JP2000126549A - Method and apparatus for decomposing hazardous substance - Google Patents

Method and apparatus for decomposing hazardous substance

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JP2000126549A
JP2000126549A JP10302214A JP30221498A JP2000126549A JP 2000126549 A JP2000126549 A JP 2000126549A JP 10302214 A JP10302214 A JP 10302214A JP 30221498 A JP30221498 A JP 30221498A JP 2000126549 A JP2000126549 A JP 2000126549A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently heat a hazardous substance such as dioxins and the like to its decomposition temperature. SOLUTION: An exhaust gas from an incinerator or the like is irradiated with a CO2 laser beam L. Because a large number of CO2 molecules are included in the exhaust gas, the CO2 molecules are instantly heated by the CO2 laser beam. That is, since the CO2 laser is oscillated when a CO2 molecule falls from a high energy level to a low energy level, light having a same wavelength is absorbed when the molecule rises from the low energy level to the high energy level. A dioxin molecule is adsorbed by incineration ash or the like, and when the CO2 molecule is heated, the CO2 molecule collides with the dioxin molecule and thermal energy possessed by the CO2 molecule is transferred to the dioxin molecule so that the dioxin molecule is effectively heated and decomposed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ゴミ焼却炉等からの排
出ガス中に含まれるダイオキシン等の有害物質を分解す
る有害物質の分解方法およびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for decomposing harmful substances such as dioxins contained in exhaust gas from refuse incinerators and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機塩素系化学物質のダイオキシンは、
一般の焼却炉でゴミ、特に塩化ビニール等のプラスチッ
ク類を焼却した際に発生する。このダイオキシンは非常
に毒性が強い物質で、土や農作物を介して、或いは川や
海を介して生物に蓄積され、食物連鎖により次第に濃縮
されて人間の体内に入る危険性がある。また大気中に飛
散されると、生物がこれを直接吸ってその体内に蓄積さ
れる危険性もある。このため、ダイオキシンの排出を抑
制する実用的な技術の確立が緊急の課題となっている。
従来技術としては、排出ガスと接するハニカムからの放
射熱によってこれを通過する排出ガスを加熱してダイオ
キシンを分解するようにしたもの(特開平6−1176
98号公報)や、エキシマレーザを有害ガスに照射して
その有害物質を分解するようにしたもの(特開平7−8
745号公報)が提案されている。
2. Description of the Related Art Dioxins, which are organochlorine chemicals, are:
Occurs when garbage, especially plastics such as vinyl chloride, is incinerated in general incinerators. This dioxin is a very toxic substance, which accumulates in living organisms through soil and agricultural products, or through rivers and the sea, and has a risk of being gradually concentrated by the food chain and entering the human body. In addition, there is a danger that the creatures will directly inhale and accumulate in the body if scattered in the atmosphere. For this reason, the establishment of a practical technique for suppressing the emission of dioxin is an urgent issue.
As a prior art, dioxin is decomposed by heating exhaust gas passing therethrough by radiant heat from a honeycomb in contact with the exhaust gas (Japanese Patent Laid-Open No. 6-1176).
No. 98) or a method in which a harmful gas is irradiated with an excimer laser to decompose the harmful substance (Japanese Patent Laid-Open No. 7-8 / 1995).
745) has been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前者の技
術は、ハニカムからの放射熱によってこれを通過する排
出ガスを加熱するようにしているため、排出ガスの流通
速度を早くすることができず、また装置が大型化すると
いう問題点があった。また後者は、エキシマレーザを用
いているのでダイオキシンを直接分解するという点では
有利であるが、非常に高出力が求められるためにコスト
の面では実用的ではない。このような事情に鑑み、本発
明は、排出ガス中にCO2 分子が含まれていることに着
目し、これをCO2 レーザ光により効率的に加熱するこ
とにより、ダイオキシン等の有害物質をその分解温度ま
で加熱することができるようにした有害物質の分解方法
およびその装置を提供するものである。
However, in the former technique, since the exhaust gas passing through the honeycomb is heated by the radiant heat from the honeycomb, the flow rate of the exhaust gas cannot be increased. There is a problem that the device becomes large. The latter is advantageous in that it directly decomposes dioxin since it uses an excimer laser, but is not practical in terms of cost because it requires a very high output. In view of such circumstances, the present invention focuses on the fact that CO 2 molecules are contained in exhaust gas, and by heating this efficiently with CO 2 laser light, harmful substances such as dioxin can be eliminated. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for decomposing harmful substances that can be heated to a decomposition temperature.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明方法は、
焼却炉等からの排出ガスにCO2 レーザ光を照射してダ
イオキシン等の有害物質の分解温度まで加熱して、該排
気ガス中に存在する有害物質を分解することを特徴とす
るものである。また本発明装置は、焼却炉等からの排出
ガスが流通する排気ダクトと、該排気ダクト内にCO2
レーザ光を照射して、該排気ダクトをCO2 レーザ光で
閉鎖させるCO2 レーザ発振器とを備えることを特徴と
するものである。
That is, the method of the present invention comprises:
It is characterized in that exhaust gas from an incinerator or the like is irradiated with CO 2 laser light to heat it to the decomposition temperature of harmful substances such as dioxin, thereby decomposing harmful substances present in the exhaust gas. In addition, the apparatus of the present invention includes an exhaust duct through which exhaust gas from an incinerator or the like flows, and a CO 2 gas inside the exhaust duct.
Is irradiated with a laser beam, it is characterized in that and a CO 2 laser oscillator for closing the exhaust duct in a CO 2 laser beam.

