專利名稱：用于使用點輻射源進(jìn)行流體的細(xì)菌消毒的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用點輻射源進(jìn)行流體的細(xì)菌消毒的系統(tǒng)和方法并且包括以下領(lǐng)域光學(xué)工程、流體工程、材料工程和生命科學(xué)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，使用紫外(UV)燈(或深紫外燈)，如低至中壓汞燈，進(jìn)行例如水、空氣、 燃料、其它液體和氣體等的流體的細(xì)菌消毒。例如，可以在傳統(tǒng)的使用點(point-of-use) (POU)水過濾系統(tǒng)中使用這類燈對水進(jìn)行消毒，以達(dá)到殺菌的效果。細(xì)菌、病毒、孢囊等的脫氧核糖核酸(DNA)吸收UV輻射并且從而使生物體(biological entities)的再生能力喪失。與水消毒的氯化方法不同，UV輻射不影響水的生物穩(wěn)定性。因此，UV輔助的水過濾器已經(jīng)成為在水過濾系統(tǒng)中有益于殺菌的標(biāo)準(zhǔn)操作，包括用于公用水系統(tǒng)(PWS)的巨型反應(yīng)器，以及小型POU水過濾系統(tǒng)。類似的細(xì)菌消毒系統(tǒng)也被與其它流體一起使用。然而，這些細(xì)菌消毒系統(tǒng)受困于許多顯著缺點。首先，這些細(xì)菌消毒系統(tǒng)，因為它們使用管狀UV燈等，典型地具有高功率需求和大的形狀因數(shù)，要求其使用線路電壓，表現(xiàn)為與相關(guān)流體過濾系統(tǒng)分離的部件，不適合于較小形狀因數(shù)的POU流體過濾系統(tǒng)，和/或不可以任意縮放。其次，該細(xì)菌消毒系統(tǒng)是固有低效的。所用的管狀UV燈發(fā)射光子，所述光子穿透流體并被另一個表面吸收或反射1次或2次并損失。結(jié)果是必須連續(xù)地產(chǎn)生并替換光子。更進(jìn)一步地，所存在的輻射場是不均勻的。燈基系統(tǒng)中典型地使用高強(qiáng)度以補(bǔ)償損失和非均勻輻射場。因此，本領(lǐng)域內(nèi)仍然需要彌補(bǔ)這些不足并且提供其它益處的改進(jìn)的細(xì)菌消毒系統(tǒng)。發(fā)明簡述再一次地，本發(fā)明涉及用于使用點輻射源進(jìn)行流體的細(xì)菌消毒的系統(tǒng)和方法。通常，這些系統(tǒng)和方法使用一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源被安置在積分球流通單元(integrating sphere flow-through cell)等的內(nèi)部周圍，在本文中所述積分球流通單元也被稱為流通積分球(flow-through integrating sphere) (FIS)。優(yōu)選地，一個或多個點輻射源為UV光源，并且任選地，一個或多個點輻射源為深UV光源，例如半導(dǎo)體或發(fā)光二極管(LED)光源。一個或多個點輻射源可操作用于對選擇性地對其進(jìn)行暴露的流體進(jìn)行消毒，因為流體中的細(xì)菌、病毒和孢囊等的DNA吸收所產(chǎn)生的并且在積分球流通單元等中反射的輻射，因而將生物體滅活。任選地，積分球流通單元等的內(nèi)部涂布有朗伯 (Lambertian)散射材料，和/或涂布有能夠在產(chǎn)生的和反射的輻射的存在下破壞所吸附的生物物質(zhì)的光催化材料，和/或涂布有能夠在產(chǎn)生的和反射的輻射的存在下產(chǎn)生殺菌劑的光催化材料。在一個示意性實施方案中，本發(fā)明提供一種用于對流體進(jìn)行消毒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和一個或多個出口，其中所述流動單元配置為從所述一個或多個入口通過所述流動單元的內(nèi)部至所述一個或多個出口部 (outlet portions)交換流體；和一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在所述流動單元周圍，其中所述一個或多個點輻射源可操作用于向所述流體遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射。 在一個示意性實施方案中，流動單元是積分球。任選地，一個或多個點輻射源包括以下各項中的一種或多種一個或多個半導(dǎo)體光源、一個或多個發(fā)光二極管光源、一個或多個紫外光源、以及一個或多個深紫外光源。所述流動單元的所述內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射，使得輻射強(qiáng)度在所述流動單元的整個內(nèi)部均勻。 