CN101094694A - 用光活化半导体灭活分散在气体介质中的生物制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法，该方法包括用光活化半导体(尤其是光活化氧化钛)处理所述气流的步骤。本发明还涉及用于实施所述方法的设备，以及用于净化包含有害、有毒或致病生物制剂(如细菌)的气体介质的方法。
Description
技术领域
本发明涉及包含生物物种的气体介质的净化，尤其是被细菌或病毒污染的空气的处理。
背景技术
在涉及气流输送的许多领域中会发现可被证实为或多或少长期有害或有毒的悬浮态生物物种。例如，尤其可以提及气候控制系统的空气或来自通风冷却塔的空气，其中含有悬浮的水细小滴(气溶胶)，该细小滴中可能含有有害细菌如军团菌(Legionella)属的哪些细菌，如能够引起军团菌病的嗜肺军团菌(legionella pneumphilia)。被污染的气流的另一个实例是在医院内循环的空气气流，其会携带能够导致医院感染的病毒或细菌。更一般地来说，存在于任何限定环境中的空气或具有高人口密度的环境中的空气都会携带或多或少量的细菌、病毒或孢子类的生物物种，这些生物物种都是希望被去除的。
目前，为了进行此类污染气体介质的净化，提出的大部分解决方案都需要相对昂贵和/或复杂的实施程序，且它们通常也不足够有效。
在这方面，目前已经提出了用于气流过滤的系统。特别是由于其设法俘获的生物物种通常都非常小，因此这类过滤系统通常具有高成本。此类过滤系统还有一个缺点就是需要较经常地进行更换。
除过滤系统之外，还提出了其它用于处理气体介质的方法，如热处理或化学消毒剂处理。但这些方法是不利的，因为它们通常意味着在处理操作期间所涉及的区域是不可用的。此外，某些生物物种(尤其是嗜肺军团菌的某些菌种)被发现对此类热或化学处理操作有抵抗性。
近来，特别是在专利申请WO 97/09703和EP 978690中描述了通过与在UV下活化的光催化剂接触来消灭微生物的方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于处理上述气流的方法，该方法是低成本的，易于实施并与目前已知的净化方法等效或更加有效。
为此目的，根据第一方面，本发明涉及一种用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法，该方法包括使所述气体介质与光活化半导体材料在反应器中接触的步骤，该反应器的内表面包括以围绕线的螺旋形式布置的多个突出部分(saillie)，所述光活化半导体材料以在所述反应器的内表面上，至少在所述突出部分上的沉积物的形式使用。优选地，用于此目的的光活化半导体材料是光活化氧化钛(oxyde de titane)。
根据一个特别有利的实施方案，本发明的方法在一种设备中进行，该设备包括：
(i)所述反应器，这种反应器包括：
-内表面，该内表面界定沿着线延伸的通道，所述内表面包括以围绕所述线的螺旋形式布置的多个突出部分，
-适于将包含分散的生物制剂的气体介质引入该通道中的入口，和
-适于在处理后排出介质的出口，所述反应器包括沉积在其内表面的突出部分上的所述半导体材料沉积物，和
(ii)所述半导体材料沉积物的辐照装置，该装置在包含生物制剂的气体介质的存在下光活化沉积的半导体材料。
本发明人现在已经证明，在反应器内表面以螺旋方式布置的突出部分上的光活化TiO2类型的半导体材料沉积物能够以特别有效的方式灭活生物制剂。
