光催化过滤器的介质
阅读：831发布：2021-04-10
专利汇可以提供光催化过滤器的介质专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种具有光催化作用的过滤介质，其厚度为至少2mm，均匀并且没有肉眼可见的孔口，包括无机 纤维 的毡，其纤维涂有包括具有光催化作用的催化剂的涂层，所述毡具有30至80g/m2的面 质量 ，所述涂层占所述介质质量的5至80％，所述介质在无褶状态下，在1m/s时显示低于150Pa的气体压降。该介质用来包含气体，例如空气的 净化 器中，此外还包括所述介质的UV照射系统。该介质显示优异的净化效率和极低的压降。，下面是光催化过滤器的介质专利的具体信息内容。
1.厚度为至少2mm的具有光催化作用的过滤介质，所述介质是均匀的并且没有肉眼可见的孔口，包含无机纤维的毡，毡的纤维涂有包含具有光催化作用的催化剂的涂层，所述毡
2
具有30至80g/m 的面质量，所述涂层占所述介质质量的5至80％，所述介质在无褶状态下，在1m/s时显示低于150Pa的气体压降，
其中所述的介质是基本矿物的，这表示介质的烧失量低于0.1重量％。
2.如权利要求1所述的介质，特征在于所述介质在无褶状态，在1m/s时显示低于50Pa的气体压降。
3.如权利要求1或2所述的介质，特征在于涂层构成所述介质的10至50重量％。
4.如权利要求1或2所述的介质，特征在于催化剂以介质重量的1至40％的比例存在。
3
5.如在前述权利要求1或2所述的介质，特征在于毡显示低于60kg/m 的密度。
6.如权利要求1或2所述的介质，特征在于毡为纤维结构，所述纤维结构包含超过90重量％的二氧化硅。
7.如权利要求1或2所述的介质，特征在于所述介质显示2-30mm的厚度。
8.如权利要求1或2所述的介质，特征在于所述介质烧失量低于0.1重量％。
9.如权利要求1或2所述的介质，特征在于具有光催化作用的催化剂包含至少一种选自氧化物TiO2、ZnO和CeO2组的氧化物。
10.如权利要求1或2所述的介质，特征在于涂层包括氧化钛和二氧化硅，Si/Ti摩尔比率为0.25-1.35。
11.如权利要求1或2所述的介质，特征在于毡通过拉伸-吹制毡的纤维并将所述纤维抛射到向前运行的表面上产生。
12.如权利要求1或2所述的介质，特征在于毡是非烧结的和非针刺的。
13.如权利要求2中所述的介质，其中介质在无褶状态，在1m/s时显示低于20Pa的气体压降。
14.如权利要求4所述的介质，其中催化剂以介质重量的5至30％的比例存在。
3
15.如权利要求5所述的介质，其中毡显示低于30kg/m 的密度。
16.如权利要求6所述的介质，其中毡为纤维结构，所述纤维结构包含至少99重量％的二氧化硅。
17.如权利要求8所述的介质，其中所述介质烧失量低于0.01重量％。
18.如权利要求9所述的介质，其中具有光催化作用的催化剂包含至少部分结晶的氧化钛。
19.如权利要求10所述的介质，其中Si/Ti摩尔比率为0.5-1.3。
20.气体净化器，所述气体净化器包括如权利要求1-19任一项的介质和所述介质的UV照射系统，以及任选地用于改变气体通过气体净化器的流速和/或改变所述介质的UV照射强度的装置。
2
21.如权利要求20所述的净化器，所述照射系统包括LED，产生至少等于1mW/cm 介质的由介质接收的强度。
22.如权利要求20或21所述的净化器，所述照射系统包括至少一个光导，用于向所述介质传送光线。
23.如权利要求21所述的净化器，其中所述照射系统包括UV。
24.如权利要求22所述的净化器，其中所述光导是光学纤维类型光导。
25.用于净化空气的设备，包括多个如权利要求20-24任一项所述的空气净化器，特征在于所述设备包括用于所述净化器介质的单一光源。
26.如权利要求25所述的设备，其中光线经由光导被传送到净化器。
27.如权利要求25所述的设备，其中光导是光学纤维类型光导。
28.制备如权利要求1-19任一项的介质的方法，特征在于包括用组合物浸渍所述无机纤维毡的步骤，该组合物包括四乙基原硅酸酯(TEOS)和至少一种式R′xSi(OR)4-x的烷氧基硅烷，其中R和R′为有机基，x为0至3的整数，烷氧基硅烷的量构成TEOS重量的10至
40％。
29.如权利要求28所述的方法，特征在于烷氧基硅烷的量构成TEOS重量的15至25％。
30.如权利要求1或2所述的方法，特征在于烷氧基硅烷包括甲基三乙氧基甲硅烷(MTES)。
31.权利要求8的介质在ATEX环境中的用途。
光催化过滤器的介质
[0002] 被称为“高级氧化(Oxydation Avancées)”技术可以氧化挥发性有机化合物(COV)。最有效的高级氧化技术(TAO)是导致形成羟基OH′的那些技术，其比传统氧化剂具有更高氧化能力。这是使用多相光催化的情况。该现象的基本原理是光子被半导电固体吸收，使得促进电子从价电子带跃迁(promotion)到传导带，同时释放空穴并因此赋予该固体氧化剂和还原剂性能。大部分挥发性有机化合物以及许多杀虫剂、除草剂、表面活性剂和着色剂由这种技术完全氧化产生毒性较小的产物。
[0003] 用于净化环境空气的PCO(光催化氧化)反应器通常包括用于拦截灰尘和颗粒的预过滤器，UV光源和PCO过滤器。UV光源通常位于预过滤器和PCO过滤器之间。通常使用涡轮或鼓风机将待净化的空气脉冲或抽吸通过PCO过滤器。
[0004] 为了可供使用，PCO过滤器必须对于以下几点加以优化：
[0005] -接收的UV功率，
[0006] -净化器的流速，
[0007] -污染物在介质中的通过速率，
[0008] -介质和PCO涂层对UV照射和羟基的影响的惰性，
[0009] -由PCO介质引起的压降，
[0010] -对又被称作副产物或副产品的潜在毒性中间化合物产生的限制。
[0011] 在空气处理应用中，各种部件、鼓风机、护罩、动力发动机的结构与压降直接相关，压降取决于该系统的各个过滤部件，包括PCO介质。从空气处理设备的成本观点和能量运转成本的观点来看，这一点都是基本原则。本发明人们已经发现由过滤介质产生的压降问题的重要性。
[0012] 已经为此类应用提出的过滤器经常导致过高的压降，使得它们需要使用更大功率和更耗费能量的鼓风机。为了克服这一缺点，通过插入例如蜂窝状、具有高孔隙度的织物、纱窗或陶瓷泡沫的部件，来采取措施降低过滤器密度，但是因为少量“有效”材料与空气流接触，形成了真正的优先通道并由此降低了过滤器用于氧化挥发性有机化合物的效率。
[0013] WO 03/010106教导了在比表面积至少等于10m2/g，特别是至少等于30m2/g的二氧化硅纱幕(voiles)或毡(feutres)表面上沉积光催化涂层。该文献没有提出在目标应用中使低压降与令人满意的效率结合的概念。
[0014] 作为现有技术文献，也可以提及US 4 732 879 A1。该文献教导在由玻璃或陶瓷纤维组成的柔性纤维基材上沉积多孔催化涂层。该文献提出了这种基材在过滤袋应用中的用途。
[0015] EP 1 132 133教导由纯净的烧结二氧化硅上的TiO2制成的光催化反应器。这种烧结赋予结构高刚性，这不是希望有的，因为其可能希望被折叠。此外，在该文献的图3中3
清楚地看到施加了高压降。这是因为在1m/s(即大约3600m/h)下，最好的情况中压降为
200Pa。如果这种产品薄的话，其非常易粉碎并且非常不稳定。因为其易碎性，不能降低其厚度以减小其所承受的压降。
清楚地看到施加了高压降。这是因为在1m/s(即大约3600m/h)下，最好的情况中压降为
200Pa。如果这种产品薄的话，其非常易粉碎并且非常不稳定。因为其易碎性，不能降低其厚度以减小其所承受的压降。
[0016] WO 00/25919和WO 00/76660教导针刺切断长丝毡片作为光催化涂层的载体的用2
途。选择这些纤维需要使用有机粘合剂并产生高密度的毡片(150至600g/m)。使用这种纤维不可能同时具有低密度和低压降。
途。选择这些纤维需要使用有机粘合剂并产生高密度的毡片(150至600g/m)。使用这种纤维不可能同时具有低密度和低压降。
[0017] WO 99/64364(或EP 1 084 086)教导用于光催化涂层的粘合促进剂。该粘合促进剂是有机的。
