸汽溫度因不同的特定內(nèi)含物質(zhì)而有所變化。這一蒸氣經(jīng)受一種高密度介電能場，這種介電能場的強(qiáng)度水平和頻率是經(jīng)選擇的，從而有效地使所述蒸汽的化學(xué)連接鍵分裂，因而減小其化學(xué)組元而成為一種含自由基，離子，電子的等離子體，同時(shí)伴有產(chǎn)生紫外線和紫外線周圍區(qū)域電磁頻譜的電磁輻射。由于等離子體中組成成分的活性，所以它有一種很強(qiáng)的在反應(yīng)器壁表面上重新化合以及沉積的傾向。這種雜亂無章分解的所述等離子體不僅給予控制在所述等離子發(fā)生腔范圍內(nèi)，而且經(jīng)真空從所述這一等離子發(fā)生腔被輸送到所述反應(yīng)器中一個(gè)或更多個(gè)不同功能的分解腔。正如上面提及的那樣，所述的供給流可以為一種氣體(即氟氯碳化合物)，同時(shí)不用預(yù)先加熱它可被直接導(dǎo)入所述的等離子發(fā)生腔。
在本發(fā)明一最佳實(shí)施例的變化形式中，本發(fā)明所述反應(yīng)器的系統(tǒng)具有多個(gè)等離子發(fā)生器，它們相互以串聯(lián)形式連接。每個(gè)所述的等離子發(fā)生器都可被分離地“轉(zhuǎn)變”(通過選擇適宜的功率強(qiáng)度以及頻率設(shè)置)，從而影響在一主供給氣流中各種不同化學(xué)物質(zhì)的晶粒碎化。在本發(fā)明另一最佳實(shí)施例中，所述反應(yīng)器成基本連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)工作的設(shè)計(jì)形式。
如圖1所示，它為實(shí)施本發(fā)明新穎加工處理方法中的一種新穎裝置的方框圖。所述裝置為一反應(yīng)器，這具有用于產(chǎn)生一種等離子體的一第一容器腔(21)，用于產(chǎn)生同時(shí)沉積來自所述等離子體難溶解的反應(yīng)產(chǎn)物之固體物質(zhì)的第二容器腔(23)，在所述兩腔之間有一等離子體管道25相連。所述的第一等離子體發(fā)生容器腔(21)可以為一個(gè)玻璃或一搪瓷的，其輸出端與所述管道(25)相連的圓柱形管，其輸入端有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口(27和28)，各個(gè)進(jìn)口具有一分離的輸入控制閥(29和30)。同時(shí)它具有將氣體從所述第二容器腔(23)再循環(huán)的一回入口(31)。如圖1所示，具有的一進(jìn)口(27)用于輸入氣態(tài)的有機(jī)廢物，進(jìn)口(28)用于輸入一補(bǔ)給氣體，這一補(bǔ)給氣體需要在所述第一腔(21)內(nèi)產(chǎn)生和/或維持一種等離子體。
一種高能量的輸入線圈(33)被環(huán)置于所述的第一容器腔(21)，同時(shí)RF(無線電頻率)源通過一電導(dǎo)頭37與所述線圈(33)相接。由于具有所述第一容器腔(21)中一種氣體或多種氣體混合物，來自所述線圈(33)的能量將所述氣體轉(zhuǎn)變成離子以及高活性的分子分裂物的一種等離子體。為了避免其在所述第一容器腔(21)壁內(nèi)表面發(fā)生反應(yīng)和/或物質(zhì)的沉積，特意提供了來自第一磁鐵(39)的適宜的第一磁場，用以壓縮所述第一容器腔(21)內(nèi)的等離子體，同時(shí)使所述等離子體與所述第一容器腔(21)壁保持一定的距離。
經(jīng)壓縮的所述等離子體在電磁場的作用下同時(shí)由于第二容器腔(23)處于較低壓力經(jīng)入所述第二分解容器腔(23)在所述第一和第二容器腔(21和23)內(nèi)的絕對壓力為10至300微米，范圍，最理想的是在50至200微米范圍。為了防止其在所述管道(25)壁內(nèi)表面上發(fā)生反應(yīng)和/或物質(zhì)的/沉積，特意提供了來自第二磁鐵(41)的適宜的第二磁場，用以壓縮所述的等離子體，使之通入所述的管道(25)。該第二磁場同時(shí)也有助于驅(qū)使所述等離子體通過所述的管道(25)。