反应器内表面上突出部分的存在尤其具有增加反应器内表面积的优点，这使得能够增加氧化钛类型的半导体材料与气体介质中的生物制剂之间的交流表面。
而且，这些突出部分还进一步允许更大量的氧化钛类型的半导体材料沉积在反应器的内表面上。因此，例如当半导体材料的沉积通过在该反应器的内表面上沉积该材料的颗粒分散体并且之后进行干燥来进行时(在实践中情况常常如此)，突出部分的存在会导致表面“粗糙度”，这会增加可沉积在反应器内表面上的氧化钛类型的半导体材料的量。
此外，上述突出部分的存在还允许整个气流与存在于反应器内表面上的氧化钛接触，尤其是通过在反应器内部形成湍流状态(或至少为非层流状态)，这进一步提高了生物制剂和光活化氧化钛接触的可能性。
此外，该突出部分以螺旋形式的特定布置使得能够限制反应器内部的摩擦损失(pertes de charge)，同时保持高水平的气流中的生物制剂与光活化氧化钛的接触可能性。事实上，本发明人现在已经证明，反应器内表面上的突出部分的这种围绕线的螺旋形式的布置使得能够达到低摩擦损失和生物制剂与光活化半导体材料的高接触可能性之间的理想折衷。
在本发明的含义中，“生物制剂”是指具有生物特性的实体，通常具有小尺寸，典型地在0.05μm(微米)至10μm(微米)之间，并能够被气流携带。因此，根据本发明方法灭活的生物制剂尤其可以是细菌(例如军团菌属的细菌，如嗜肺军团菌)、病毒、孢子、真菌或这些实体的混合物。
在本发明的含义中，术语“灭活的生物制剂”是指已经失去生物活性的上述制剂，尤其是指已经失去其复制(或繁殖)能力的试剂。
特别地，根据本发明的含义，“灭活的细菌”是指在合适的介质中培养之后不能生长成菌落的细菌。因此，下列情况被认为是“灭活的细菌”：
-“死”细菌(典型地，检测不到呼吸现象的细菌)；和
-虽然活着，但在培养后不能生长的细菌。
通常，本发明的方法针对包含有害、有毒或致病生物制剂的气体介质进行。如果必要，该灭活大都涉及到剥夺该制剂的有害、有毒或致病特性，特别是通过抑制它们的复制(繁殖)能力来进行。
上述生物制剂分散于其中的“气体介质”通常是空气，但也可任选地是被生物制剂污染的其它气体。然而，尤其是为了获得净化方法的足够效力，优选该气体介质包含氧。
根据一个特定实施方案，包含分散态生物物种的气体介质是包含液体细小滴(通常是水小滴)的气溶胶的形式，所述小滴分散于气体介质中，而该生物制剂全部或部分地存在于这些小滴中。
因此，例如，根据本发明方法处理的气体介质可以是一种气溶胶，其中包含空气作为分散气体介质，并且包括含细菌和/或病毒的水小滴，这些细菌和/或病毒可以是例如军团菌属的细菌，如嗜肺军团菌。
根据另一个实施方案，该生物物种原样简单地分散在气体介质中。根据这个实施方案，被处理的气体介质可以是例如包含悬浮的病毒、孢子和/或真菌的空气，这些物种任选地沉积在特定的载体上，比如灰尘或砂粒上。
无论生物制剂的特性和气体介质如何，本发明的灭活方法都是通过让包含生物制剂的气体介质与光活化半导体材料接触来进行，该光活化半导体材料优选是光活化氧化钛。
根据本发明，术语“半导体材料”是指这样的材料，在该材料中电子状态具有包含被禁带隔开的价带和导带的谱带，并且其中导致电子从价带到导带所需的能量优选为1.5eV-4eV。此类半导体材料尤其可以包括氧化钛，或其它金属氧化物如WO3、ZnO或SnO2，或金属硫化物如CdS、ZnS或WS2，或其它化合物如GaAs、GaP、CdSe或SiC。根据本发明，优选使用氧化钛，其能产生特别令人满意的结果。
在本发明的含义中，术语“光活化半导体材料”是指已受到辐射的上述类型的半导体材料，该辐射包含光子，该光子所具有的能量大于或等于促进电子从价带到达导带所需的能量(该能量被称作价带和导带之间的“隙”)。