任選地，該系統(tǒng)還包括一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)，所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)安置在所述流動單元的內(nèi)部，用于選擇性地調(diào)節(jié)所述流動單元中通過的流體的流動。 任選地，該系統(tǒng)還包括安置在所述流動單元的內(nèi)表面的至少一部分上的光催化材料。任選地，該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括安置在所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)的表面的至少一部分上的光催化材料。優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括可操作用于選擇性地啟動/停止所述一個或多個點輻射源的控制器以及可操作用于選擇性地控制所述流體在所述流動單元內(nèi)部的停留時間的控制器。在另一個示意性實施方案中，本發(fā)明提供一種用于對流體進(jìn)行消毒的方法，所述方法包括提供流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和一個或多個出口，其中所述流動單元配置為從所述一個或多個入口通過所述流動單元的內(nèi)部至所述一個或多個出口部交換流體；和提供一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在所述流動單元周圍，其中所述一個或多個點輻射源可操作用于向所述流體遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射。在一個示意性實施方案中，流動單元是積分球。任選地，一個或多個點輻射源包括以下各項中的一種或多種一個或多個半導(dǎo)體光源、一個或多個發(fā)光二極管光源、一個或多個紫外光源、以及一個或多個深紫外光源。所述流動單元的所述內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送至所述流體的輻射，使得輻射強(qiáng)度在流動單元的整個內(nèi)部均勻。任選地，該方法還包括提供一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)，所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)安置在所述流動單元的內(nèi)部，用于選擇性地調(diào)節(jié)所述流動單元中通過的流體的流動。任選地，該方法還包括提供安置在所述流動單元的內(nèi)表面的至少一部分上的光催化材料。任選地，該方法還進(jìn)一步包括提供安置在所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)的表面的至少一部分上的光催化材料。優(yōu)選地，該方法包括提供可操作用于選擇性地啟動/停止所述一個或多個點輻射源的控制器以及可操作用于選擇性地控制所述流體在所述流動單元內(nèi)部的停留時間的控制器。在另外的示意性實施方案中，本發(fā)明提供一種用于對流體進(jìn)行消毒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和一個或多個出口，其中所述流動單元配置為從所述一個或多個入口通過所述流動單元的內(nèi)部至所述一個或多個出口部交換包含生物污染物的流體；和一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在所述流動單元周圍，其中所述一個或多個點輻射源可操作用于向所述生物污染物遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述生物污染物的輻射；并且其中所述流動單元的所述內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述生物污染物的輻射，使得輻射強(qiáng)度在所述流動單元的整個內(nèi)部均勻。在一個示意性實施方案中，流動單元是積分球。任選地，一個或多個點輻射源包括以下各項中的一種或多種一個或多個半導(dǎo)體光源、一個或多個發(fā)光二極管光源、一個或多個紫外光源、 以及一個或多個深紫外光源。任選地，該系統(tǒng)還包括安置在所述流動單元的內(nèi)表面的至少一部分上的光催化材料。附圖簡述這里參考不同附解并描述本發(fā)明，在適當(dāng)?shù)那闆r下，使用其中相同的標(biāo)記號標(biāo)記相同的系統(tǒng)部件/方法步驟，并且其中