[0018] US 6 241 856教导一种挥发性有机化合物分析仪和一种用于使气体循环但是在任何情况下不受分析仪控制的泵。该泵因此不起根据由分析仪提供的结果调节经过净化器的气体的作用。
[0019] 作为现有技术的其它文献，可以提及US 6 358 374和WO03/037389。
[0020] 本发明涉及一种对UV和PCO氧化不敏感的稳定的基本矿物的过滤介质，由于其活性表面以及整个体积的PCO效应而不仅仅是如通常根据现有技术遇到的表面效应，该介质将与空气处理系统要求相容的压降和对大气污染物的高有效性结合。这种过滤介质优选基本上是矿物(即无机的)，这表示其烧失量低于0.1重量％，甚至低于0.01重量％，甚至为0。这种过滤介质可以具体地通过使用拉伸吹制其纤维产生的毡(feutre)来获得，这样可以省却使用粘合剂和甚至任何机械连接作用(针刺、缝纫)。
[0021] 在毡型非织物上沉积具有光催化作用的涂层之后获得本发明的过滤介质。
[0022] 本发明首先涉及一种具有光催化作用的过滤介质，其厚度为至少2mm，均匀并且没有肉眼可见的孔口，其包括无机纤维的毡，其纤维涂有包括具有光催化作用的催化剂的涂2
层，所述毡的面质量(massesurfacique)为30至80g/m，所述涂层占所述介质的5至80重量％，所述介质在无褶状态下，在1m/s时显示低于150Pa的气体压降。
层，所述毡的面质量(massesurfacique)为30至80g/m，所述涂层占所述介质的5至80重量％，所述介质在无褶状态下，在1m/s时显示低于150Pa的气体压降。
[0023] 本发明还涉及这种介质在各种应用中的用途，使其成型以便尽可能提高“正面”活性表面积，使其成型，以便尽可能减少压降问题。
[0024] 此外，本发明涉及用于改变净化器启动时和/或污染峰的情况下基材处的UV强度和速率的方法以及设备，以便减少可能有毒的中间反应化合物的形成。
[0025] 最后，本发明的其它主题为PCO介质和PCO净化系统在处理家庭或工业室内空气气氛中的气态臭氧气体排出流、多种工业中的醇和溶剂蒸汽中的应用，所述多种工业是这些产品的主要使用者(复合材料，香料制造等)。
[0026] 本发明的介质可以用来净化家庭(居住)房屋或服务业(包括办公室的建筑)房2 2
屋的空气。通常，可以使用高达300g/m 的面质量的毡。但是，由于其30至80g/m 的面质量(masse surfacique)，本发明范围中使用的毡对于经过其的气体产生极低压降。本发明的毡和介质更适合于净化家庭环境。应注意，对于服务或工业部门，较大面质量(例如200
2
至300g/m)的基材可能是必要的。用于服务和工业部门的替代方案为使用一个在另一个之后串联设置的多个本发明的介质。对于这些部门，也可以使用包括其上已经施涂如本专
2 2
利申请所述的催化涂层的毡的单一过滤介质，除了该毡显示大于80g/m，例如80至300g/m的面质量。也可以将多种这些介质彼此先后串联设置。
屋的空气。通常，可以使用高达300g/m 的面质量的毡。但是，由于其30至80g/m 的面质量(masse surfacique)，本发明范围中使用的毡对于经过其的气体产生极低压降。本发明的毡和介质更适合于净化家庭环境。应注意，对于服务或工业部门，较大面质量(例如200
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至300g/m)的基材可能是必要的。用于服务和工业部门的替代方案为使用一个在另一个之后串联设置的多个本发明的介质。对于这些部门，也可以使用包括其上已经施涂如本专
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利申请所述的催化涂层的毡的单一过滤介质，除了该毡显示大于80g/m，例如80至300g/m的面质量。也可以将多种这些介质彼此先后串联设置。
[0027] 用作基材的毡可以显示低于30kg/m3的密度。用作基材的毡通常显示0.5至60kg/3 3
m，和更通常1至30kg/m 的密度。
m，和更通常1至30kg/m 的密度。
[0028] 根据本发明在用作基材的毡纤维表面上形成的光催化涂层占过滤介质的质量的5至80重量％，通常10至50重量％。
[0029] 具有光催化作用的催化剂通常包括以下氧化物组的至少一种氧化物：TiO2、ZnO和CeO2。优选包括至少部分结晶的氧化钛。
[0030] 毡为具有矿物纤维的纤维结构。这些纤维可以基于二氧化硅，例如玻璃(通常包括至少30重量％的二氧化硅，其可以为属于E、C、R、S、D或AR型的玻璃)，洗涤玻璃(verre lavé)(经化学除碱然后可能的热稳定化的玻璃纤维，通常包括多于90重量％的二氧化硅以及标准地包括96重量％至99重量％的二氧化硅)，陶瓷(可以提及莫来石基纤维，其Unifrax和Thermal Ceramics是其公知的供应商，购自3M的Nextel纤维或者以商标Saffil销售的纯氧化铝纤维)，或纯净的二氧化硅(亦称石英，包括至少99％的无定形SiO2)。
[0031] 适合于本发明范围的一些玻璃组合物在以下表1中给出：
[0032]E型玻璃 C型玻璃 AR型玻璃
SiO2 53-55％ 60-65％ 61％
Al2O3 14-15％ 3.5-6％ /
CaO 17-23％ 14％ 5％
MgO 1％ 3％ /
Na2O3 0.8％ 10％ 17％
B2O3 0-8％ 5％ /
Fe2O3 0.3％ 0.5％ 0.3％
TiO2 0.5％ / /
ZrO2 / / 10％
SiO2 53-55％ 60-65％ 61％
Al2O3 14-15％ 3.5-6％ /
CaO 17-23％ 14％ 5％
MgO 1％ 3％ /
Na2O3 0.8％ 10％ 17％
B2O3 0-8％ 5％ /
Fe2O3 0.3％ 0.5％ 0.3％
TiO2 0.5％ / /
ZrO2 / / 10％
[0033] 表1
[0034] 也可以使用金属纤维(通常基于316或316L不锈钢，其主要供应商为Bekaert和Ugitech)。使用的材料优选为玻璃，更优选为二氧化硅，以便在应用中对UV照射是尽可能的透明，于是UV照射更好地透射到过滤介质的中心，以便使其更高活性。
[0035] 毡优选是非烧结的并且没有有机物质，这特别通过使用下述施加于矿物材料的拉伸-吹制法是可能。
[0036] 为了获得矿物纤维的毡，特别地包括二氧化硅(玻璃或纯二氧化硅)的毡，可以例如通过在燃烧器(特别是氧-丙烷)中拉伸直径通常低于7mm的所考虑材料棒(例如由二氧化硅或玻璃制成，视情况而定)进行操作，使它们的长丝直径低于0.5mm。这种长丝然后可以在第二个燃烧器中的火焰中拉伸-吹制进行再拉伸，并且抛射到向前运行的表面上，例如向前运行的带或旋转接收滚筒上。如此获得的长丝通常具有低于50μm的直径和最佳地以9μm为中值，例如为7至15μm。更大的长丝通常导致毡柔韧性损失。通过这种方法可以同时拉伸几十根长丝。拉伸的材料可以为石英、二氧化硅或玻璃类型，更通常为任何可热熔矿物材料类型，包括氧化铝和莫来石。这种通过在火焰处拉伸-吹制，随后抛射到向前运行的表面(向前运行的带或旋转接收滚筒)上的非纺织物(non-tissé)(或毡片(mat))的制造方法产生没有肉眼可见孔口的特别均匀的结构，即使具有非常小的面质量。这种技术产生明显卷曲的纤维，这意味着它们通过缠绕彼此天然地结合，以形成整合的无纺毡片，无须使用粘合剂或实施机械连接，例如针刺或缝纫。通过调节产生紊乱状态下的拉伸的火焰，更容易获得这种卷曲。
[0037] 本领域技术人员此外清楚地了解矿物纤维的针刺产生肉眼可见的孔洞，并且针刺2
的毡片对于低于150g/m 的面质量不是均匀的。传统网络(nappage)形成技术不能产生面
2
质量低于200g/m 的良好结合的均匀的毡片(mat)。套管纺丝技术(les techniques de filage au travers)产生需要使用有机粘合剂的纤维，以便赋予非织物粘附性。然而，这些有机粘合剂在UV照射作用下分解，损坏毡并能够产生COV。
的毡片对于低于150g/m 的面质量不是均匀的。传统网络(nappage)形成技术不能产生面