所述的第二分解容器腔(23)對于導(dǎo)入的所述管道(25)的所述等離子體組成物提供了一種能夠化合成一種固體的不易反應(yīng)的生成物之環(huán)境。正因?yàn)檫@個(gè)原因，任何導(dǎo)入的電和/或電磁場都應(yīng)是有助于所述反應(yīng)物的分解。所述第二容器腔(23)提供反應(yīng)物分解的場地。這些分解地可位于所述第二腔本身的腔壁或發(fā)生在粒子的表面，或發(fā)生在所述腔的延伸表面。在一個(gè)實(shí)施例中，分解地是在經(jīng)一振動支撐屏板而保持流動床內(nèi)粒子上。在另一實(shí)施例中，所述分解地在下落進(jìn)入所述第二容器腔的粒子上。在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中，在分解腔形成的所述等離子體冷凝物為一固體的不易發(fā)生反應(yīng)的生成物，它用箭頭(43)表示。所述第二腔(23)的結(jié)構(gòu)可使反應(yīng)生成物以及其被支撐的表面可被間段性地移動。在一實(shí)施例中，具有的兩個(gè)或更多個(gè)第二容器腔(23)設(shè)置成這樣結(jié)構(gòu)，那就是所述的一個(gè)第二容器腔在另一個(gè)第二容器腔裝滿時(shí)可被移去并進(jìn)行調(diào)換。
圖1所示的裝置具有一真空泵(45)或設(shè)置其它的氣體泵，該泵與第二分解腔(23)相連，從而也對整個(gè)裝置施壓。為了保持所需的氣壓水平加速抽氣體以及實(shí)現(xiàn)更好的加工處理，可以在所述裝置的幾個(gè)地方連接設(shè)置幾個(gè)真空泵。從各真空泵輸出的氣體可能含有有害的或不良的氣體，該氣體通過一回入管道(47)經(jīng)回入口(31)與第一容器腔相連。在所述裝置中積累的任何非反應(yīng)氣體可通過打開在真空泵上一噴嘴孔的氣閥間斷性地加以釋放。
圖2所示的第一實(shí)施例中的裝置，是以氣體和等離子體基本向下垂直流動方向加以圖示的，同時(shí)，該裝置具有兩個(gè)(或多個(gè))可移動的第二分解腔。與圖1所述結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)用與圖1相同的標(biāo)號。并在其標(biāo)號后加一“A”字母表示。
所述的第一實(shí)施例含有一圓柱形玻璃的第一腔(21A)，在其輸入端具有第一、第二、和第三進(jìn)口(27A，28A以及32)，各進(jìn)口分別具有第一、第二和第三進(jìn)口的控制閥(29A、30A和34)。一回入進(jìn)口(31A)與位于所述第三進(jìn)口控制閥(34)出料一側(cè)的第三進(jìn)口(32)相連。一高能輸入線圈(33A)被環(huán)置于所述第一容器腔(21A)上，同時(shí)RF能源(35A)通過一電導(dǎo)頭(37A)與線圈(33A)相接。
所述的等離子管道(25A)將所述第一容器腔(21A)的輸出端與一第一三向閥(24)相連，該三向閥(24)可使等離子體從所支管道(25A)流入一左邊的進(jìn)口支管(26)，或流入一右邊的進(jìn)口支管(28)，或使等離子體整體停止流動。所述的第一腔(21A)具有第一磁性裝置(39A)，用以避免在所述內(nèi)表面上如上述的固體物質(zhì)發(fā)生分解。所述管道(25A)，三向閥(24)，第一以及第二進(jìn)口支管(26和28)具有第二磁性裝置，這里用磁鐵(41A)加以表示，它可防止固體物質(zhì)在管內(nèi)表面上分解。
一左邊的第二容器腔(20)可拆卸地與所述左邊的進(jìn)口支管(26)相連，一右邊的第二容器腔可拆卸地與所述右邊的進(jìn)口支管(28)相連。所述左邊和右邊第二容器腔的另一端分別可拆卸地與左和右邊輸出口支管(36和38)相連，其中輸出口支管(36和38)與具有一出料管接頭(42)的所述第二三向閥(40)結(jié)合在一起。所述的出料管接頭(42)一收集器(44)相連，由于真空泵(45A)通過一排出噴管(46)連續(xù)地排出氣體。所述真空泵(45A)輸出于回向?qū)Ч?47A)和/或一噴氣嘴(49)，所述噴管(44)具有一溢流噴管(48)。