圖1是示例本發(fā)明的積分球點輻射源流體消毒系統(tǒng)的一個示意性實施方案的示意圖；并且圖2是示例本發(fā)明的積分球點輻射源流體消毒系統(tǒng)的另一個示意性實施方案的示意圖。發(fā)明詳述再一次地，本發(fā)明涉及用于使用點輻射源進(jìn)行流體的細(xì)菌消毒的系統(tǒng)和方法。通常，這些系統(tǒng)和方法使用一個或多個點輻射源，所述點輻射源被安置在積分球流通單元等的內(nèi)部周圍，在本文中所述積分球流通單元也被稱為FIS。優(yōu)選地，一個或多個點輻射源為 UV光源，并且任選地，一個或多個點輻射源為深UV光源，例如半導(dǎo)體或LED光源。一個或多個點輻射源可操作用于對選擇性地對其進(jìn)行暴露的流體進(jìn)行消毒，因為流體中的細(xì)菌、病毒和孢囊等的DNA吸收所產(chǎn)生的并且在積分球流通單元等中反射的輻射，因而將生物體滅活。任選地，積分球流通單元等的內(nèi)部涂布有朗伯(Lambertian)散射材料，和/或涂布有在產(chǎn)生的和反射的輻射的存在經(jīng)歷光催化從而局部產(chǎn)生殺菌劑的材料。作為預(yù)備內(nèi)容，應(yīng)該注意，本文主要結(jié)合涉及商業(yè)水槽下水過濾裝置(under-sink water filtration unit)中的精制水的消毒的應(yīng)用示例和描述本發(fā)明的細(xì)菌消毒系統(tǒng)和方法。該具體應(yīng)用只是例證并且不應(yīng)該被解釋為以任何方式的限制?？梢詫⒈景l(fā)明的細(xì)菌消毒系統(tǒng)和方法一般化并用于任意流體消毒應(yīng)用，包括，但不限于，水、空氣、燃料、其它流體和氣體等的細(xì)菌消毒。因此，本發(fā)明的細(xì)菌消毒系統(tǒng)是廣泛適用的并且包括很大范圍的應(yīng)用和工業(yè)。它們在尺寸和范圍上也可以縮放。參見圖1，在一個示意性實施方案中，本發(fā)明的消毒系統(tǒng)10包括采用積分球等形式的流動單元12。雖然在本文中最后討論了積分球構(gòu)造，也可以使用其它構(gòu)造。關(guān)鍵的考慮因素在于光子在流動單元12中反復(fù)反射，并且在于形成均勻的輻射場以用低強(qiáng)度源進(jìn)行最佳消毒。按照此方法，流動單元12應(yīng)該具有基本上彎曲的并且凹形的相對內(nèi)表面。重新敘述，流動單元12不能具有內(nèi)部“角”，并且內(nèi)表面上的每個點應(yīng)該從內(nèi)表面上的其它每個點上看是可見的。卵形、橢球形、帶有圓角的立方體等，全部滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。為了方便制造，流動單元12由塑料等制成，并且，在材料不是好的朗伯(Lambertian)散射體的情況下， 其內(nèi)表面涂布有朗伯(Lambertian)散射材料14。備選地，流動單元12由金屬或其它涂布反光材料構(gòu)成，例如鋁、不銹鋼、銅等，可以將它們陽極化處理或者另外涂布有有機(jī)物、聚硅氧烷、有機(jī)氧化物等。流動單元12可以縮放并且可以具有任意合適尺寸，例如，大約數(shù)毫米至數(shù)米的量級。流動單元12至少包括制造于其中的入口 16和出口 18，其提供了流體19(即液體或氣體)從入口 16到出口 18的流動。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員非常明顯的是也可以使用多個入口 16和/或多個出口 18。優(yōu)選地，流體19不能夠在可感知的時間期間內(nèi)滯留在流動單元12內(nèi)部的任意部分，如本文下面將更加詳細(xì)地描述的，并且流動單元12始終保持100%充滿。同樣地，可能需要的是流體19朝向流動單元12的一個或多個內(nèi)表面，以使其可以遇到由光催化材料產(chǎn)生的消毒劑，同樣如本文下面將更加詳細(xì)地描述的。在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中，一個或多個點輻射源20，例如一個或多個UV光源、一個或多個深 UV光源、一個或多個半導(dǎo)體光源和/或一個或多個LED光源，安置在貫穿流動單元12制造的一個或多個開口(未畫出)內(nèi)，或部分地或完全地穿過貫穿流動單元12制造的一個或多個開口(未畫出)，優(yōu)選地在對稱的位置?？梢允褂靡粋€或多個點輻射源20消毒選擇性地暴露于它們的流體19，因為流體19中的細(xì)菌、病毒、孢囊等22的DNA吸收流動單元12中產(chǎn)生和反射的輻射，因而將生物體滅活。本文使用的“點輻射源”是指與系統(tǒng)的其它尺寸比較，小的、大致對稱的輻射源。