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质量低于200g/m 的良好结合的均匀的毡片(mat)。套管纺丝技术(les techniques de filage au travers)产生需要使用有机粘合剂的纤维，以便赋予非织物粘附性。然而，这些有机粘合剂在UV照射作用下分解，损坏毡并能够产生COV。
[0038] 纯的二氧化硅纤维(至少99％的SiO2)是特别优选的，因为其对UV照射是特别透明的，这使得其在形成光学纤维的所有介质中透射UV照射并具有最小的吸收。
[0039] 由这种方法(火焰拉伸-吹制，随后抛射到向前运行的表面上)获得的毡是非织物，其面质量可以根据接收系统(例如滚筒)的速率加以调节。调节该接收系统使得为302 3
至80g/m 的面质量。这些毡显示1至200mm的厚度和低于60kg/m 的密度。这种非织物的纤维具有通常3cm至100cm的长度。这种拉伸-吹制法可以制备纯的二氧化硅或玻璃(在玻璃的情况下，至少60％的SiO2)的毡片。这些毡片是优异的和优选的，因为它们是柔软的(因为非烧结)并且不含任何有机物质。
至80g/m 的面质量。这些毡显示1至200mm的厚度和低于60kg/m 的密度。这种非织物的纤维具有通常3cm至100cm的长度。这种拉伸-吹制法可以制备纯的二氧化硅或玻璃(在玻璃的情况下，至少60％的SiO2)的毡片。这些毡片是优异的和优选的，因为它们是柔软的(因为非烧结)并且不含任何有机物质。
[0040] 最终的介质厚度通常低于使用的毡的厚度，通常为1至50mm，和更通常为2至30mm。
[0041] 可替换地，对于这种拉伸方法，可以使用直径为7至14μm的已有纤维，所述纤维被切割为低于150mm并通常大于45mm的长度。切断纤维然后通过气动成网(nappage pneumatique)或梳理成网(cardage-nappage)，使其成型为网络形式。由此形成的网络随2
后经历预针刺，随后以接近100个针数/m 进行针刺(aiguilletage)。通过这种方法，可以
2 2
产生60g/m 至2000g/m 的面质量的网络片(nappage)。在本发明涉及的PCO应用中，克数
2 3
低于80g/m 的产品将是优选的。这些产品的厚度通常低于30mm，密度通常低于70kg/m，甚
3 2
至低于60kg/m。密度和厚度可以由本领域技术人员根据进行针刺的基材的针数/m 加以调节，产生密度更高或更低的毡(feutre)。
后经历预针刺，随后以接近100个针数/m 进行针刺(aiguilletage)。通过这种方法，可以
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产生60g/m 至2000g/m 的面质量的网络片(nappage)。在本发明涉及的PCO应用中，克数
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低于80g/m 的产品将是优选的。这些产品的厚度通常低于30mm，密度通常低于70kg/m，甚
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至低于60kg/m。密度和厚度可以由本领域技术人员根据进行针刺的基材的针数/m 加以调节，产生密度更高或更低的毡(feutre)。
[0042] 介质也可以通过造纸途径(将纤维分散在制浆机中，然后由湿法造纸途径成型)通过使用粘合剂(为了保持基本矿物结构)来制备，该粘合剂优选为溶胶-凝胶类型的陶瓷前体，特别地使用例如TEOS (四乙基原硅酸酯)或MTES(甲基三乙氧甲硅烷)类型的前体，其在煅烧之后将转化为陶瓷。这种粘合剂可以通过点或者根据预定的图案进行局部沉积，以保护毡的柔韧性。
[0043] 使用刚提及的方法，获得没有肉眼可见孔洞的毡。
[0044] 作为具有光催化作用的催化剂的载体毡的优选纤维是石英纤维(至少99％的二氧化硅)，因为其能较好地经受二氧化硅溶胶-凝胶向陶瓷的转化(400至600℃之间)，其非常纯净，不含碱并因此对于催化剂是特别惰性的，以及此外，其很好地传导UV而不吸收它们。
[0045] 完成的毡随后用一种溶液浸渍，该溶液包括二氧化硅的有机前体(例如TEOS、MTES，甚至为具有化学式R′xSi(OR)4-x的烷氧基硅烷类型的多种前体的混合物，其中R和R′为有机基，x为0至3的整数)和具有光催化作用的化合物(例如具有光催化作用的TiO2或者氧化锌(ZnO))的分散体，然而，由于在PCO应用中的高效率，氧化钛仍然是优选的催化剂。本发明还涉及制造介质的方法，包括用包括四乙基原硅酸酯(TEOS)和式R′xSi(OR)4-x的至少一种烷氧基硅烷的组合物浸渍无机纤维毡的步骤，其中R和R′为有机基，x为0至3的整数，烷氧基硅烷的量为TEOS重量的10至40％和优选15至25％。
[0046] 浸渍溶液可以根据WO 97/10186和WO 03/087002中包含的指示进行制备。举例来说，浸渍溶液可以通过预混合溶液A(二氧化硅前体)和溶液B (表面活性剂)，随后将氧化钛的分散体加入到所述预混物中来制备。举例来说，其可以基于以下表2中所示的成分进行制备：
[0047]
[0048] 表2
[0049] 调节水量以便获得100升的最终溶液体积。由此制备两种溶液A和B并混合，然后将催化剂TiO2在水中的悬浮液加入到该A+B的混合物中。C的33.33kg是19.3％催化剂悬浮液(非纯净的催化剂)的质量。
[0050] 制备浸渍溶液的第二个实例在以下表3中给出：
[0051]
[0052] 表3
[0053] 特别适合于沉积涂层的组合物包括例如二氧化硅前体，MTES和TEOS的混合物。这是因为如果与100％TEOS或100％MTES前体相比，由该混合物获得的溶胶-凝胶更柔软并且更不易遭受粉尘形成。优选使用15-30％的MTES和85-70％的TEOS的混合物。
[0054] 毡在用浸渍溶液充满的浴中进行浸渍，后者被抽吸通过毡，所述毡随后被挤压(其表示：挤压以便去除浸渍溶液)并干燥。
[0055] 获得的毡随后在环境温度至550℃，特别是在大约450℃的温度下锻烧，于是可以将二氧化硅前体转化为二氧化硅。优选地，以适中的速率，优选低于每分钟6℃的速率升温直至达到最高温度。举例来说，热处理可以为以下表4中所示的那些：
[0056]温度 平稳期 直至平稳期的升温速率
环境温度
100℃ 2h 3℃/min
150℃ 2h 3℃/min
175℃ 2h 2℃/min
200℃ 10min 3℃/min
300℃ 1h 2℃/min
450℃ 1h 1℃/min
环境温度
100℃ 2h 3℃/min
150℃ 2h 3℃/min
175℃ 2h 2℃/min
200℃ 10min 3℃/min
300℃ 1h 2℃/min
450℃ 1h 1℃/min
[0057] 表4
[0058] 冷却可以为环境空气中的自然冷却。
[0059] 在使用Si和Ti前体以产生具有催化作用的涂层的情况下，优选调节Si和Ti前体的比率，以便具有催化作用的涂层中的Si/Ti摩尔比率为0.25至1.35，和更优选为0.5至1.3。
[0060] 由此获得本发明的具有光催化作用的过滤介质。该介质可以通过抽吸台(table aspirante)加以吸收，以便去除显示低粘合性的涂层颗粒(微米和亚微米级)。这样可以避免PCO介质的显著的粉尘形成(poudrage)，和避免在第一次启动PCO净化器期间产生颗粒。
[0061] 其可以装配到盒式(cassettes)和光催化反应器的系统中。
[0062] 催化剂(例如TiO2)的质量通常小于或等于40重量％，和如果可能，小于30重量％，最佳为大约15重量％，相对于获得的最终产物(介质)。优选，催化剂的重量相对于最终的介质大于或等于1重量％，和更优选大于或等于5重量％。
[0063] 在TiO2催化剂的情况下，其优选尽可能包括八面石。
[0064] 在一些应用类型(杀菌应用、臭氧和H2S或DMDS(式CH3-S-S-CH3的二甲基二硫)类型的含硫化合物的破坏)中，该组合物可以掺杂有至少一种化合物，例如MnO、Mn2O3、二氰基蒽(DCA)或包括至少一种选自V、Cr、Mn、Mo、In、Sn、Fe、Ce、Co、Cu、Nd、Zn、W、Nb、Ta、Bi、Ni、Ru和Ag的元素的化合物，其中所述化合物的浓度低于催化剂质量的0.5质量％，以便提高介质的效率。