特别地，在本发明的含义中，“光活化氧化钛”因而是指已受到辐射的氧化钛，该辐射包含光子，该光子所具有的能量大于或等于促进电子从价带到达导带所需的能量，典型地，该辐射包含的光子所具有的能量大于3eV，优选大于3.2eV，尤其是包含小于或等于400nm，例如小于或等于380nm波长的辐射。此类辐射尤其可包括由被称作“黑光”灯的那类紫外辐射灯所提供的辐射。
众所周知，在上述类型的辐射作用下，在光活化半导体材料中，尤其是在光活化氧化钛中，会产生电子/空穴对(“空穴”是电子“跳跃”到导带时在价层留下的电子空缺)，这会给光活化半导体材料赋予显著的氧化还原性能。这些氧化还原性能在光活化氧化钛的情况下是特别突出的，并且有利地用于许多氧化钛光催化应用中。
本发明人现在已经发现，虽然生物制剂在气体介质中很分散，但光活化半导体材料如光活化氧化钛仍具有足够的活性来灭活这些生物制剂。在本发明中特别令人惊讶地发现，本发明的方法可以有效地处理非常稀的气体介质，也就是包含小于10-3生物制剂/cm3或小于10-4生物制剂/cm3的气体介质。此外，还发现光活化氧化钛类型的光活化半导体材料的活性还足以有效处理高生物制剂含量的气体介质，例如包含大于1生物制剂/cm3，甚至在大多数情况下大于10生物制剂/cm3的气体介质，甚至是在高速气流情况下，例如约1-10升/分钟。因此，本发明的方法通常能够有效处理典型地包含10-4-10生物制剂/cm3的气体介质，例如包含5×10-3-5生物制剂/cm3的气体介质，尤其是包含10-4-0.1生物制剂/cm3的稀介质或包含0.1-10生物制剂/cm3的浓介质。
不受任何特定理论的束缚，本发明人的研究结果看来表明生物制剂的灭活可能是由光活化半导体材料的高度氧化特性造成的，该光活化半导体材料看来引起生物制剂的光催化降解，这是在那些生物制剂与光活化半导体表面接触时引发的，并且这随后会继续下去，而不必保持半导体与待灭活生物制剂的接触，这使得能够有效处理象气体分散体如气溶胶一样稀的介质。当使用的半导体是氧化钛时，这种现象会相当明显。
在本发明中，为了进一步增加上述氧化机理的效力，可以有利地让光活化半导体材料与其它具有氧化特性的材料一起使用。在本发明中，尤其可以使用基于半导体如氧化钛并进一步包含金属如金或银的材料，这些金属例如以金属形式存在，例如以分散在半导体材料中或沉积在其表面上的颗粒的形式存在。
根据这个特定实施方案，(另外的氧化剂/半导体)的质量比有利地为小于5％，甚至小于3％，其典型范围为0.5-2％。这种另外的氧化剂的存在通常不是必须的，只是为了获得更有效的处理。
此外，本发明人通过观察发现，生物制剂的光催化降解不是非常有选择性的，这就意味着通过与光活化氧化钛类型的光活化半导体接触原则上可以降解任何生物制剂。在实践中，已经发现光活化氧化钛有效地具有非常宽的净化范围。
本发明方法的另一个优点是通过光活化氧化钛类型的光活化半导体能够很简单、便宜地获得特别有效的光催化降解，因为其只需要具有相对低能量辐射的辐照。因而，就氧化钛而言，只需要例如约3-3.2eV的辐射能水平，也就是约380-400nm的波长。如果半导体材料被掺杂(例如，掺杂有金属如铬或基于N、S或C的化合物)或将半导体材料与发色剂(例如，蒽或炭疽杆菌(anthracine))结合使用，则光活化所需的能量还可以进一步降低。在这种情况下，非常低活化能水平就可足以光活化所述材料，并且可对应于例如大于或等于500nm，例如大于或等于550nm的波长。