【0005】[0005]

【作用】本発明によれば、排出ガス中には一般に多量の
CO2 分子が含まれているので、この排出ガスにCO2
レーザ光を照射すれば極めて効率よくCO2 分子を加熱
することができ、それによってダイオキシン等の有害物
質をその分解温度まで加熱して、効率よく分解すること
ができる。
According to the present invention, since generally contains a large amount of CO 2 molecules in the exhaust gas, CO 2 in the exhaust gas
By irradiating a laser beam, CO 2 molecules can be heated very efficiently, and thereby harmful substances such as dioxin can be heated to the decomposition temperature and decomposed efficiently.

【0006】[0006]

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図1において、排気ダクト1は上下方向に配設して
あり、その下部は図示しないゴミ焼却炉等に接続し、ま
た上部は排気出口に連通している。そして上記ゴミ焼却
炉等からの排出ガスは、図1の矢印で示してあるよう
に、排気ダクト1中を下方から上方へ流れるようになっ
ている。上記排気ダクト1は、その上方部分1aと下方
部分1bとは水平断面がほぼ同一断面積を有する長方体
形状となっているが、それらの中間に排出ガスの流路面
積を狭めた絞り部1cを設けている。すなわち図示実施
例では、絞り部1cにおける水平断面のX方向の長さを
上方部分1aと下方部分1bにおける同方向の長さより
もかなり小さくしてある。他方、絞り部1cにおける上
記X方向と直交するY方向の両端部にはブロック2を取
付けてあり(図2参照)それによって絞り部1cにおけ
るY方向の長さは、外面においては上方部分1aおよび
下方部分1bよりも長くなっている。しかしながら、内
部の排出ガスの流通部分においては、絞り部1cと上方
部分1aおよび下方部分1bとでほぼ同一に設定してあ
る。そして上方部分1aと絞り部1cとの間、および絞
り部1cと下方部分1bとの間は、それぞれ三角柱状部
分1d、1eによって連結してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiment. In FIG. 1, an exhaust duct 1 is arranged vertically, a lower portion thereof is connected to a garbage incinerator (not shown), and an upper portion thereof is an exhaust outlet. Is in communication with The exhaust gas from the refuse incinerator or the like flows through the exhaust duct 1 from below to above as indicated by arrows in FIG. The upper part 1a and the lower part 1b of the exhaust duct 1 have a rectangular cross-section with a horizontal cross section having substantially the same cross-sectional area. 1c is provided. That is, in the illustrated embodiment, the length of the horizontal section in the X direction of the narrowed portion 1c is considerably smaller than the length of the upper portion 1a and the lower portion 1b in the same direction. On the other hand, blocks 2 are attached to both ends in the Y direction orthogonal to the X direction in the narrowed portion 1c (see FIG. 2), so that the length of the narrowed portion 1c in the Y direction is equal to the upper portion 1a and the outer surface. It is longer than the lower part 1b. However, in the internal exhaust gas flow portion, the throttle portion 1c, the upper portion 1a, and the lower portion 1b are set to be substantially the same. The upper portion 1a and the narrowed portion 1c and the narrowed portion 1c and the lower portion 1b are connected by triangular prism portions 1d and 1e, respectively.

