[发明专利]流体净化设备

说明书

一种流体净化设备，其具有容器本体，该容器本体具有在其内间隔开的多个三维开放式结构的(3DOS)基材，其中流过该容器本体的被污染流体将接触该3DOS基材。围绕该容器本体设置的喷嘴，其构造成注入有/没有空气的被污染流体以引发水力空化。基材可以是多孔的和可渗透的，从而使被污染流体能够穿其而过流动，其中穿过孔的流体流动通道扩展了暴露于湍流和空化引发流动条件的被污染流体的体积。此外，3DOS基材可以涂覆有一种或多种类型的催化剂。这样，被污染流体长时间暴露于水力空化形成条件下、以及在多孔表面上发生的化学反应，使得更多数量的有毒物质和不希望有机化合物被破坏和/或改变，从而增强净化能力。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月16日提交的美国临时申请号62/587,043和于2018年3月12日提交的美国临时申请号62/641,677的权益，所述美国临时申请通过援引并入。

技术领域

本发明总体上涉及流体净化，并且更具体地，涉及三维开放式结构化材料用于增强现有流体净化方法的用途。

背景技术

液体(特别是比如水的液体)容易受到有毒物质和其他不希望的有机化合物的污染。因此，在各种行业中使用若干方法来对这种被污染流体进行净化和处理。这些方法包括超声处理、水力空化和/或使用化学反应(特别是在催化剂的辅助下)。

但是，由于物理和/或空间约束，这些现有方法中的若干方法通常在它们的有效性方面受到限制。例如，依赖于流体流动湍流的增加和空化或气体空洞/气泡的发生的水力空化通常限于对发生空化的特定局部区域进行净化。因此，为了产生有效的净化，需要将很大一部分流体流动暴露于空化。另一示例是使用催化剂来引起化学反应，该化学反应破坏或改性这些不希望的化学物质以使它们安全。通常，使用仅可以有效地靶向一部分不希望的化合物的单一或均匀类型的催化剂。

因此，应当理解，仍然需求有效地对液体进行净化，包括增强现有的净化方法以改善对有毒物质和其他不希望的有机化合物的破坏。本发明解决了这种需求和其他需求。

发明内容

简而言之，总的来说，本发明提供了一种流体净化设备，其包含一个或多个三维开放式结构的(3DOS)基材，以促进破坏被污染流体中所含的有毒物质和不希望的有机化合物。该设备可以包括本体，该本体被配置为通过一个或多个配置为引发湍流流动的喷嘴引入被污染流体，其中，被污染流体在流过本体之前接触一个或多个3DOS基材，然后通过出口排出。3DOS基材可以是多孔的和可渗透的，其中孔隙率使得能够扩展暴露于流动湍流的流体流量，进一步引发空化，从而促进有毒物质和不希望的有机化学物质的降解和/或改变。3DOS基材还配置为在其外表面和内表面上引起化学反应。这样，3DOS基材提供了一种增强对被污染流体中所含有毒物质和不希望的有机化合物的破坏的方法。

在示例性实施例的详细方面中，围绕本体设置有一个或多个入口孔，其中可以将相应的喷嘴插入并固定在每个所述入口孔内。每个喷嘴被配置成以引发湍流的方式喷洒被污染流体，同时湍流被引导投射到相应的3DOS基材的内表面和/或外表面上。喷嘴可以具有沿任何方向定向的喷嘴开口，比如平行于或正交于通过3DOS基材的流体流，其中被污染流体通过所述喷嘴开口喷洒。喷嘴也可以具有不同的构造、取向、尺寸，并且还可以在数量和位置上变化，以便改变引导至3DOS基材的喷洒投射并优化对污染流体的净化。