所述的左邊和右邊第二容器腔(20和22)大體上或圓柱形玻璃管，這些玻璃管分別具有整體形玻璃的基面平整的末端凸緣(50和52)，同時(shí)它們分別與所述第一進(jìn)口和第一輸出支管(26和36)上的基面平整的玻璃末端凸緣(54和56)以及與所述第二進(jìn)口和第二輸出支管(28和38)上的基面平整的玻璃末端凸緣(58和60)對應(yīng)相配。所述的各個(gè)第二容器腔(20和22)可利用將所述腔沿其各自的平整表面移出，同時(shí)沿其各自的平整表面移進(jìn)另一所述第二腔的方法進(jìn)行調(diào)換。所述的凸緣基面外表面可用一種聚硅樹脂膠體或已有技術(shù)中有的其密封膠緊密地加以封閉。任何其它可移動的結(jié)構(gòu)以及封閉方法可用來代替上述所述的結(jié)構(gòu)。
在操作工作中，設(shè)置所述的三方閥(24和40)，以提供一暢開的通道，這一通道從所述第一腔(21A)經(jīng)一個(gè)所述的第二腔，例如經(jīng)所述左邊第二腔(20)，至所述的收集器(44)，此時(shí)所述的噴氣閥打開。所述整個(gè)裝置用所述真空泵(45A)降壓到低于0.001乇(Torr)的所需壓力水平后，所述的噴氣閥(51A)即被關(guān)閉。用所述真空泵抽氣是連續(xù)進(jìn)行的同時(shí)RF能來自35A對所述線圈33A給與約2.45千兆赫產(chǎn)生的能源。隨后，所述要求的氣體混合通過一個(gè)或多個(gè)所述進(jìn)口(27A，28A以及32)被導(dǎo)入所述的第一容器腔(21)。所述的RF能與導(dǎo)入的氣體相交作用在所述第一容器腔內(nèi)形成一種等離子體，此時(shí)所述的真空泵壓力保持在約50至200微米，所述的等離子體自所述的第一腔(21A)經(jīng)所述左邊進(jìn)口支管(26)進(jìn)入所述左邊第二容器腔(20)，在該第二容器腔(20)中所述的等離子體的組成物結(jié)合形成一個(gè)固體的反應(yīng)產(chǎn)物，這種反應(yīng)產(chǎn)物沉積于所述左邊第二容器腔(20)的壁上。當(dāng)所述左邊第二容器腔充滿反應(yīng)生成物時(shí)，所述三向閥(24和40)可被重新定位，從而提供從所述第一腔通過所述右邊第二腔至所述收集器(44)的一暢形通道。所述左邊第二腔(20)隨即可移出(而新穎加工處理方法經(jīng)所述右邊第二腔(22)繼續(xù)進(jìn)行)同時(shí)調(diào)入另一個(gè)空的左邊第二容器腔(20)。所述右邊第二容器腔(22)可用類似方法步驟進(jìn)行調(diào)換，同時(shí)每個(gè)所述的第二容器腔(20和22)可按要求進(jìn)行多次性(無限制)調(diào)換。
圖3圖示了左邊第二分解腔(61)的一種變換形式，所述的左邊第二分解腔(61)可與圖2所示裝置中所述左邊進(jìn)口支管(26)的末端凸緣(54)相連接。一類似的右邊第二容器腔(未圖示)可與所述右邊進(jìn)口支管(28)的末端凸緣(58)相接。在這一變換結(jié)構(gòu)中，所述的固體反應(yīng)生成物串聯(lián)地沉積微粒，這些微粒被導(dǎo)入形成一儲存容器(73)的第二容器腔(61)內(nèi)。
圖3所示的變換結(jié)構(gòu)具有一上下端帶凸緣63和65的空心圓柱形左邊第二腔(61)，同時(shí)具有一帶接入凸緣(69)的一空心微粒物接收器(67)。所述的左邊第二容器腔(61)用其凸緣(63)和(65)與各自所述左邊支管凸緣(26)對應(yīng)地進(jìn)行安裝。所述的微粒物接入器(67)具有一排氣汽門(71)，它與一真空泵(未圖示)以圖2所示裝置中一回入管(47A)相連以使所述系統(tǒng)保持一所需的壓力。