【0007】上記絞り部1cの外側には、Y方向の延長
線上にCO2 レーザ発振器3を設けてあり、このレーザ
発振器3と絞り部1cに設けたブロック2の上端部とは
水平方向に配設したチューブ4によって連結してある。
そしてレーザ発振器3からのCO2 レーザ光Lはそのチ
ューブ4およびブロック2を介して絞り部1cの内部に
放射することができるようにしている。また、上記絞り
部1cの両端部に設けたブロック2には、図示実施例で
はそれぞれ2つの反射ミラー5を排出ガスの流れ方向に
沿って上下に配置してあり、上記レーザ発振器3からチ
ューブ4を介して絞り部1cの内部に放射されたレーザ
光Lは、それら4つの反射ミラー5によって順次反射さ
れて絞り部1cの内部をジグザグに放射され、最後にビ
ームダンパ6によって吸収されるようになっている。こ
のとき、上記絞り部1cのX方向における排出ガスの通
路幅は、レーザ光Lの幅と実質的に同一か、それよりも
僅かに狭く設定してあり、それによって排気ダクト1を
5本のCO2 レーザ光で5重に閉鎖するようにしてあ
る。したがって絞り部1cを流通する排出ガスは、合計
5本のレーザ光Lの中を流通するようになる。また、各
反射ミラー5およびビームダンパ6は、図示しないがそ
れぞれ水等の冷却媒体によって冷却することができるよ
うにしてある。
A CO 2 laser oscillator 3 is provided outside the aperture 1c on an extension of the Y direction. The laser oscillator 3 and the upper end of the block 2 provided in the aperture 1c are arranged in a horizontal direction. It is connected by the tube 4 provided.
Then, the CO 2 laser beam L from the laser oscillator 3 can be radiated through the tube 4 and the block 2 to the inside of the diaphragm 1c. In the illustrated embodiment, two reflecting mirrors 5 are arranged vertically along the flow direction of the exhaust gas in the blocks 2 provided at both ends of the aperture portion 1c. , The laser light L emitted inside the diaphragm 1c is sequentially reflected by the four reflecting mirrors 5, radiated inside the diaphragm 1c in a zigzag manner, and finally absorbed by the beam damper 6. ing. At this time, the width of the passage of the exhaust gas in the X direction of the throttle portion 1c is set to be substantially the same as or slightly smaller than the width of the laser beam L, whereby the exhaust duct 1 is divided into five exhaust ducts. It is closed five times by CO 2 laser light. Therefore, the exhaust gas flowing through the throttle portion 1c flows through a total of five laser beams L. Although not shown, each of the reflection mirrors 5 and the beam dampers 6 can be cooled by a cooling medium such as water.