[0065] 如上所述制备的毡显示以下性能：
[0066] -它们基本为矿物性质；
[0067] -它们显示在1m/s气体时压降低于150Pa，更通常在1m/s气体下压降低于50Pa，甚至在1m/s气体下压降低于20Pa；
[0068] -它们是均匀的并因此没有气体通过的优先通道；
[0069] -它们没有肉眼可见的孔洞。
[0070] 光催化涂层的制备有时可能存在与纤维粘合的问题，特别是当后者例如在处理期间受到机械应力，甚至弱机械应力时。涂层的分离表现为不希望的粉尘的形成。这种分离也称为“粉尘形成”。
[0071] 为了减少这种粉尘的形成，可以减少涂层的厚度。也可以使用聚合物固定该涂层。但是，后者必须能够抵抗在UV和催化剂的PCO作用的联合作用下的氧化作用，接收的功率
2
经常在2至40mW/cm 的UVA、UVB或UVC之间。
2
经常在2至40mW/cm 的UVA、UVB或UVC之间。
[0072] 现已发现包含氟的聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)，或含氟硅烷(例如由Degussa以参考号F8820、F8810和F8263销售的含氟硅烷)，以及更小范围的聚硅氧烷聚合物(例如硅酮)，对此类应用中对UV照射和PCO反应具有充足的稳定性。该聚合物可以以液体中的分散体的形式，特别是使用水分散体的形式，沉积在介质的纤维上。优选使用不含表面活性剂或包含尽可能少的表面活性剂的聚合物的水分散体。这是因为，使用某些类型的用于这些分散体(例如分散PTFE)的表面活性剂，由于表面活性剂在PCO作用下分解，在使用过滤介质开始时的应用中可能出现强烈的气味。合适的聚合物分散体例如由DuPont de Nemours公司销售的以参考号Teflon 30 B、Teflon 304 A、Teflon B和Teflon-3823销售的PTFE分散体。也可以提及购自Rhodia Silicone的硅氧烷聚合物，例如83％的Rhodorsil Résin20 B、Rhodorsil Résin 6405，或购自Wacker的硅氧烷聚合物，例如Silres H62 C。PTFE是优选的聚合物。
[0073] 聚合物分散体在导致形成具有光催化作用的涂层的陶瓷化热处理之后被施涂到介质上。通常，相对于最终介质的重量的0.1至5重量％的聚合物沉积在介质上。可以通过用悬浮液喷涂一面或两面，或者通过在悬浮液中浸入-浸湿，随后挤压来沉积聚合物。这些浸渍通常可以在环境温度，特别是10至40℃的温度下进行。对于其中聚合物分散体包括表面活性剂的情况，优选热处理通常在45℃至250℃(特别是在含氟聚合物(非聚硅氧烷类型)的情况下，在150至250℃，例如在230℃进行几分钟，以及特别是在氟化聚硅氧烷的情况下，在100至180℃)进行，或者UV处理(在这种高UV强度情况下，特别是15至100mW/2
cm)在施涂聚合物分散体之后和实际使用之前进行，以便尽最大可能去除用来使聚合物分散在分散体中，特别是使水分散体形式的含氟聚合物的表面活性剂。
cm)在施涂聚合物分散体之后和实际使用之前进行，以便尽最大可能去除用来使聚合物分散在分散体中，特别是使水分散体形式的含氟聚合物的表面活性剂。
[0074] 此外现已意外地发现其涂层包括疏水性聚合物，特别是含氟聚合物或聚硅氧烷类型聚合物的PCO基材可以浮在水面上。这样的介质在净化来自澄清槽、净化装置、(工厂)2 2
泻湖等的空气辐射中是非常有利的。这是因为该介质可以切割成几mm 至几cm 的表面碎片，倾倒在要处理的水面上工作。由于其漂浮特性，该介质容易布置在水面上(没有大的额外成本，例如装配到漂浮物的漂浮容器)。该介质于是吸附来自污水的污染物并在太阳UV照射作用下使它们氧化。这一原理在由这种设备非常显著地减少有关化合物的恶臭和有时危险的散发方面是非常经济的。因此，本发明还涉及一种净化在水上面的空气的方法，该方法借助于在水面上放置具有光催化作用的、自漂浮(依靠使其漂浮的合适的涂层)的过滤介质来进行，所述水中包括在水上面的空气中产生挥发性有机化合物的杂质。该涂层优选包括施涂至所述介质的纤维上的疏水性聚合物。
泻湖等的空气辐射中是非常有利的。这是因为该介质可以切割成几mm 至几cm 的表面碎片，倾倒在要处理的水面上工作。由于其漂浮特性，该介质容易布置在水面上(没有大的额外成本，例如装配到漂浮物的漂浮容器)。该介质于是吸附来自污水的污染物并在太阳UV照射作用下使它们氧化。这一原理在由这种设备非常显著地减少有关化合物的恶臭和有时危险的散发方面是非常经济的。因此，本发明还涉及一种净化在水上面的空气的方法，该方法借助于在水面上放置具有光催化作用的、自漂浮(依靠使其漂浮的合适的涂层)的过滤介质来进行，所述水中包括在水上面的空气中产生挥发性有机化合物的杂质。该涂层优选包括施涂至所述介质的纤维上的疏水性聚合物。
[0075] 本发明的介质使在整个介质表面上的活性和均匀(对于空气没有明显的优先通道)的表面与极低压降结合，特别是由于其极低克数(或面质量)和低结合视密度。此外，因为该介质非常厚，在其整个厚度中可以具有光催化氧化有效性(PCO有效性)。
[0076] 表征介质的光催化活性的一种简单方法是以穿过模式(modetraversant)在实验室反应器中测试特定污染物，如甲醇的降解百分比。为此目的，在大学和实验室中通常使用由l′Ecole Centrale de Lyon的Pichat教授的团队研发的反应器。这种反应器通常包括由不锈钢制成的主体，其内部设置例如直径为47mm的介质圆片。在反应器上面部分中，使用HPK 125W灯的UV照射穿过二氧化硅缝隙来进行。通过调节灯/介质距离来调节照射2
功率。通常使用在365nm和在介质处测量的每cm 介质5mW UVA的功率。以350ml/min速率将包括300ppm污染物(特别是甲醇)的连续过滤空气流引入反应器上游。然后在PCO处理之后在反应器下游通常通过色谱分离法测量污染物浓度。重要的是通过检查化学平衡，确保污染物已经转变为无机物(minéralisation)(转化为CO2和H2O)，以便不致仅具有如可以在活性碳类体系发现的纯吸附现象。对甲醇进行的这种测试在下文称为“甲醇测试”。
功率。通常使用在365nm和在介质处测量的每cm 介质5mW UVA的功率。以350ml/min速率将包括300ppm污染物(特别是甲醇)的连续过滤空气流引入反应器上游。然后在PCO处理之后在反应器下游通常通过色谱分离法测量污染物浓度。重要的是通过检查化学平衡，确保污染物已经转变为无机物(minéralisation)(转化为CO2和H2O)，以便不致仅具有如可以在活性碳类体系发现的纯吸附现象。对甲醇进行的这种测试在下文称为“甲醇测试”。
[0077] 处于无褶状态的本发明的过滤介质在1m/s气体时产生低于150Pa，甚至通常低于50Pa，以及甚至低于20Pa的压降，这是非常低的压降，同时提供优异的净化作用。
[0078] 在要处理的空气中高污染物浓度情况下(例如污染峰值期间或由本发明的过滤介质去污染处理开始时，这可以容易地由挥发性有机化合物传感器检测)，随着流速和/或UV功率提高，如甲醛、乙醛或丙酮的中间体的形成变得更加显著。因为这些衍生物(对于某些)是特别有毒的，为了克服其形成，于是暂时地建议(如果这些特殊情况发生的话)：
[0079] -极大地减小UV强度
[0080] 和/或
[0081] -极大地减少净化器流速，即要处理的气体通过过滤介质的通过速率。
[0082] 通过组合这两种作用，光催化净化器可以在设备起动或污染物峰流动的第一分钟期间有效地净化空气，而不提高有害中间产物比率。其后，UV强度和设备流速可以恢复至其额定值，以便提供最大的PCO作用。
[0083] 当房间或空气高度充满COV时，运行开始之后运行状态降低。这是因为，在这种情况下，处于高浓度的COV在开始时通过与过滤介质接触分解产生其它COV，所述其它COV本身处于较高浓度，高浓度COV和高气体速率的组合于是可能不允许过滤介质将在净化器中所有COV“转化为无机物”。换言之，净化器中将有如此多的COV，使得将有高比例的COV通过净化器的风险。起始COV浓度越低，该风险越低，于是过滤介质表面变得足以将所有中间或非中间COV转化为无机物。因此实际上COV在净化器中发生相同的化学分解反应，但是在要净化的空气中高COV浓度的情况下，存在由于净化器饱和，转化为无机物(化学反应的连续性)的过程具有不能完成的风险。
