[发明专利]用于处理含污染物的气体的方法和装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及流体处理领域，且主要涉及用于处理气体的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于处理含化学和/或生物污染物的呼吸气体例如空气的方法、装置和制品。

背景技术

由于近来恐怖主义的增多，世界各国政府已经变得越来越关注化学战剂、生物制剂、工业化学品及其它高毒性物质的影响。由于各国储备用于工业应用和作为战剂两者的这样的物质，因而，通过直接暴露和通过环境污染，这样的生物和化学污染物表现出对武装部队和平民等的潜在危险。

通常已知的化学战剂包括基于有机硫的化合物例如2，2′-二氯二乙硫醚(HD、芥子、芥子气、S芥子气或硫芥子气)，它们被称为“糜烂性”或“疱肿性”毒剂且大剂量时可致死。其它化学战剂包括基于有机磷(“OP”)的化合物例如甲基硫代膦酸O-乙基S-(2-二异丙氨基)乙酯(VX)、甲基氟代膦酸2-丙酯(GB或沙林)和甲基氟代膦酸3，3′-二甲基-2-丁酯(GD或索曼)，它们通常被称为“神经”毒剂，由于它们攻击中枢神经系统，且它们可在短时间内导致麻痹以及可能导致死亡。其它化学污染物包括一些工业化学品、杀虫剂和农药例如对硫磷、对氧磷和马拉硫磷，它们也可具有有害的影响。

用于对暴露于化学战剂的表面进行净化的方法和材料是本领域已知的。Yang等人的“Decontamination of Chemical Warfare Agents”，Chem Rev.Vol.92，第1729-1743页(1992)。这些净化剂溶液和材料趋于通过与所述毒剂化学反应和/或吸附所述毒剂而起作用。早期的基于化学的净化剂包括漂白粉、高锰酸钾、过氯化漂白剂、以及含有碱金属盐如碳酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾的溶液。这些净化剂合成物中的许多趋于具有一些不期望的性质，包括腐蚀性、可燃性和毒性。另外，当暴露于水和二氧化碳时，一些基于化学的净化剂降解，这要求在与其使用的同时制备和应用溶液。

迄今为止的许多有关生物和化学药剂的研究集中在对已暴露于所述药剂的表面进行净化的立即需要。因此，虽然已经设计了用于对运载工具、设备、人员等进行净化的方法和合成物，但它们在对空气或其它呼吸气体中的生物和化学污染物进行去除、失活或解毒方面不是非常适合或有效的。

用于控制空气质量的基本方法已包括物理过滤、在固体吸附剂例如活性炭上的吸收、静电沉积、化学转化例如通过使用臭氧、以及用各种形式的辐射的处理，所述辐射包括热、紫外线和微波。过滤方法趋于受过滤器的孔径大小的限制，且通常不能去除许多种生物和化学污染物。而且，对于许多应用，超小的孔径大小以及由过滤器上的颗粒引起的堵塞可导致跨越过滤器的无法接受的压力降。粒子的静电沉积通过如下工作：使粒子带电，然后将它们从气流中移出到带相反电荷的表面例如收集板上。该技术不适于高速气流、含有挥发性化学污染物的流体或其它难以带电的污染物。化学反应，例如通过使用臭氧的化学反应，典型地仅对小体积的气体有效，且对于许多应用来说是不实用的。虽然加热对于从气体中去除许多种生物和化学污染物是有效的，但加热对于较高速度的气流趋于是无效的。紫外光也是有效的，但对于在较大的气体体积上执行可为困难的，因为所述光趋于仅对气流中紧靠光源的部分中的那些污染物有效。

通过吸附剂的气体吸附在吸附剂与气体是特定匹配时可为有效的。例如，活性炭要求炭粒子的特性与待吸附的气体的性质匹配。然而，所需要的是能够从各种气体中吸附不同组的生物和化学污染物例如细菌、病毒、神经毒剂、糜烂性毒剂、农药、杀虫剂及其它高毒性的化学药剂的固体吸附剂，所述固体吸附剂可容易地结合到各种气体处理装置中。

发明内容

在一个实施方案中，本发明提供用于对含化学和生物污染物的一种或多种的气体进行处理的方法。该方法包括在低于约200℃的温度下，使含化学或活性生物污染物的一种或多种的气体与聚集体合成物(聚集体组合物，aggregate composition)接触以得到化学和活性生物污染物贫化的气体。该聚集体合成物包含不溶性的含稀土化合物，且当该聚集体合成物已经被烧结时，其包含选自钇、钪和铕的不超过两种元素。在一些实施方案中，所述气体在低于约150℃的温度下，在一些情况下在低于约120℃的温度下，且在另外的情况下在低于约100℃的温度下与所述聚集体合成物接触。

任选地，所述方法可包括下列步骤的一个或多个：使所述化学和活性生物污染物贫化的气体与所述聚集体合成物分离；对该化学和活性生物污染物贫化的气体进行检测；间歇性地更换该聚集体合成物；以及通过用热、辐射和化学药剂的一种或多种处理所述聚集体合成物来对该聚集体合成物进行杀菌。