氧化钛的辐照通常通过在包含近紫外区辐射水平的辐射作用下进行，例如，通过太阳光或钠汽灯或所谓“黑光”灯进行辐照，它们都是可通过低成本获得的辐射水平。此外，应该指出的是，用于光活化TiO2或更一般的半导体的辐射通常是在不存在任何TiO2类型的半导体的情况下所具有的能量不足以单独引起生物制剂灭活的辐射。
换句话说，本发明方法中用于光活化半导体的辐射水平通常其本身的辐射水平并不具有足够引起杀菌效力的能量。因而，本发明方法中用于光活化半导体材料的辐射水平通常具有大于254nm的波长，典型地大于320nm，例如大于或等于350nm。
此外应该强调的是，氧化钛的光活化不需要加热，这使得本发明的方法能够在室温下进行，例如10-30℃。
本发明中使用的半导体材料的精确特征通常对于获得生物制剂灭活的预期效果来说并不是决定性的。
因而，例如就氧化钛而言，本发明方法中可以有效地使用任何商用氧化钛，这也构成了该方法的另一个优点。
尽管如此，根据一个获得良好生物制剂灭活结果的实施方案，本发明方法中使用的氧化钛包含锐钛矿形式的TiO2，优选比率为至少50％。因此，根据这个实施方案，使用的氧化钛可以是例如主要由锐钛矿形式的TiO2构成(即，通常为至少99质量％，优选至少99.5质量％，或至少99.9质量％)。
还发现，使用金红石形式的TiO2也是有利的，因为此种形式的TiO2可以被可见光谱光活化。
根据另一个有利的实施方案，所使用的氧化钛包括锐钛矿形式的TiO2与金红石形式的TiO2以锐钛矿/金红石之比为50/50-99/1，例如70/30-90/10，典型地约80/20所形成的混合物。
此外，尤其是为了优化氧化钛类型的半导体材料与分散在气流中的生物制剂之间的交流，所使用的半导体材料通常有利地具有20-500m2/g的比表面积，优选大于或等于40m2/g，更有利地为至少等于100m2/g，特别是当其中涉及到氧化钛时。这里提及的比表面积是BET比表面积，它根据被称作Brunauer-Emmet-Teller技术的技术通过氮吸附来测定。为此，尤其可以使用本身具有高比表面积的氧化钛或沉积在具有高比表面积的多孔载体(如二氧化硅载体)上的氧化钛。
本发明方法中使用的特别有利的氧化钛是由Degussa公司以P25型TiO2名称出售的氧化钛。
根据处理的气体介质尤其是气体介质的体积和进行处理操作所希望的速率，在本发明中使用的光活化半导体材料可以为各种物理形式。通常，在易于灭活生物制剂的条件下，该氧化钛类型的半导体材料可以以适于用辐射进行辐照的任何形式使用，该辐射具有允许其光活化的波长并且允许光活化状态的氧化钛与待处理生物制剂接触。
在本发明的方法中，所使用的氧化钛类型的半导体材料以在反应器内表面上的固定的状态使用，待处理的气体介质与该改性的表面接触。根据一个特定方法，在其上固定有氧化钛类型的半导体材料的表面可以是这样的表面，在该表面上沉积了具有高比表面积的载体(例如，二氧化硅层)，半导体材料被固定在该载体上。根据另一个实施方案，氧化钛类型的半导体材料能够以沉积物的形式使用，该沉积物通过如下操作获得：在表面上沉积基于氧化钛类型的半导体的颗粒分散体(例如，含水分散体)的薄膜，然后干燥所获得的薄膜。
根据另一个特定方面，本发明还涉及适于实施上述用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法的设备。
这种设备包括反应器，该反应器包括：
-内表面，该内表面界定沿着线延伸的通道，所述内表面包括以围绕所述线的螺旋形式布置的多个突出部分；