[0084] 作为净化器中化学分解反应的结果的实例，甲醇的分解过程为：甲醇→甲醛→甲酸→CO2。作为化学反应的结果的实例，乙醇的分解步骤为：乙醇→乙醛→乙酸→甲醛→甲酸+CO2→2CO2。根据光催化净化器的特性(介质类型、空气速率、UV照射水平)和净化器入口处COV(污染物)的浓度，起始污染物的初始分子通过光催化介质期间，中间反应产物可以完全或可以不完全转化为无机物。
[0085] 为了进一步提高本发明的光催化反应器系统的效率，可以进行增加活性介质的表面积和减小压降。如果多个过滤介质串联布置可以增大活性表面区域，但是压降因此相应地增加。为了达到这一目的，可以将增大活性光催化介质表面积与增大正面表面积结合，随着与空气流接触的正面表面积增加，压降更加减少。为此目的，本发明的介质可以设置在过滤盒中，以便为要处理的气体提供更长的表面。因此，不是相对于气体方向横向地在单一直线厚度中进行设置，可以赋予其包括至少一个角度的形状，例如V形、W形等(直到形成真正的“波纹(accordion)”)或者赋予褶皱结构。该介质还可以布置在根据先前设计的依次连接的盒中，该设计可以使该盒以最小的损失空隙放置在反应器中。这一点在家庭空调系统中是特别有利的。这是因为吸气管经常在滤尘部件之后立即进行肘形弯曲。根据PCO净化器系统被布置在滤尘区域中，PCO反应器的体积必须加以限制。这种铰接系统可以避免其设置的有角度的系统的庞大，同时一旦位于工作位置受益于该有角度的形状，可以减少系统压降。该盒因此可以笔直(没有角度)插入缝隙中，可以将其引入PCO反应器，并且有角度的形状在插入时自动在反应器内呈现。图3a和3b显示PCO过滤器，其中PCO介质具有V或W形。因此，本发明还涉及包括至少一个角度并包括PCO介质的过滤器盒，必要时，所述角度是铰接的。
[0086] 本发明的PCO净化器特别用于家庭空气净化应用。主要应用之一为减少家庭环境中的臭氧。借助于本发明可以达到减少90％的臭氧的效率。
[0087] 本发明的PCO净化器还用于净化服务、商业或工业环境中的空气。在此类应用中，建议串联地使用本发明的介质，以便与适用于家庭环境的介质相比产生更高的面质量。例2
如，在装有清洁油脂(使用臭氧)的系统的工业餐饮环境中的使用中，50g/m 的介质通常不能在以1m/s的一次通过中降低足够高水平(300ppb)的臭氧水平。于是需要串联使用本发明的介质(即一个接着一个，必要时，彼此接触)，通常使用2至10个，更特别地3至6个介质，这样在一次通过中可以氧化例如入口气体中存在的300ppb臭氧中的150ppb，每个过
2
滤器接收的UV功率为50mW/cm 的UVC照射。这类方法可以特别设计在工业厨房器具的地方，其中产生臭氧以便去除厨房排气罩(hottes de captation)中沉积的油脂。这样产生强烈气味和高浓度的臭氧，其可以由本发明的PCO系统破坏。
如，在装有清洁油脂(使用臭氧)的系统的工业餐饮环境中的使用中，50g/m 的介质通常不能在以1m/s的一次通过中降低足够高水平(300ppb)的臭氧水平。于是需要串联使用本发明的介质(即一个接着一个，必要时，彼此接触)，通常使用2至10个，更特别地3至6个介质，这样在一次通过中可以氧化例如入口气体中存在的300ppb臭氧中的150ppb，每个过
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滤器接收的UV功率为50mW/cm 的UVC照射。这类方法可以特别设计在工业厨房器具的地方，其中产生臭氧以便去除厨房排气罩(hottes de captation)中沉积的油脂。这样产生强烈气味和高浓度的臭氧，其可以由本发明的PCO系统破坏。
[0088] 本发明的PCO系统还可以用于例如存储易损坏植物产品(例如水果、蔬菜、花卉)的库房或冰箱的工业应用中。在这里，重要的是降低库房中乙烯的浓度，以便减慢水果的成熟或者花卉的枯萎。本发明因此涉及本发明的介质或净化器或设备用于净化包含植物，特别是水果或蔬菜或花卉的库房或冰箱空气的用途。
[0089] 对于例如用于树脂或复合材料工业或香料制造的醇类(甲醇、乙醇、丙醇)和溶剂的降解，本发明的PCO系统同样非常有效。在此类应用中，需要在ATEX受控条件下工作(措辞ATEX来源于“爆炸性空气”)，以避免任何爆炸风险。问题之一是PCO过滤介质的性质，其应该基本是矿物的以避免任何引燃风险。特别地，优选地对于ATEX应用，为了限制粉尘的形成，不向介质施涂后浸渍聚合物(post imprégnation polymer)。本发明的介质于是由具有掺杂有氧化钛的矿物涂层的矿物基材(毡)组成并完全符合ATEX环境中的PCO应用的技术规格(cahier des charges)。
[0090] 本发明的PCO系统包括催化活化氧化钛涂层所必要的光源。这光源可以为UVA、UVB或UVC汞灯或氙灯。
[0091] 此外，本发明还涉及适用于本发明的PCO介质或任何其它PCO介质的用于PCO介质的特殊照射的设备。从节能、降低维护费用或与ATEX适合性的观点来看，这些设备是特别有利的。
[0092] 用于照射纤维介质的设备可以用照明功率为至少1mW/cm2的UVA、UVB或UVC LED来获得。这种系统可以将最低能量消耗和高效率结合。此外，这种照射系统允许非常特殊的设计，使介质照射最优化。因此，本发明还涉及一种气体净化器，包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)以及用UV照射所述介质的系统，所述照射系统包2
括LED，优选UV，其产生至少等于1mW/cm 介质的由该介质接收的强度。
括LED，优选UV，其产生至少等于1mW/cm 介质的由该介质接收的强度。
[0093] 照射纤维介质的设备可以通过光导，例如光学纤维来获得：该系统可以使光源远离照射区域，并且因此其较容易在PCO反应器中产生ATEX区域。因此，本发明还涉及一种气体净化器，包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)以及用UV照射所述介质的系统，所述照射系统包括至少一个光导(例如光学纤维)，以便使光传送到所述介质。在工业应用中，找到ATEX区域(排水(exutoires)、捕尘(captation))并不罕见。目前，传统的UV灯不被ATEX认可，原因是其灯管的脆性。用光导的照射系统可以采用在ATEX区域之外的灯，并因此使该系统符合ATEX区域的要求。可以预期以下系统：
[0094] ●从UV光源开始，可以将多个光导束(例如光学纤维类型)引入反应器中。这些2
束起使光能量引入反应器中的光导作用。例如，可以预期每cm 基材一个束，使得在反应器中尽可能均匀地分配UV功率。这种系统的原理在图14中表示。
束起使光能量引入反应器中的光导作用。例如，可以预期每cm 基材一个束，使得在反应器中尽可能均匀地分配UV功率。这种系统的原理在图14中表示。
[0095] ●从光源开始，可以将单个光导束(例如光学纤维)引入反应器中。该束然后照射配有合适的曲率的反射镜或镜面，UV光在反应器中尽可能均匀地由该镜面或反射镜反射。该系统的原理在图15中表示。使用任何其它散射系统也可以实现这一目的。
[0096] 面对多个PCO反应器，照射纤维介质的设备也可以被集中。这样可以具有单个产生UV的区域，其通过不同的PCO介质的使用光导(例如光学纤维型)照射的系统进行轮换。这种系统通过避免多个光源的需求，以及通过降低镇流器(ballasts)的消耗和由于多个光源系统的不可避免的损失，提供不可忽略的能量收益。该系统的原理在图16中描绘。因此，本发明还涉及一种用于净化空气的设备，其包括多个空气净化器，每个空气净化器包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)和包括照射净化器介质的单个光源。