參見圖2，在另一個示意性實施方案中，本發(fā)明的消毒系統(tǒng)10包括一個或多個機(jī)械擋板M、機(jī)械攪拌機(jī)構(gòu)等，同樣任選地涂布有朗伯(Lambertian)散射材料14和/或光催化材料。該構(gòu)造被用于平衡并最大化流體19在流動單元12的內(nèi)部容積中的停留時間。 當(dāng)細(xì)菌等22在流動單元12的內(nèi)部容積中時，目標(biāo)是最優(yōu)化設(shè)計參數(shù)(即流動單元12的尺寸、朗伯(Lambertian)散射材料14的反射比、停留時間以及一個或多個點輻射源20的輻射功率)，以保證細(xì)菌等22當(dāng)其在流動單元12中時受到致死劑量的UV輻射。任選地，光催化材料14，例如二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅、二氧化鋯、氧化鐵、氧化鋁、 !^e (IIIVAl2O3、氧化鈰、氧化錳、硅酸鈦、金屬取代的硅酸鹽或者硅鋁酸鹽、以及任意其它金屬氧化物、混合金屬氧化物、和/或金屬摻雜/負(fù)載的金屬氧化物基體(例如，金納米粒子負(fù)載在二氧化硅或二氧化鈦上)等，可以安置在流動單元12的一個或多個內(nèi)表面上或以其它方式與這些表面結(jié)合，以增強(qiáng)基于近場(near-field)的污染物的光致氧化、光致還原和凈化，所述污染物包括細(xì)菌、病原體、有機(jī)材料、鹵代化合物、生物源化合物、金屬離子、和/ 或生物制劑。備選地，光催化劑材料14可以被懸掛在占據(jù)流動單元12的一些內(nèi)部區(qū)域的非吸附基體(例如纖維或者中孔或大孔溶膠-凝膠、有機(jī)改性溶膠凝膠(ormisil)、聚合物或氣凝膠)上。由于積分球表面獨特的高反射和隨機(jī)化的性質(zhì)，這將對催化劑提供從所有方向的均勻照明用于最優(yōu)化光催化率?？梢栽诹鲃訂卧?2之前或之后使用流量檢測器(未畫出)等以在沒有流動的期間關(guān)閉一個或多個點輻射源20以最大化一個或多個點輻射源 20的壽命，并且可以將整個系統(tǒng)連接于控制消毒系統(tǒng)10的全部功能的合適的計算機(jī)控制器/處理器(未畫出)等。作為預(yù)備內(nèi)容，DNA在約260nm有峰值吸收，但是吸收曲線寬，其UV吸收的大部分出現(xiàn)于約MOnm至約^Onm之間。低和中壓汞燈具有位于約253. 7nm的發(fā)射峰，其中中壓汞燈具有跨越DNA的峰值殺菌區(qū)域的狹窄并分離的發(fā)射峰。比較起來，UV LED具有寬頻帶的深UV發(fā)射并且可以將其制作為峰值發(fā)射位于約^Onm以相對汞燈更有效地提供最大劑量。 可以通過改變LED的AlxGaa_x)N活性層中的鋁的百分比組成移動LED的波長。近來可以商購到波長集中在DNA的吸收峰處的LED。此外，UV LED不含汞，汞是劇毒的以使得必須將報廢的含有汞的燈泡作為危險廢物對待并且當(dāng)報廢后必須將其送至有資質(zhì)的再循環(huán)工廠。同樣地，汞基源在約185nm產(chǎn)生發(fā)射譜線，這導(dǎo)致臭氧產(chǎn)生；臭氧是腐蝕性的并且吸收UV光， 同樣也是有毒的。UV LED是無汞固態(tài)源并且可以被制造為不具有小于約200nm的發(fā)射。除了是無汞的，UV LED具有一些超越燈源的明顯優(yōu)勢。燈體積大并且需要線路電壓，這在POU 系統(tǒng)中是不適宜的，其中在該單元設(shè)置的地方線路電壓并不總是可得的。同樣，汞燈具有與燈密封體中等離子體的產(chǎn)生有關(guān)的啟動延遲時間，所述等離子體又加熱惰性氣體，所述惰性氣體之后使汞蒸發(fā)以使汞和等離子體離子碰撞并激發(fā)Hg以發(fā)射光。與此相反，可以即刻開啟UV LED并操作于非常快的開/關(guān)工作循環(huán)中以增加其壽命。關(guān)于本發(fā)明的示意性積分球?qū)嵤┓桨?，積分球典型地被光學(xué)科學(xué)家和光譜學(xué)工作者用于(1)從具有隨機(jī)輻射方向模式的光源有效地收集光以及( 用所收集的光建立發(fā)散光源。這通過來自積分球的高散射內(nèi)壁的多次反射完成，所述內(nèi)壁固有反光或者被涂布有朗伯(Lambertian)散射材料。在一些情況下，收集是重要的，例如在照明燈泡(light bulb)的表征中。在其它情況中，目的是建立發(fā)散光源，例如用于光譜學(xué)或光化學(xué)應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，積分球的內(nèi)部容積被保持的盡可能空，通常僅含有空氣。