圖3所示的變換結(jié)構(gòu)同時(shí)具有一微粒物儲存容器(73)以及一與所述第二腔一側(cè)相連的管狀真空管(75)，該真空管(75)用于將所述微粒物送入所述第二容器腔(61)內(nèi)。所述的微粒物最好被輸入置于所述第二容器腔(61)內(nèi)表面上的一圓環(huán)形導(dǎo)向裝置。一振動器(79)通過連桿(81)被傳聲地連接在所述第二容器腔壁上，用以振動所述的容器(73)，管(75)和所述的導(dǎo)向裝置(77)，從而可控制地以一要求的速度將所述微粒物串聯(lián)式地散布于所述第二容器腔。
當(dāng)所述微粒物串聯(lián)式地經(jīng)過所述第二容器腔(61)時(shí)，所述等離子體中的離子和分子分裂物化合并在下落的微粒物上濃縮成一種固體的不溶薄層物質(zhì)。所述微粒物按串級形式進(jìn)入接收器(67)中，通過將等離子體物流轉(zhuǎn)調(diào)接入一右邊第二容器腔和接收器(未圖示)所述的微粒物可間隔性地被輸出，這一方法與以上對圖2所對應(yīng)部分的描述是相似的。
圖4圖示了第二分解腔(83)的另一變換形式，該分解腔可與圖2所示裝置中的左邊進(jìn)口支管(26)末端凸緣相連。一相似的右邊第二腔(未圖示)可與所述右邊進(jìn)口支管(28)相連。在另一種變化結(jié)構(gòu)中，所述的固體反應(yīng)生成物，沉積于一微粒流動床上。
圖4所示的變換結(jié)構(gòu)壓制了一空心的錐形左邊第二腔(83)，該腔其較窄的上部端有一上圓環(huán)形凸緣(85)，在其較寬的下部端有一下圓環(huán)形凸緣(87)。所述結(jié)構(gòu)具有一空心的帶一接入凸緣(91)的微粒物收集器(89)。所述的右邊第二腔(83)通過其上和下凸緣(85)和(87)與所述右邊支管凸緣(26)和接入凸緣(91)分別相對應(yīng)地進(jìn)行安裝。所述收集器(89)具有一排氣汽門(93)，該汽門與圖2所示裝置的一真空泵(未圖示)以及所述回入管(47A)相連，從而保持所述系統(tǒng)中的所需的氣體壓力。
圖4所示結(jié)構(gòu)中的所述收集器(89)同時(shí)具有一電線屏板(95)，它支撐并繃緊在一固定于所述接收器(89)內(nèi)壁上的一對夾器(97)之間。一振動器(99)通過一連桿(25)被傳聲地連接于所述屏板(95)的中間位置，從而提供了所述屏板(95)的垂直移動。一種微粒物床置于所述屏板的上表面。來自振動器(99)屏板(95)的振動保持所述微粒物在所述床內(nèi)流動，從而當(dāng)其落入所述床(105)時(shí)，所述的來自等離子體組成物化合而來的固體反應(yīng)生成物可在顆粒表面上再化合。所述微粒物床(105)可被移去同時(shí)通過轉(zhuǎn)換所述等離子體流進(jìn)入一右邊第二腔間隔性的安裝一新的微粒床，其微粒物接收器(未圖示)與圖3所示以及所描述的情形相似。
在變化的結(jié)構(gòu)中所述反應(yīng)生成物儲存于微粒物上，所述微粒物最好是不易發(fā)生反應(yīng)，耐溶，成本低并可獲得一定范圍尺寸的微粒物。同時(shí)，所述的反應(yīng)生成物應(yīng)有對微粒物表面的親合力，以使所述反應(yīng)生成物能夠儲存在微粒物表面。這些所述微粒物可為一種或多種如下所列的成分，它們可以是含單個(gè)成分或多成分顆粒的混合物，例如鋁、石英、石墨、卡石、滑石、云母、磁鐵石、碳化鈣、硫酸鈣、玻璃薄片、玻璃纖維以及金紅石。在某些情況中，所述微粒物可與所述等離子體反應(yīng)以形成不易發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)生成物。
權(quán)利要求