[0097] 因此，本发明还涉及一种气体净化器，其包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)以及所述介质的UV照射系统，所述照射系统包括光导(例如光学纤维型)和/或冷光。
[0098] 照射纤维介质的设备可以由平面灯制成。该系统可以非常均匀地照射PCO介质的整个表面，并因此提高氧化产率和系统效率。因此，本发明还涉及一种气体净化器，包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)以及所述介质的UV照射系统，所述照射系统包括平面灯。
[0099] 当PCO系统在COV污染的空气中运行时，这些COV的浓度在运行开始时可能足够大的。COV的这种高浓度可以表现为由本发明的PCO系统运行之后不希望有的同样有毒的中间化合物(甲醛、乙醛、丙酮)的形成。这是由于，在假设COV浓度高的情况下，通过降低UV功率或降低气体流速或通过这两者，以减弱模式(attenuated mode)启动本发明的PCO系统运行。一定时间之后，当COV浓度较低时，可以提高运行功率。减弱的UV照射度(在运2 2
行开始时)为例如低于8mW/cm 和甚至低于7.5mW/cm。减弱的气体流速为例如低于额定气体流速的60％和甚至50％。在住宅房间中以通常方式测量的一些COV的浓度在以下表5中给出。这些值是几百次测量的结果。作为指示，表5的右边列“临界浓度”，说明性地，表示这样的浓度，在该浓度之上建议通过降低穿过本发明的PCO净化器的气体流速和/或通过降低照射PCO介质的UV强度，降低PCO净化器的运行状态(régime de fonctionnement)。
本发明因此涉及一种使用净化器净化气体的方法，该净化器包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)和所述介质的UV照射系统，使得当气体中的化合物浓度大于V1值时，净化器的运行状态低于其当气体中的化合物浓度低于V2值时的运行状态，其中V2小于或等于V1。在甲醛(非常常见的杂质)的情况下，建议当甲醛浓度大于30μg/
3 3
m 时，降低净化器的运行状态。当甲醛浓度低于30μg/m 时可以提高运行状态。更通常地，
3
当甲醛浓度大于0.3-80μg/m 的V1值时，可以使净化器以降低的运行状态工作，当甲醛浓
3
度低于0.3-80μg/m 的V2值时，可以提高运行状态，其中V2小于或等于V1。
行开始时)为例如低于8mW/cm 和甚至低于7.5mW/cm。减弱的气体流速为例如低于额定气体流速的60％和甚至50％。在住宅房间中以通常方式测量的一些COV的浓度在以下表5中给出。这些值是几百次测量的结果。作为指示，表5的右边列“临界浓度”，说明性地，表示这样的浓度，在该浓度之上建议通过降低穿过本发明的PCO净化器的气体流速和/或通过降低照射PCO介质的UV强度，降低PCO净化器的运行状态(régime de fonctionnement)。
本发明因此涉及一种使用净化器净化气体的方法，该净化器包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)和所述介质的UV照射系统，使得当气体中的化合物浓度大于V1值时，净化器的运行状态低于其当气体中的化合物浓度低于V2值时的运行状态，其中V2小于或等于V1。在甲醛(非常常见的杂质)的情况下，建议当甲醛浓度大于30μg/
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m 时，降低净化器的运行状态。当甲醛浓度低于30μg/m 时可以提高运行状态。更通常地，
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当甲醛浓度大于0.3-80μg/m 的V1值时，可以使净化器以降低的运行状态工作，当甲醛浓
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度低于0.3-80μg/m 的V2值时，可以提高运行状态，其中V2小于或等于V1。
[0100]
[0101] 表5
[0102] 为了能够检测要净化的气体(通常为空气)是否超过所述值(对于其而建议降低净化器功率)，本发明的净化器有利地装备有挥发性有机化合物分析仪。净化器可以根据由分析仪传输的挥发性有机化合物含量完全自动地工作：当含量低于一定值时采用高运行状态，当含量大于一定值时采用低运行状态。
[0103] 因此，本发明还涉及气体(通常为空气)的净化器，其包括具有光催化作用的过滤介质(根据本发明或不根据本发明)，所述过滤介质包括用于改变穿过过滤介质的气体流速或(其表示和/或)改变UV照射强度的装置。净化器可以包括挥发性有机化合物分析仪和用于根据由分析仪分析的挥发性有机化合物含量自动调节通过其的气体速率或者调整UV照射的强度的装置。净化器可以分析进入或排出的气，但是通常分析进气。根据这一原理运行的合适设备的实例，可以给出以下工作模式，根据该工作模式，在COV的含量C1之上，设备以降低的模式工作。在COV的含量C1之上，分析仪产生进入调节器中的信号1，对调节器进行编程以根据数学公式将信号1转化为输出指令1，所述指令于是使调速器工作，该调速器控制净化器鼓风机的驱动发动机的速率(降低)，所述鼓风机驱动D1流速(中度)气体通过净化器。
[0104] 以该降低的运行状态工作一定时间之后和当所述气体中的所述COV浓度降到C2(C2低于C1)之下时，分析仪于是向调节器发出信号2，对调节器进行编程以根据数学公式将信号2转化为输出指令2，所述指令于是使调速器工作，该调速器控制净化器鼓风机的驱动发动机的速率(高的)，所述鼓风机驱动D2流速(高的)的气体通过净化器。
[0105] 气体速率和/或光强度也可以根据时间非常简单地进行调节。例如，当净化器在包含污染物的房间中启动时，建议例如在2h期间以低气体速率和/或低UV照射进行工作，该时间已经足以净化房间，然后改变额定状态。这种系统避免例如在净化器启动时形成副产物。净化器因此可以包括延时装置(moyen de temporisation)(即测量或确定时间或者在一定时间后启动设备的装置)，其可以控制净化器的中等或更强的状态。净化器因此可以包括延时装置和用于根据由延时装置确定的时间而自动调节通过其的气体速率和/或用于调节UV照射强度。在通过与净化器有关或无关的系统检测污染峰期间，可以使用这种基于时间的系统，如，例如广播中传递的信息，以对于预定的时间使该系统为降低的状态模式(低气体速率和/或低UV照射)，更高的净化状态随后从预定时间的终点自动地接续。在这种设备中，举例来说，启动净化器之后，包括延时继电器的控制链向调速器发出在时间段1期间降低运行的指令1，调速器向鼓风机涡轮的驱动发动机发出速率指令1，以便输送流速D1(降低的)的气体通过该净化器。在该降低的状态下预定时段之后，包括延时继电器的控制链向调速器发出以更高状态运行的指令2，调速器向鼓风机涡轮的驱动发动机发出指令2，以便输送流速D2(更高)的气体通过净化器。
[0106] 图1示意性表示包括两个PCO介质层2的本发明的PCO净化器的结构。气流由深箭头表示，左边箭头表示进入气，右边箭头表示排出气。UV灯3设置在两个PCO介质层2之间。鼓风机5提供空气循环。所有这些部件都布置在不锈钢箱1中。UV灯和介质之间的距离4可以为20mm。这种净化器此外可以包括在空气到达处的颗粒预过滤器，即其被设置在第一个PCO介质左侧。
[0107] 图2表示仅包括一个PCO介质层2的本发明的PCO净化器的结构。空气流由深箭头表示。UV灯3照射介质2。鼓风机5提供空气循环。所有这些部件被布置在由不锈钢制成的箱1中。UV灯和介质之间的距离4可以为20mm。这种净化器此外可以包括在空气到达处的颗粒预过滤器，即其被设置在第一个PCO介质的左侧。
[0108] 图3显示具有PCO过滤器的组件，在其内部PCO介质具有V或W形。组件包括通常金属性的(不锈钢、镀锌钢或铝)外壳6，所述外壳包含颗粒预过滤器7、UV灯8和具有铰接或未铰接的光催化介质的盒9。盒经由开口10进入该组装件中。根据可用于外壳开口的位置决定盒是否应是铰接的。例如，铰接的盒可以经由开口10垂直进入组件(图3c)，然后借助于铰接11折叠成V型(参见图3a)。盒可以包括三个铰接12，以便呈现W形，如图3b所示。