因為高散射的內(nèi)壁， 以及所得到的路徑長度增益，數(shù)人最近提出使用積分球作為增益樣品架用于吸收光譜學(xué)， 并且作為用于表征樣品的產(chǎn)品，例如已經(jīng)使用該原理表征海水或湖水。在操作期間，當(dāng)填充有基本上或部分地透明的媒質(zhì)，例如空氣(或水)，積分球內(nèi)部的光強(qiáng)度在各處都相同，不依賴于方向。這是積分球的一個特征，條件是與積分球的內(nèi)表面積相比光源(或源)的面積是小的。結(jié)合本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，使含有非常小量的細(xì)菌等的流體流過充滿輻射的積分球。下列系列的簡單計算表明，如果控制流體(例如水)的停留時間，那么可以使用相對小的數(shù)量的可商購的UV LED等結(jié)合適當(dāng)設(shè)計的積分球流動單元為所述水消毒。UV LED是相對新的新興技術(shù)，并且理想地適合于最優(yōu)化地使用積分球，因為與標(biāo)準(zhǔn)尺寸(例如2英寸半徑)的球的內(nèi)表面相比它們是小的(例如數(shù)平方微米)。早期的UV 光源，如汞放電燈等，可能不能與積分球流動單元以這種方式有效地結(jié)合，除了別的考慮因素以外，歸因于它們大的形狀因數(shù)。廚房水槽的標(biāo)準(zhǔn)最大流率，例如，為
權(quán)利要求
1.一種用于對流體進(jìn)行消毒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和一個或多個出口，其中所述流動單元配置為從所述一個或多個入口通過所述流動單元的內(nèi)部至所述一個或多個出口部交換流體；和一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在所述流動單元周圍，其中所述一個或多個點輻射源可操作用于向所述流體遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流動單元包括積分空腔、積分橢球和積分球中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個點輻射源包括以下各項中的一種或多種一個或多個半導(dǎo)體光源、一個或多個發(fā)光二極管光源、一個或多個紫外光源和一個或多個深紫外光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流動單元的所述內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射，使得輻射強(qiáng)度在所述流動單元的整個內(nèi)部均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)，所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)安置在所述流動單元的內(nèi)部，用于選擇性地調(diào)節(jié)所述流動單元中通過的所述流體的流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括安置在所述流動單元的所述內(nèi)表面的至少一部分上的光催化材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括安置在所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)的表面的至少一部分上的光催化材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括可操作用于選擇性地啟動/停止所述一個或多個點輻射源的控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括可操作用于選擇性地控制所述流體在所述流動單元內(nèi)部的停留時間的控制器。
10.一種用于對流體進(jìn)行消毒的方法，所述方法包括提供流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和一個或多個出口，其中所述流動單元配置為從所述一個或多個入口通過所述流動單元的內(nèi)部至所述一個或多個出口部交換流體；和提供一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在所述流動單元周圍，其中所述一個或多個點輻射源可操作用于向所述流體遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述流動單元包括積分空腔、積分橢球和積分球中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述一個或多個點輻射源包括以下各項中的一種或多種一個或多個半導(dǎo)體光源、一個或多個發(fā)光二極管光源、一個或多個紫外光源和一個或多個深紫外光源。