【0008】次に、上記排出ガス中には一般に焼却時に
出る灰やタール等の物質が存在しているため、上記反射
ミラー5やビームダンパ6をそれらから保護する必要が
ある。そのため、図2に示すように、上記ブロック2
に、レーザ光Lの通路の両側位置で、かつ各反射ミラー
5に隣接させてエア通路7を形成するとともに、各エア
通路7に互いに向き合わせて、かつ若干排気ダクト1に
向けて噴射穴7aを形成している。したがって噴射穴7
aからレーザ光Lの通路内に噴射されるドライエアはそ
の部分でレーザ光Lの通路を塞ぐエアカーテンを形成
し、それによって排出ガスが反射ミラー5に接触するの
を防止するようにしている。また、図示しないがブロッ
ク2とチューブ4との接続部分にも同様にエアカーテン
を形成するようにしてあり、それによって排出ガスがチ
ューブ4内に侵入することがないようにしている。
Next, since the exhaust gas generally contains substances such as ash and tar generated during incineration, it is necessary to protect the reflection mirror 5 and the beam damper 6 therefrom. Therefore, as shown in FIG.
In addition, air passages 7 are formed at both sides of the passage of the laser beam L and adjacent to the respective reflection mirrors 5, and the injection holes 7a are opposed to the respective air passages 7 and slightly toward the exhaust duct 1. Is formed. Therefore, the injection hole 7
The dry air injected into the passage of the laser light L from the portion a forms an air curtain that blocks the passage of the laser light L at that portion, thereby preventing the exhaust gas from coming into contact with the reflection mirror 5. Although not shown, an air curtain is similarly formed at a connection portion between the block 2 and the tube 4 so that the exhaust gas does not enter the tube 4.

【0009】以上の構成において、CO2 レーザ発振器
3からCO2 レーザ光Lを放射させた状態で排気ダクト
1内に排出ガスを流通させれば、該排出ガスは排気ダク
ト1の絞り部1cを流通する際に、上述したように合計
5本のレーザ光L中を流通するようになる。すると、排
出ガス中には一般に多量のCO2 分子が含まれているの
で、レーザ光LによってCO2 分子は瞬時に加熱される
ようになる。すなわち、CO2 レーザはCO2 分子がエ
ネルギーの高いレベルから低いレベルに落ちたときに発
振されるものなので、逆に低いレベルから高いレベルに
上がるときには同じ波長の光りを吸収することになるか
らである。そしてダイオキシン分子は焼却灰等に吸着し
ており、特に排出ガス中ではCO 2 分子の量が多いの
で、CO2 分子が加熱されるとCO2 分子がダイオキシ
ン分子に衝突することによってCO2 分子の有する熱エ
ネルギが移乗してダイオキシン分子も効果的に加熱され
ることになる。そして一般に、ダイオキシンを約850
℃以上に加熱すれば、これを分解することができる。特
に本実施例では、排出ガスをレーザ光によって多重(5
回)に照射することができるので、ダイオキシンを確実
に分解することができる。
In the above configuration, CO 2Two Laser oscillator
3 to COTwo Exhaust duct while emitting laser light L
1 through the exhaust gas, the exhaust gas
As described above, when flowing through the narrowed portion 1c of
The laser beam L flows through the five laser beams L. Then,
In general, a large amount of COTwo Contains molecules
And CO by laser light LTwo Molecules are instantly heated
Become like That is, COTwo Laser is COTwo The molecule is d
Fired when energy drops from a high level to a low level
On the contrary, from low level to high level
Does going up absorb light of the same wavelength?
It is. And dioxin molecules are adsorbed on incineration ash etc.
Especially in the exhaust gas. Two The amount of molecules is high
And COTwo When molecules are heated, COTwo The molecule is dioxy
CO2 by colliding with the moleculeTwo Heat of molecules
The energy is transferred and the dioxin molecules are also effectively heated.
Will be. And generally, dioxin is about 850
If heated above ℃, it can be decomposed. Special
In this embodiment, the exhaust gas is multiplexed by laser light (5
Dioxin)
Can be decomposed into