-适于将包含分散的生物制剂的气体介质引入该通道中的入口；和
-适于在生物制剂灭活后排出气体介质的出口。
该反应器还包括被固定在其内表面的突出部分上的半导体材料沉积物(优选氧化钛沉积物)作为分散在气体介质中的生物制剂的灭活装置(moyen)，结合了能够在包含生物制剂的气体介质的存在下光活化沉积的氧化钛的氧化钛沉积物的辐照装置。
反应器内表面上存在的基于半导体材料的沉积物优选是选自上述优选氧化钛的氧化钛沉积物。因而，它有利地是包含锐钛矿形式的TiO2或金红石/锐钛矿混合物并具有比表面积为20-500m2/g的氧化钛。该沉积物例如可如下获得：在反应器内表面上沉积基于氧化钛类型的半导体材料的颗粒分散体(例如，含水分散体)的薄膜，然后干燥所获得的薄膜。该沉积物还可以通过干燥在非水溶剂中的分散体的薄膜得到，在该非水溶剂中，使用的半导体是不可溶的。当使用的光活化半导体是氧化钛时，该表面上的氧化钛沉积物可以通过沉积钛酸盐溶液然后对以此方式得到的沉积物进行热处理来获得，这样可以通过钛酸盐前体形成TiO2。
氧化钛类型的半导体材料的沉积物可以是连续的或不连续的，优选是分布于整个反应器内表面的连续固态膜，这样做尤其是为了优化气流和光活化氧化钛之间的交流表面。该沉积物还优选具有0.5μm-100μm的平均厚度，例如1-20μm，该厚度典型地为约5μm。
与这种氧化钛类型的半导体沉积物相关的辐照装置通常是包含能量大于3eV(优选大于3.2eV)的光子的辐射源，例如一种或多种发射波长低于300nm(例如，低于400nm)类型的辐射的灯，例如黑光灯或可见光灯类型的灯。根据一个特定实施方案，使用的辐射源可以是太阳光。通常，这些辐射源都位于反应器的外面。在必要时，为了活化氧化钛，反应器的壁由对所述源发射的至少一部分有效辐射来说是透明的材料构成，即该反应器的壁允许至少一部分具有足以活化氧化钛的能量的辐射通过。为此，通常使用由玻璃(特别是派热克斯玻璃)构成的反应器。
本发明的设备能够有效灭活存在于气流中的生物制剂。尤其考虑到氧化钛在反应器壁上的固定，所使用的反应器的另一个优点是能够在所有位置(即，水平、垂直或倾斜)使用。此外，如果必要，该设备的入口和出口能够调换，从而逆转待处理气流的方向。
特别地，根据待处理气体介质的量和预计的流速，该反应器可预计具有不同的尺寸和几何形状。
反应器内表面上存在的突出部分有利地与反应器壁形成一个整体。当使用由派热克斯玻璃构成的反应器时，尤其易于获得这种突出部分：在此，这些突出部分可以通过反应器壁的热成形形成。
突出部分的数目和几何形状可以在相当大的程度上变化，这特别要考虑所希望的应用和待处理气流的速率。自然地，对于给定的突出部分的几何形状，生物制剂与光活化氧化钛的接触可能性随突出部分数目的增加而增加。同样地，同时，突出部分的存在会引起反应器中的摩擦损失，它会随突出部分数目的增加而逐渐变大，尤其是在大尺寸反应器的情况下。
为了限制这种摩擦损失同时仍保持气流中的生物制剂与光活化氧化钛的高水平接触可能性，除了将突出部分以螺旋方式排列以外，还可以改进突出部分的几何形状和它们在反应器内表面上的布置。在这里，需要指出的是，突出部分可以具有以并流或逆流方式取向的表面。如果希望限制摩擦损失，则优选选择具有以并流方式取向的表面的突出部分。在这里，突出部分可以有利地为圆锥形，这使得在必要时能够逆转反应器中气流的方向，同时保持突出部分的并流取向。
附图说明
下面将结合附图更详细地描述本发明的方法和设备，在附图中：
-图1是根据本发明一个特别有利的实施方案的设备的示意性侧视图；和
-图2是图1所示反应器的示意性剖视图。