1.一種用于將一氣體或一揮發(fā)性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成一種非濾取的，基本成惰性、無毒的固體物質(zhì)的加工處理方法，所述氣體以及揮發(fā)性物質(zhì)含有有機(jī)化合物，有機(jī)金屬化合物，有機(jī)化合物的混合物，有機(jī)金屬化合物的混合物，有機(jī)以及有機(jī)金屬化合物的混合物，所述加工處理方法具有提供具有至少兩個(gè)功能不同的容器腔，其中的第一容器腔將所述氣體或揮發(fā)性物質(zhì)經(jīng)受一種適宜的高能密度介電場而使其轉(zhuǎn)化成一種等離子體，第二容器腔將所述等離子體再化合的化合物成為一種非濾取的、基本成惰性的無毒的固體反應(yīng)生成物；將所述氣體或揮發(fā)性物質(zhì)組成的一氣體流物質(zhì)導(dǎo)入所述反應(yīng)器中一所述第一容器腔，導(dǎo)入壓力約為10至300微米(microns)；所述第一容器腔中的所述氣體流物質(zhì)經(jīng)受一種高能密度場，這種能場應(yīng)用足夠長的時(shí)間使所述氣體或揮發(fā)性物質(zhì)基本全部分裂而成為大體含自由基，電子，離子的一種等離子體，同時(shí)產(chǎn)生電磁頻譜中紫外線以及紫外線附近區(qū)域的輻射；在所述反應(yīng)器第一區(qū)域的高能密度場中以及將其從所述反應(yīng)器第一容器腔輸入所述第二容器腔的過程中，所述等離子體經(jīng)受一電磁場從而控制所述等離子體成分的再化合和分解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工處理方法，其特征在于所述高能密度介電場產(chǎn)生于一種能量源，該能源產(chǎn)生頻率約為100兆赫至2.45千兆赫范圍，能強(qiáng)約超過10伏至5000伏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工處理方法，其特征在于所述高能密度介電場產(chǎn)生于一具有約15至5000伏范圍強(qiáng)度輸出的能源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工處理方法，其特征在于所述電磁場控制所述第一容器腔的所述等離子體，避免所述等離子體成分在所述第一容器腔內(nèi)重新化合和/或分解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工處理方法，其特征在于所述等離子體從所述第一容器腔輸入所述第二容器腔，在該腔內(nèi)所述等離子體化合成一種非濾取的，大體成惰性的無毒固體物質(zhì)或涂層物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工處理方法，其特征在于所述等離子體在一所述第二容器腔表面化合形成一固體涂層物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工處理方法，其特征在于所述等離子體化合成的特別物質(zhì)滯留在所述反應(yīng)器的第二容器腔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工處理方法，其特征在于所述反應(yīng)器內(nèi)第二容器腔的溫度被加以調(diào)節(jié)以適應(yīng)所述第二容器腔內(nèi)等離子體的分解。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工處理方法，其特征在于所述反應(yīng)器第二容器腔溫度低于所述反應(yīng)器第一容器腔的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工處理方法，其特征在于所述等離子體的成分重新化合成一高交聯(lián)鍵基質(zhì)物質(zhì)，該物質(zhì)基本成惰性，固體，無毒并抵抗溶劑萃取。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工處理方法，其特征在于所述在第二容器腔內(nèi)未再化合的所有等離子體成分被進(jìn)行收集或再轉(zhuǎn)入所述反應(yīng)器第一區(qū)域進(jìn)行再循環(huán)。