【0010】図3は本発明の第2実施例を示したもの
で、本実施例では上記実施例における絞り部1cを省略
し、排気ダクト11を単純な直方体形状としている。そ
してこの場合には排出ガスの流通面積が大きくなるの
で、複数の反射ミラー15とビームダンパ16とを排出
ガスの流れ方向と交差する水平方向に配置し、CO2
ーザ発振器13からのレーザ光Lを水平面内で反射させ
るようにしている。これにより排気ダクト11内におけ
る排出ガスの通路の一断面をレーザ光Lで閉鎖して、排
出ガスが必ずレーザ光Lを通過するようにしている。そ
の他の構成は、第1実施例と同様に構成してある。本実
施例においても、排出ガスをレーザ光Lによって加熱す
ることによって、ダイオキシンを分解することができ
る。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the throttle portion 1c in the above embodiment is omitted, and the exhaust duct 11 has a simple rectangular parallelepiped shape. In this case, since the flow area of the exhaust gas becomes large, the plurality of reflecting mirrors 15 and the beam dampers 16 are arranged in a horizontal direction intersecting the flow direction of the exhaust gas, and the laser light L from the CO 2 laser oscillator 13 is emitted. The light is reflected in the horizontal plane. Thereby, one cross section of the passage of the exhaust gas in the exhaust duct 11 is closed by the laser light L so that the exhaust gas always passes through the laser light L. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Also in the present embodiment, dioxin can be decomposed by heating the exhaust gas with the laser beam L.

【0011】図4は本発明の第3実施例を示したもの
で、本実施例ではブロック22に設けたレーザ光Lの通
路の一側のみにエア通路27を形成し、該エア通路27
からのドライエアを噴射穴27aからレーザ光Lの通路
内に噴射することができるようにしている。そしてレー
ザ光Lの通路の他側には、上記噴射穴27aから噴射さ
れたドライエアを回収する回収通路28を形成し、この
回収通路28で回収したドライエアおよび排出ガスは、
図示しない通路を介して排気ダクト21の上流側、すな
わちレーザ光Lの照射位置よりも上流側に供給すること
ができるようにしている。このような構成によっても、
噴射穴27aから噴射されたドライエアによってエアカ
ーテンを形成することができ、このエアカーテンによっ
て排出ガスが反射ミラー25に接触するのを防止するこ
とができる。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, an air passage 27 is formed only on one side of the passage of the laser beam L provided in the block 22.
From the nozzle hole 27a into the passage of the laser beam L. On the other side of the path of the laser beam L, a recovery path 28 for recovering the dry air injected from the injection hole 27a is formed. The dry air and the exhaust gas recovered in the recovery path 28 are
The laser beam L can be supplied to the upstream side of the exhaust duct 21 via a passage (not shown), that is, to the upstream side of the irradiation position of the laser beam L. With such a configuration,
An air curtain can be formed by the dry air injected from the injection hole 27a, and the exhaust gas can prevent the exhaust gas from coming into contact with the reflection mirror 25.

【0012】なお、図示しないが複数のCO2 レーザ発
振器を設けることができる。そしてCO2 レーザ発振器
は焼却炉のすぐ下流側位置に設けてもよく、或いは焼却
炉の下流側に設けられる集塵機の下流側に設けてもよ
い。両方に設けてもよいが、焼却炉のすぐ下流側位置は
排出ガスが高温なので、この部分に設ける方が効率がよ
い。また、上記実施例ではダイオキシンの分解について
説明したが、それに限定されるものではなく、PCBや
フロン等の他の有害物質の分解にも有効である。
Although not shown, a plurality of CO 2 laser oscillators can be provided. The CO 2 laser oscillator may be provided immediately downstream of the incinerator or downstream of a dust collector provided downstream of the incinerator. Although both may be provided, since the exhaust gas has a high temperature immediately downstream of the incinerator, it is more efficient to provide the exhaust gas in this portion. In the above embodiment, the decomposition of dioxin has been described, but the present invention is not limited to this, and is effective for decomposing other harmful substances such as PCB and chlorofluorocarbon.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、排出ガ
ス中に含まれるCO2 分子をCO2 レーザ光によって極
めて効率よく加熱することができ、したがってダイオキ
シン等の有害物質をその分解温度まで効率よく加熱する
ことができるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, CO 2 molecules contained in exhaust gas can be extremely efficiently heated by a CO 2 laser beam, so that harmful substances such as dioxin can be decomposed at the decomposition temperature. Thus, the effect that heating can be performed efficiently is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部の拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.