[0109] 图4至13给出借助于本发明的介质净化由各种分子污染的空气的结果。图4至11对应于实施例24至31的结果，图12和13对应于实施例33和34的结果。
[0110] 图14表示经由传送至PCO反应器15的多个光导(例如光学纤维)照射过滤介质的原理。图14a)中，可以看到，从UV光源13开始，多个光导束14向反应器15传送光线，用来照射PCO介质。图14b)中，可看到，八个光导14在反应器15的剖面上分布，使得在反应器15中尽可能均匀地分配UV功率。
[0111] 图15表示通过传送至PCO反应器21的单个光导(例如光学纤维)照射过滤介质的原理。从UV光源16开始，单个光导束17传送UV光至反应器21中。在所显示的情况下，光导穿过介质18到达光导末端处的照射点19。该光束然后照射具有合适的曲率的镜面20，UV光在反应器中尽可能均匀地由该镜面反射向介质18(箭头)。
[0112] 图16表示借助于连接到单个UV发生器24的光导(例如光学纤维)23照射在多个PCO反应器22中包含的多个PCO介质的原理。照射设备因此相对于多个PCO反应器是集中的。这样可以具有单个产生UV的区域，其通过不同PCO介质的利用光导的照射系统进行轮换。该系统避免需要多个光源。
[0113] 实施例1至13(评价粉尘形成)
[0114] 用以下方法制造毡。在氧-丙烷燃烧器中拉伸直径为4.4mm的熔融二氧化硅小棒，以使其长丝直径为0.2mm。这种长丝然后在第二个燃烧器中的火焰中拉伸-吹制进行再拉伸，以获得9μm的平均直径，以及抛射到接收带或滚筒上。调节滚筒速率，以便获得以下表格(第二个表格)中显示的毡的面质量。然后用由以下表6中示出的配方获得的制剂浸渍获得的毡：
[0115]
[0116] 表6
[0117] 用以下表7中报告的不同量的TEOS、MTES和催化剂TiO2进行各个测试。
[0118]实施例 TEOS MTES TiO2 Si/Ti 其它参数 PCO 粉尘形
编号 (X) (Y) (Z) 效率 成
(ppm) (mg/m2)
1(对比) - 参照物：未浸 0 0.2
渍
2 - 实施例10， 35 0.6
其浸渍溶液
已经在水中
被稀释5倍
3 9.9 10.6 1.79 120 0.7
4 9.9 15.15 1.25 180 0.8
5 9.9 22.72 0.83 200 2.9
6 9.9 22.72 0.83 用1m/s的抽 200 1.3
吸速率在抽
吸台上抽吸
90秒
7 9.9 22.72 0.97 180 1.3
8 3.96 5.94 22.72 0.92 160 1
9 7.62 2.27 22.72 0.87 200 0.75
10 9.9 33.33 0.57 200 2.6
11 9.9 22.72 0.83 用0.4％的水 150 0.95
平的购自
Degussa的硅
烷Dynasilan
8820后浸渍
12 9.9 22.72 0.83 以0.3％的水 170 0.8
平在介质的
2个面上喷
涂Rhodorsil
13 9.9 22.72 0.83 以0.3％的水 230 0.1
平在介质的
2个面上喷
涂PTFE
13a 9.9 76.03 0.25 Millenium 150 7
S5300A
13b 9.9 63.36 0.3 Millenium 160 6
S5300A
13c 7.67 2.27 97.66 0.2 Millenium 140 8
S5300A
13d 7.62 2.27 14.07 1.4 Millenium 130 0.7
S5300A
编号 (X) (Y) (Z) 效率 成
(ppm) (mg/m2)
1(对比) - 参照物：未浸 0 0.2
渍
2 - 实施例10， 35 0.6
其浸渍溶液
已经在水中
被稀释5倍
3 9.9 10.6 1.79 120 0.7
4 9.9 15.15 1.25 180 0.8
5 9.9 22.72 0.83 200 2.9
6 9.9 22.72 0.83 用1m/s的抽 200 1.3
吸速率在抽
吸台上抽吸
90秒
7 9.9 22.72 0.97 180 1.3
8 3.96 5.94 22.72 0.92 160 1
9 7.62 2.27 22.72 0.87 200 0.75
10 9.9 33.33 0.57 200 2.6
11 9.9 22.72 0.83 用0.4％的水 150 0.95
平的购自
Degussa的硅
烷Dynasilan
8820后浸渍
12 9.9 22.72 0.83 以0.3％的水 170 0.8
平在介质的
2个面上喷
涂Rhodorsil
13 9.9 22.72 0.83 以0.3％的水 230 0.1
平在介质的
2个面上喷
涂PTFE
13a 9.9 76.03 0.25 Millenium 150 7
S5300A
13b 9.9 63.36 0.3 Millenium 160 6
S5300A
13c 7.67 2.27 97.66 0.2 Millenium 140 8
S5300A
13d 7.62 2.27 14.07 1.4 Millenium 130 0.7
S5300A
[0119] 表7
[0120] 浸渍的毡随后在以上表4所示的条件下进行热处理。获得的最终介质在浸渍之后2
显示大约120g/m 的面质量和20mm的表观厚度，其氧化钛含量为大约20重量％(除了情况1：没有催化剂，和2：少于4％催化剂的情况)。
显示大约120g/m 的面质量和20mm的表观厚度，其氧化钛含量为大约20重量％(除了情况1：没有催化剂，和2：少于4％催化剂的情况)。
[0121] 随后从PCO介质的100×100mm2试样开始进行用于评价涂层的粉尘形成的倾向的测量。将试样放置在振幅为4(设备特定的值)的Fritsh/Labogerdebau型筛中持续30分2
钟。30分钟结束时称量残余物，质量损失与1m 基材相比。各值基于5个试样进行平均。结果在表7中以对比形式进行报告。结果用“粉尘形成”来表示，即每单位介质表面形成的灰
2
尘量(以mg/m 计)，和基于以上已经描述的“甲醇测试”的PCO效率进行表示。该效率用以ppm计的氧化的甲醇量来表示。具体地，测试13是优异的，因为其将很好的PCO活性和极低的粉尘形成进行结合。
钟。30分钟结束时称量残余物，质量损失与1m 基材相比。各值基于5个试样进行平均。结果在表7中以对比形式进行报告。结果用“粉尘形成”来表示，即每单位介质表面形成的灰
2
尘量(以mg/m 计)，和基于以上已经描述的“甲醇测试”的PCO效率进行表示。该效率用以ppm计的氧化的甲醇量来表示。具体地，测试13是优异的，因为其将很好的PCO活性和极低的粉尘形成进行结合。
[0122] 实施例14至23(甲醇的氧化)
[0123] 使用由不锈钢制成的主体构成的反应器，其内部布置直径为47mm的介质圆片。在反应器上面部分中，通过二氧化硅缝隙进行HPK 125WUV照射。通过调节灯/介质距离来调2
节照射功率(puissanced’illumination)。使用在介质处测定的365nm UV时的5mW/cm 功率(介质的)。在反应器上游，以350ml/min的速率引入包含300ppm甲醇的恒定的过滤空气流。在PCO处理之后在反应器下游通过气相色谱法测量甲醇浓度。通过确认化学平衡确定污染物转化为无机物(minéralisation)(转化为CO2和H2O)，以便不致于仅具有纯吸附现象(如使用活性碳类型的系统可发现)。在表8中给出了用于产生介质的更精确的操作条件以及在以上已经解释的“甲醇测试”范围中对于不同的介质观测到的效率。在Millenium S5300A中，TiO2为100％八面石。这一点并非必须是任何基于TiO2的催化剂的情况。例如，在购自Degussa的催化剂P25中，TiO2包括大约1/3的金红石(对于2/3八面石)。