12.用于完成權(quán)利要求1所述加工處理方法的一種裝置，它具有至少兩個(gè)功能不同的容器腔，其中一個(gè)為第一等離子發(fā)生容器腔和用以產(chǎn)生來自等離子體的一種固體反應(yīng)生成物的一第二容器腔;將所述第一和第二容器腔抽空至300微米壓力以下的裝置;用于輸入所述容器腔一氣體流的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的裝置;用于將所述第一容器導(dǎo)入的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成一種離子體的裝置;用于將所述等離子體從所述第一容器腔輸送至所述第二容器腔從而使所述等離子體組成物化合成一種固體反應(yīng)生成物的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述第一容器腔加入電磁裝置用以防止所述第一容器腔以及所述輸送裝置壁上的等離子體反應(yīng)生成物分解。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于還具有用于將在所述第二容器腔內(nèi)的殘余氣體輸回所述第一容器腔的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于還具有多個(gè)第二容器腔以及用于有選擇性將所述等離子體輸送到一特定的所述第二容器腔的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于它有兩個(gè)第二容器腔。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于當(dāng)?shù)入x子體被輸至一不同的所述第二反應(yīng)器時(shí)，所述每個(gè)第二容器腔可分離地從所述反應(yīng)器中更換。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)所述的第二容器腔具有儲存下落微粒之反應(yīng)生成物的一裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)所述第二容器腔具有一用于儲存一流動床的微粒物質(zhì)上的所述反應(yīng)生成物的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其特征在于在所述第二容器腔內(nèi)具有一水平配置的屏板，具有用于以垂直方向震動所述屏板的裝置，所述屏板提供一種用于一微粒物床的支撐物，該微粒物經(jīng)所述屏板的垂直運(yùn)動而被流動，以及具有用于將所述等離子體與所述微粒物床接觸的裝置。
全文摘要
本發(fā)明處理方法將最初一種有機(jī)和/或金屬有機(jī)碎物在低溫，低能轉(zhuǎn)變，一閉合系統(tǒng)中變?yōu)橐环N等離子體，隨后這些微元素任意地再組合成一固體薄層物質(zhì)或存儲在一基體物質(zhì)表面。最佳實(shí)施例中，有毒的和/或潛在有害物體以氣態(tài)注入一容器腔中經(jīng)受一種RF能源，經(jīng)電磁場作用在容器腔內(nèi)形成一種等離子體。所述容器腔以及其它物質(zhì)的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)均在一負(fù)壓下進(jìn)行，以便所述等離子體能進(jìn)入一第二容器腔，而使等離子體的組成元素以任意形式重新化合。經(jīng)再化合的微粒為固體因而避免對大氣或地下水的釋放。
文檔編號B01J19/08GK1057010SQ9010781
公開日1991年12月18日 申請日期1990年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月15日
發(fā)明者卡洛斯·E·比阿地 申請人:體系創(chuàng)新工程股份有限公司