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述流動單元的所述內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述流體的輻射，使得輻射強(qiáng)度在所述流動單元的整個內(nèi)部均勻。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括提供一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)，所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)安置在所述流動單元的內(nèi)部，用于選擇性地調(diào)節(jié)所述流動單元中通過的所述流體的流動。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括提供安置在所述流動單元的所述內(nèi)表面的至少一部分上的光催化材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括提供安置在所述一個或多個機(jī)械擋板或攪拌機(jī)構(gòu)的表面的至少一部分上的光催化材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括提供可操作用于選擇性地啟動/停止所述一個或多個點輻射源的控制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括提供可操作用于選擇性地控制所述流體在所述流動單元內(nèi)部的停留時間的控制器。
19.一種用于對流體進(jìn)行消毒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和一個或多個出口，其中所述流動單元配置為從所述一個或多個入口通過所述流動單元的內(nèi)部至所述一個或多個出口部交換包含生物污染物的流體；和一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在所述流動單元周圍，其中所述一個或多個點輻射源可操作用于向所述生物污染物遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述生物污染物的輻射；并且其中所述流動單元的所述內(nèi)表面可操作用于反射由所述一個或多個點輻射源遞送到所述生物污染物的輻射，使得輻射強(qiáng)度在所述流動單元的整個內(nèi)部均勻。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述流動單元包括積分空腔、積分橢球和積分球中的一種或多種。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個點輻射源包括以下各項中的一種或多種一個或多個半導(dǎo)體光源、一個或多個發(fā)光二極管光源、一個或多個紫外光源和一個或多個深紫外光源。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括安置在所述流動單元的所述內(nèi)表面的至少一部分上的光催化材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于對流體進(jìn)行消毒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流動單元，所述流動單元包括一個或多個入口和出口，配置為從一個或多個入口通過流動單元的內(nèi)部至一個或多個出口交換含有生物污染物的流體；和一個或多個點輻射源，所述一個或多個點輻射源安置在流動單元周圍，可操作用于向生物污染物遞送輻射；其中所述流動單元的內(nèi)表面反射由一個或多個點輻射源遞送到所述生物污染物的輻射；并且其中流動單元的內(nèi)表面反射由一個或多個點輻射源遞送到所述生物污染物的輻射，使得輻射強(qiáng)度在所述流動單元的整個內(nèi)部均勻。在一個示意性實施方案中，流動單元是積分球。任選地，光催化材料安置在流動單元的內(nèi)表面的至少一部分上。
文檔編號B01D15/00GK102281933SQ200980154776
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者托馬斯·安德魯·施梅達(dá)克, 愛德華·布里頓·斯托克斯, 珍妮弗·戈德溫·帕甘 申請人:北卡羅來納大學(xué)夏洛特分校, 點式度量技術(shù)公司