[发明专利]光化学反应器、发光屏和光化学处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于流体的光化学反应器。

本发明还涉及一种用在该光化学反应器中的发光屏，并且涉及一种光化学处理系统。

背景技术

光化学反应器本身是已知的并且用于对例如流体进行光化学处理。化学和物理消毒处理二者已经是已知的并且长期用于减少病原微生物，比如细菌、病毒、真菌和原生动物。化学处理在很大程度上是基于对氯化合物和臭氧的使用。比如过滤、超声波、加热或利用紫外光照射的物理处理构成对周围环境较小的负担。此外，水暴露于紫外辐射（另外也表示为UV辐射）是一种连续的且相对不需维护的处理。所以，用于消毒水的光化学反应器的使用日益增加，特别是因为在发展中国家中城市供水的基础设施没有赶上日益增加的需求。

在近些年期间，特别是准分子灯的UV效率已经得到显著增加。准分子辐射不被放电灯的充填气体重新吸收，并且因此利用这种准分子放电灯可以实现的效率相当高，甚至在放电灯中使用惰性气体时也是如此。氙被证明是最高效的惰性气体填充物。然而，由于172纳米的短波长，该辐射被水强烈地吸收并且因此对含水系统的吸引力较小。

发光材料的最近发展允许使用准分子灯连同相对高效地产生紫外光的发光材料。这例如在美国专利US6,398,970B1中公开。该专利描述了一种用于消毒水的设备并且公开了一种包括氙填充物的气体放电灯，其中放电容器的内壁的至少一部分被在UV-C范围内发射的磷光体覆盖。在这种设备中，UV辐射具有排它地处于与消毒相关的范围内，即在230nm与300nm之间的光谱成分。

已知的光化学反应器的缺点在于，效率随时间降低并且提高退化的效率是相对昂贵的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以以相对低的成本提高效率的光化学反应器。

根据本发明的第一方面，该目的是借助一种用于流体的光化学反应器来实现的，该光化学反应器包括：

容器，其包括该流体，

光源，其用于产生UV辐射并将该UV辐射朝向该流体发射，以及

发光材料，其至少部分地设置在光源与流体之间以用于将由光源发射的UV辐射的至少一部分转换为与该UV辐射相比具有增加的波长的另一UV辐射，

该发光材料可拆卸地连接到该光化学反应器并且与光源隔开。

发明人已经发现准分子气体放电灯的使用提高了紫外辐射—特别地在远UV范围内（也表示为VUV）的产生效率。然而，这种提高的效率的缺点在于，撞击在发光材料上的UV辐射的相对高的通量。该UV辐射—特别是VUV辐射—典型地具有相对短的波长并且因此具有相对高的单位光子能量。因此，发射相对短波长的UV辐射的光发射器的使用导致发光材料退化得比常规荧光灯中的情形更快，这随时间降低了光化学反应器的效率。由于这样的事实：发光材料可拆卸地连接到光化学反应器并且与光源隔开，所以如果当前发光材料由于所撞击的UV辐射而退化，发光材料可以用新的发光材料更换。当例如光化学反应器的效率已经降低到例如低于预定水平时，发光材料可以被替换。

在已知的设备中，发光材料设置在放电灯的放电容器的内壁上。在这种设置中，当光化学反应器的效率由于发光材料的退化而降低时，必须替换整个放电灯。即使产生将被发光材料吸收的UV辐射的光源的效率例如几乎没有退化，也会要求对放电灯的这种替换。在这种情况中，光化学反应器的效率的提高是相对昂贵的并且典型地比必要的更加昂贵。在根据本发明的光化学反应器中，只有发光材料被替换，这通常降低了操作这种光化学反应器的成本。

根据本发明的光化学反应器的另一益处在于，它使得光化学反应器的用户能够选择适合于在操作期间将在光化学反应器中执行的光化学处理的特定发光材料或发光材料的特定混合物。使用发光材料产生所需辐射光谱例如从先前描述的美国专利US6,398,970B1已经是已知的。然而，在光化学反应器的这种已知配置中，存在单个UV源，其发射具有由该UV源结合应用在该UV源的放电容器的壁上的发光材料确定的光谱的UV辐射。这样，已知的光化学反应器被设置用于执行特定光化学处理。在根据本发明的光化学反应器中，发光材料可拆卸地连接到光化学反应器。在这种设置中，发光材料可以被选择以匹配必须在光化学反应器中当前存在的或流过光化学反应器的流体上执行的当前光化学处理的要求。当需要不同的光化学处理，例如该光化学处理需要具有不同光谱的UV辐射时，只有发光材料或发光材料的混合物需要被更换，使得由光源和发光材料的组合产生所需的光谱以使得能够由光化学反应器执行不同的光化学处理。这提高了光化学反应器的使用灵活性，同时限制实现该灵活性的成本。