具体实施方式
附图的设备1包括由派热克斯玻璃管构成的管式反应器2，该管在其两端收缩形成了入口3和出口4，它们与输送待处理气流的装置(没有在图中示出)相连。反应器2具有内表面2a，它定义了在反应器2中沿入口3和出口4之间的线L延伸的通道。反应器2包括一系列突出部分5，它们有利地(但不是必须地)是基本上圆锥形的，并且它们与反应器2的内表面2a形成一个整体，并且向着反应器2的内侧径向延伸。这些突出部分5可以例如通过对反应器的外表面2b进行冲压，热成形该派热克斯玻璃管得到。突出部分5在外表面2b是凹进的。正如图1中看到的，突出部分5在反应器内表面沿着螺旋线布置。换句话说，这些突出部分以围绕线L的螺旋形式布置。
反应器2在其内表面包括半导体材料沉积物，优选氧化钛沉积物6(没有在图1中示出)，它可以如下获得：在反应器内表面上沉积氧化钛类型的半导体颗粒的含水分散体的薄膜，然后干燥所获得的薄膜，并任选重复这些操作。该薄膜通常具有的厚度约为5μm(微米)，该厚度尤其可以通过改变氧化钛颗粒分散体的起始浓度和沉积/干燥循环的次数而改变。沉积物6特别地覆盖突出部分5。
除反应器2之外，设备1还包括灯7a和7b，它们发出各种类型的辐射，其中包括波长小于或等于400nm，优选小于或等于380nm的辐射(典型地，灯7a和7b可以是UV发射灯(“黑光”型灯)或可见光发射灯，它们以能辐照整个氧化钛沉积物6的方式布置)。在附图中，只示出了两个灯，但在实践中，灯的数目和它们的功率是可以变化的。例如，对于直径为6cm长度为30cm的圆柱形反应器来说，在该反应器周围分布4只8W黑光管型灯(例如，由Philips公司以TL8W-08出售的灯)通常是足够的。
当使用设备1实施本发明的灭活方法时，将包含悬浮的生物制剂的气流经由入口3引入到反应器中。为此，该设备通常在入口3的上游包括注射装置，该装置并没有在附图中示出。除了注射装置之外，该设备还有利地包括用于分流一部分引入的气流的装置，该装置与定性和/或定量分析气流中的生物制剂的装置相连，这些分析装置例如包括收集生物制剂的薄膜。
被引入到反应器中的气流然后与反应器内壁上存在的氧化物沉积物6接触，该沉积物在灯7a和7b提供的辐射的作用下光活化。
生物制剂和光活化氧化钛的接触主要发生在突出部分5的上表面8的区域。考虑到这些突出部分的基本上圆锥形的形状，突出部分的上表面8以并流的方式取向，从而限制了摩擦损失。需要指出的是，反应器具有优异的对称性，并且其可以逆转气流的方向进行使用(即，调换入口和出口)，而保持相同的优点。
突出部分5以螺旋方式布置还可以限制反应器中的摩擦损失，尤其是对于大尺寸反应器来说。突出部分的这种特定构成还导致了能引起气流搅动的气流对流运动，从而使得悬浮存在的各种生物制剂与光活化沉积物6接触。
考虑到这些条件，设备1能被有效地用于气流流速典型地为1-10升/分钟的生物制剂灭活方法。
因而，在反应器的出口4，通常收集到其中大部分生物制剂被灭活的气流。
设备1可以在出口4下游包括用于分流一部分被排出气流的装置，该装置与定性和/或定量分析气流中的生物制剂的装置相连，类似于可在入口3上游存在的装置。
本发明的方法，尤其是当其通过上面详细描述的设备来实施时，已经发现其对包含有害、有毒或致病生物制剂的气体介质的净化是非常有效的。
根据另一个方面，这个用途构成了本发明的另一个目的。
根据下面的说明性实施例，可以进一步领会本发明的各种特征和优点。
实施例
采用具有下列特征的附图1和2所示设备处理包含大肠杆菌细菌的各种气溶胶：
-反应器直径：6cm
-反应器长度：30cm