节照射功率(puissanced’illumination)。使用在介质处测定的365nm UV时的5mW/cm 功率(介质的)。在反应器上游，以350ml/min的速率引入包含300ppm甲醇的恒定的过滤空气流。在PCO处理之后在反应器下游通过气相色谱法测量甲醇浓度。通过确认化学平衡确定污染物转化为无机物(minéralisation)(转化为CO2和H2O)，以便不致于仅具有纯吸附现象(如使用活性碳类型的系统可发现)。在表8中给出了用于产生介质的更精确的操作条件以及在以上已经解释的“甲醇测试”范围中对于不同的介质观测到的效率。在Millenium S5300A中，TiO2为100％八面石。这一点并非必须是任何基于TiO2的催化剂的情况。例如，在购自Degussa的催化剂P25中，TiO2包括大约1/3的金红石(对于2/3八面石)。
[0124]
[0125] 表8
[0126] 实施例24至31(有机分子在不同流速和照射强度下的氧化)
[0127] 在氧-丙烷燃烧器中拉伸直径为4.4mm的熔融二氧化硅小棒，以使其变为直径为0.2mm的长丝。这种长丝随后在第二个燃烧器中火焰中拉伸-吹制进行再拉伸，以获得9μm
2
的平均直径，以及抛射到接收滚筒上。调节滚筒的速率以便获得80g/m 的毡面质量。然后根据以下表9的配方浸渍该毡：
2
的平均直径，以及抛射到接收滚筒上。调节滚筒的速率以便获得80g/m 的毡面质量。然后根据以下表9的配方浸渍该毡：
[0128]
[0129] 表9
[0130] 浸渍的毡随后在以上表4所示的条件下进行热处理。
[0131] 获得的过滤介质显示20mm的表观厚度。该毡在浸渍之后显示120g/m2的总重量，氧化钛比率为介质总重量的20％。
[0132] 通过将光催化介质放置在流速为130m3/h的PCO净化器中测量了其效率，正面速2
率为1m/s，接收的照射功率为每cm 介质15mW UVC(这些值使用具有254nm探针的Bioblock
3
VLX-3W辐射计测定)。该室由不锈钢制成，测量为1m。净化器由不锈钢制成。其装有距离
2
一个或多个PCO介质20mm处布置的3个Philips 36W TUV灯。介质表面积为270×420mm。
如图1和2中表示的，PCO净化器包括一个或两个介质。鼓风机位于一个或多个PCO过滤器之后。
率为1m/s，接收的照射功率为每cm 介质15mW UVC(这些值使用具有254nm探针的Bioblock
3
VLX-3W辐射计测定)。该室由不锈钢制成，测量为1m。净化器由不锈钢制成。其装有距离
2
一个或多个PCO介质20mm处布置的3个Philips 36W TUV灯。介质表面积为270×420mm。
如图1和2中表示的，PCO净化器包括一个或两个介质。鼓风机位于一个或多个PCO过滤器之后。
[0133] 使用渗透计以1.95l/min的速率将污染物混合物引入到室中。该混合物由苯、甲苯、邻二甲苯、癸烷、1，8-萜二烯和甲醛组成。
[0134] 新的经过滤空气以21l/min的速率引入，输出系统泵送23l/min的空气，以便模拟任何建筑物中存在的新鲜空气的更新率。在高COV浓度的情况下，以及为了减少可能有毒的反应中间体(如甲醛、乙醛或丙酮)的形成，重要的是以不过高的UV照射水平和中等流速工作，以便增加基材内的反应时间并使有机化合物(其包括这些可能的不希望有的中间化合物)在基材内更完全氧化。
[0135] 各个缩写的含义如下：
[0136] 1F：-PCO介质1
[0137] 2F：-UV灯任一侧的PCO介质2
[0138] Dmax：-最大流速(130m3/h)
[0139] D1/2：-最大流速除以2
[0140] UV max：-最大UV照射
[0141] UV/2：-最大UV照射除以2
[0142] UV min：-2mW/cm2的接收的UV照射。
[0144] 根据不同曲线，各种化合物苯、甲苯、癸烷、二甲苯和1，8-萜二烯借助于本发明的PCO过滤器的氧化是非常清楚的。相应地，很明显随着流速和UV功率升高，例如甲醛、乙醛或丙酮的中间物的形成变得更显著。
[0145] 实施例32(臭氧)
[0146] 在氧-丙烷燃烧器中拉伸直径为4.4mm的熔融二氧化硅小棒，以使其获得为0.2mm的长丝直径。这种长丝随后在第二个燃烧器中通过燃烧拉伸-吹制进行再拉伸，以获得2
9μm的平均直径，以及抛射到接收滚筒上。调节滚筒的速率以便获得65g/m 的毡面质量。
然后用根据以下表10中的配方获得的制剂浸渍该产品：
9μm的平均直径，以及抛射到接收滚筒上。调节滚筒的速率以便获得65g/m 的毡面质量。
然后用根据以下表10中的配方获得的制剂浸渍该产品：
[0147]
[0148] 表10
[0149] 浸渍的毡随后在以上表4所示的条件下进行热处理。
[0150] 获得的过滤介质显示20mm的表观厚度。该毡在浸渍之后显示100g/m2的总质量，氧化钛比率为介质总重量的20％。
[0151] 在实验房中进行了测试。净化器在实施例24至31中描述，装有2个介质。
[0152] 测试条件如下：
[0153] -30m3的办公室
[0154] -空气更新率(TRA)为0.6-1体积/h
[0155] -Quartzel商标(Saint-Gobain Quartz SAS的注册商标)的熔融二氧化硅纤维的2 2
毡，面质量为65g/m(介质重量为100g/m)
毡，面质量为65g/m(介质重量为100g/m)
[0156] -额定流速，净化器130m3/h
[0157] -15mW/cm2的接收的UV照射
[0158] 安装净化器之前一周、净化器运行一周以及停止净化器之后一周进行了测量。结果用室内臭氧浓度对室外臭氧浓度的比率来表示。这是因为在真实条件下，总是存在空气更新率，充满污染物的新空气进入房间，以及充满污染物的陈旧空气离开房间。为了比较效率，因此有效的是能够与在室内空气污染物浓度/室外空气污染物浓度相关地进行工作。没有PCO净化器，这一比率为0.14。有PCO净化器，这一比率为0.01。
[0159] 实施例33和34
[0160] 在氧-丙烷燃烧器中拉伸直径为5.5mm的熔融二氧化硅小棒，以使其长丝直径为0.2mm。这种长丝随后在第二个燃烧器中通过燃烧拉伸-吹制进行再拉伸，以获得9μm的
2
平均直径，并抛射到接收滚筒上。调节滚筒的速率以便获得50g/m 的毡面质量。然后用根据以下表11中的配方制备的制剂浸渍该毡：
2
平均直径，并抛射到接收滚筒上。调节滚筒的速率以便获得50g/m 的毡面质量。然后用根据以下表11中的配方制备的制剂浸渍该毡：
[0161]
[0162] 表11
[0163] 浸渍的毡随后在以上表4所示的条件下进行热处理。获得的过滤介质显示20mm2
的表观厚度。该毡在浸渍之后显示85g/m 的总质量，氧化钛比率为介质总重量的20％。
的表观厚度。该毡在浸渍之后显示85g/m 的总质量，氧化钛比率为介质总重量的20％。
[0164] 然后将介质放置在与实施例24至31所述相同的净化器中(单个PCO介质)，具有以下参数：
[0165] -净化器中的额定流速：130m3/h；
[0166] -接收的UV照射：15mW/cm2。
[0167] 将待测试的净化器放置在1m3的有机玻璃室中。
[0168] 测试之前，用超纯和湿润的空气吹扫该室，以便在引入模型的分子的混合物之前去除存在的污染物。经由注射器通过隔膜将各种污染物的液态混合物引入到玻璃称重舟皿(sabot de pesée en verre)中。测试两种混合物，一种包括丙醛、庚烷、丙酮、甲苯、乙醛、乙烯、苯乙烯和邻二甲苯(实施例33)，另一种包括甲苯、庚烷、丁醛、丙酮和甲氧基乙醇(实施例34)。蒸发之后，各种化合物的浓度为ppmv量级。用装有热导探测器(μGC-TCD)的气体微色谱仪监测CO2，用装有光致电离检测器(PID)的气相色谱仪分析其它污染物。PID可以分析ppbv量级的可电离挥发性有机化合物(COV)。通过吸附筒上的吸附(流速100ml/min，时间20分钟)，随后通过连接到气相色谱仪并由质谱分析法检测的热解吸分析检测气相中可能存在的降解副产物。结果在图12和13中给出。发现自引发UV照射(照射时刻由箭头“运用中的UV”标明)，本发明的PCO系统对于去除各种溶剂的明显的有效性。在实施例34(图13)的情况下，从UV照射开始，乙醛暂时形成，然后自身被氧化。40-70分钟的甲氧基乙醇峰对应于该产品第二次注入到室中。甲氧基乙醇对于介质的亲合性使得其立即被吸附。
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