【図3】本発明の第2実施例を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例を示す要部の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、21…排気ダクト 1c…絞り部 2、22…ブロック 3、13…CO2
ーザ発振器 5、15、25…反射ミラー 7、27…エア通路 7a、27a…噴射穴
1, 11, 21 ... exhaust duct 1c ... throttle portion 2, 22 ... Block 3, 13 ... CO 2 laser oscillator 5, 15, 25 ... reflecting mirror 7, 27 ... air passage 7a, 27a ... injection hole

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 焼却炉等からの排出ガスにCO2 レーザ
光を照射してダイオキシン等の有害物質の分解温度まで
加熱して、該排気ガス中に存在する有害物質を分解する
ことを特徴とする有害物質の分解方法。
An exhaust gas from an incinerator or the like is irradiated with CO 2 laser light to heat the exhaust gas to a decomposition temperature of harmful substances such as dioxin to decompose harmful substances present in the exhaust gas. How to decompose harmful substances.
【請求項2】 焼却炉等からの排出ガスが流通する排気
ダクトと、該排気ダクト内にCO2 レーザ光を照射し
て、該排気ダクトをCO2 レーザ光で閉鎖させるCO2
レーザ発振器とを備えることを特徴とする有害物質の分
解装置。
Wherein an exhaust duct where the exhaust gas from the incinerator or the like flows, by irradiating CO 2 laser beam in the exhaust duct, CO 2 for closing the exhaust duct in the CO 2 laser beam
An apparatus for decomposing harmful substances, comprising: a laser oscillator.
【請求項3】 上記排気ダクトは排出ガスの流路面積を
狭めた絞り部を備え、この絞り部の幅は上記CO2 レー
ザ光の幅と実質的に同一かそれよりも狭いことを特徴と
する請求項2に記載の有害物質の分解装置。
3. The exhaust duct according to claim 1, wherein the exhaust duct includes a throttle portion having a reduced flow path area for the exhaust gas, and the width of the throttle portion is substantially equal to or smaller than the width of the CO 2 laser beam. The apparatus for decomposing harmful substances according to claim 2.
【請求項4】 上記排気ダクトの絞り部に、排出ガスの
流れ方向に沿って複数の反射ミラーが設けられ、上記C
2 レーザ発振器からのCO2 レーザ光は各反射ミラー
で反射されて、排気ダクトを複数本のCO2 レーザ光で
多重に閉鎖することを特徴とする請求項3に記載の有害
物質の分解装置。
4. A plurality of reflection mirrors are provided in a throttle portion of the exhaust duct along a flow direction of exhaust gas, and a plurality of reflection mirrors are provided.
CO 2 laser light from the O 2 laser oscillator is reflected by the reflection mirror, the device for decomposing harmful substances according to claim 3, characterized in that closing the multiple exhaust ducts by a plurality of CO 2 laser light .
【請求項5】 上記排気ダクトに、排出ガスの流れ方向
と交差する方向に複数の反射ミラーが設けられ、上記C
2 レーザ発振器からのCO2 レーザ光は各反射ミラー
で反射されて、複数本のCO2 レーザ光で該排気ダクト
の一断面を閉鎖することを特徴とする請求項2に記載の
有害物質の分解装置。
5. A plurality of reflecting mirrors are provided in said exhaust duct in a direction intersecting with a flow direction of exhaust gas,
The CO 2 laser beam from the O 2 laser oscillator is reflected by each reflection mirror, and a cross section of the exhaust duct is closed by a plurality of CO 2 laser beams. Disassembly device.
【請求項6】 上記反射ミラーの近傍にエアカーテンを
形成するエアの噴射穴を設けたことを特徴とする請求項
4又は請求項5に記載の有害物質の分解装置。
6. An apparatus for decomposing harmful substances according to claim 4, wherein an air injection hole for forming an air curtain is provided near said reflection mirror.
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WO2022003496A1 (en) * 2020-07-01 2022-01-06 Francesco Zanata Apparatus for the sterilization of ambient air by means of a laser rays filter
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