[发明专利]紫外光处理腔室

说明书

相关申请交叉参考

本申请是2009年3月31日提交的题为“紫外光处理腔室”的美国专利申请第12/416075号的继续申请，其内容通过援引加入本文。

技术领域

本发明在技术上涉及用紫外光处理流体。更具体地，本发明在技术上涉及用紫外光处理流体。甚至更具体地，本发明在技术上涉及用紫外光处理流体，对微生物进行灭活。

背景技术

人们利用多种方法减轻液体和气体污染，如市政饮用水供应设施、工业加工和制药用超纯水系统、实验用水和试剂、无菌室用气体等。利用这样的方法，常常可减少或无须使用化学气溶胶、化学防腐剂、微滤以及用来处理液体和/或气体的类似材料和方法。

通过管体外紫外光对介质进行辐射的装置在例如美国专利第4948980号中已有描述，该专利文件的内容通过援引加入本文。美国专利第4948980号提供了一种装置，该装置具有管体和至少两个带反射器的紫外光源，要辐射的介质从管体中流过，两个紫外光源位于管体外面且具有平行轴。美国专利第4948980号依赖镜面反射器控制灯发出的光图案的均匀性。灯源较平整，边缘对齐在镜面反射器内，以最大程度减小发射器的光学效应。遗憾的是，美国专利第4948980号描述的方法明显限制了可供有效处理液体或气体的辐射剂量。例如，美国专利第4948980号不主张使用具有高反射率的漫反射器处理具有低吸收截面的液体或气体，该专利也未指望整个腔室的净反射率达到100％时传递到目标的剂量会大增。

美国专利申请公开第2004/0166018号描述了一种紫外空气消毒室，它包含具有漫反射性质的内表面，所述专利申请的内容通过援引加入本文。该消毒室包括供空气流过腔室的进孔和出孔。遗憾的是，美国专利申请公开第2004/0166018号存在若干问题。例如，由于这些方法未尝试提高相比于总腔室体积的透明或半透明安全外壳体积(containment volume)，所以该装置的性能未实现最大化。此外，所用反射器未与所处理的介质分离；不存在不打开腔室就能换灯的途径，从而增加了使用与维护系统的难度。

美国专利第6228332号揭示了一种短时间高强度脉冲广谱多色光，用于处理水，对微生物进行灭活，所述专利的内容通过援引加入本文。如美国专利第6228332号所述，水中微生物的灭活涉及用至少一个短时间高强度广谱多色光脉冲照射水。该系统包括水密性外壳，所述外壳具有供水流通的进口和出口。该水密性外壳里面安装了用来给微生物灭活的管状光源和导引水的管状挡板。水从进口进入，在水密性外壳与管状挡板之间沿一个方向流动，从管状挡板端部周围流过，然后回头沿第二个方向穿过管状挡板中央，从出口离开。在此情况中，水从管状光源周围流过，所述光源提供至少一个短时间高强度广谱多色光脉冲。然而，该专利所述的方法也存在若干问题。例如，美国专利第6228332号所述方法的效率有限，因为这些方法没有使用反射表面，或者基本上将处理室封闭起来，以便对液体或气体目标进行处理。

发明内容

本发明满足了相关领域的上述需要，也解决了其他一些问题。在多个实施方式中，本发明一般涉及用紫外光处理液体和气体的方法及装置。本发明描述的方法可有利地处理流体(例如液体和气体)和/或减轻所述流体中的污染，所述流体如市政饮用水供应设施、工业加工和制药用超纯水系统、实验用水和试剂、无菌室用气体等。本发明方法提供了便利、经济的实施方案，并且与前述方法相比，在给定的输入功率下为目标液体或气体提供了更有效的处理剂量。所述方法可用来减少或免去生物试剂的使用。此外，这些方法可用来除去或免除或活化化学试剂。

在本发明的一个实施方式中，用于处理液体的装置包括具有至少一个内表面的腔室。该腔室至少封闭80％。该装置还包括位于腔室内、适合液体(或气体)通过的紫外光(UV)透光管。该装置还包括UV灯；所述UV灯位于UV透光管内。反光材料插在腔室与透光管之间，该反光材料适合反射UV灯发出的至少一部分光。在一个实例中，反光材料至少有80％的反光率。或者，流体例如液体也可在两根UV透光管之间通行，其中一根UV透光管位于另一UV透光管内，并与之共中心。

在许多这样的实施方式中，来自UV灯的第一光与反光材料反射的第二光(以及后续光)会聚，出人意料地在液体体积内产生总体上均匀的光分布。换句话说，利用本发明方法得到的光分布一般要比根据相关领域的系统预期的均匀。

在其他一些这样的实施方式中，当使用高透光性液体或气体时，由于反射器或反射表面更好，所以能流增大。在此情况中，围绕液体的大部分表面积(例如超过80％)具有高反射性。