-使用的氧化钛：Degus sa公司出售的P25型TiO2(金红石/锐钛矿之比为20/80的氧化钛)，其以沉积物的形式存在于反应器中，具有约为5μm的平均厚度和50m2/g的BET
-使用的灯：4只由Philips公司出售的TL8W-08型UV辐射灯(黑光管)，每个具有8W的功率，它们朝向反应器，并在离反应器壁3cm处绕反应器布置。
形成基于包含107和108CFU/升的大肠杆菌的两种含水悬浮液的两种气溶胶(CFU＝菌落形成单位)。使用Laskin型喷嘴和PALAS公司出售的PLG2000型气溶胶发生器，通过在1.5巴(1.5×10-5Pa)压力下将压缩空气注入每种大肠杆菌细菌含水悬浮液中来制得这些气溶胶。
在每种情况下，定量测定反应器入口和出口处气溶胶中形成菌落的细菌含量。通过在有营养的琼脂糖上培养过滤的细菌来进行该定量测定，使用孔直径为0.45μm(微孔)的纤维素酯膜过滤器，通过以持续的状态过滤反应器的输入气流和排出气流5分钟来得到该过滤的细菌。
所进行的试验的条件和得到的结果都列于下表I和II中。
表I：包含大肠杆菌细菌的气溶胶的灭活(初始悬浮体中大肠杆菌的浓度为108CFU)
| 试验 | 1 | 2 | 3 | |
| 反应器中气溶胶的流速 | 90L/h(1.5L/min) | 240L/h(4L/min) | 360L/h(6L/min) | |
| 形成菌落的细菌含量(CPU) | 反应器入口处 | 200 | 310 | 410 |
| 反应器出口处 | 0 | 1 | 1 | |
表II：包含大肠杆菌细菌的气溶胶的灭活(初始悬浮体中大肠杆菌的浓度为107CFU)
| 试验 | 1 | 2 | 3 | |
| 反应器中气溶胶的流速 | 90L/h(1.5L/min) | 240L/h(4L/min) | 360L/h(6L/min) | |
| 形成菌落的细菌含量(CPU) | 反应器入口处 | 110 | 160 | 220 |
| 反应器出口处 | 0 | 0 | 0 | |
在每种情况下，通过使用氯化5-氰基-2，3-联甲苯四唑的落射荧光显微法进一步检测反应器入口和出口的过滤的细菌，以识别呼吸的细菌(呈现红色)和其它细菌。在这种情况下，所使用的过滤器是聚碳酸酯膜过滤器。在所有情况下，在反应器入口观察到的细菌群体大部分都显示出表征呼吸现象的红色着色。相反地，在反应器的出口，观察到的大部分细菌不再显示出红色着色。
Claims (15)
1、用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法，该方法包括使所述气体介质与光活化半导体材料在反应器(2)中接触的步骤，该反应器的内表面包括以围绕线(L)的螺旋形式布置的多个突出部分(5)，所述光活化半导体材料以在所述反应器的内表面上，至少在所述突出部分(5)上的沉积物(6)的形式使用。
2、根据权利要求1的方法，其中使用的光活化半导体材料是光活化氧化钛。
3、根据权利要求1或2的方法，所述方法在一种设备(1)中进行，该设备包括：
-所述反应器(2)，这种反应器包括：内表面，该内表面界定沿着线(L)延伸的通道，所述内表面包括以围绕所述线(L)的螺旋形式布置的多个突出部分(5)；适于将包含分散的生物制剂的气体介质引入该通道中的入口(3)；和适于在处理后排出介质的出口(4)，所述反应器包括沉积在其内表面的突出部分(5)上的所述半导体材料沉积物(6)，和
-所述半导体材料沉积物的辐照装置(7a，7b)，该装置在包含生物制剂的气体介质的存在下光活化沉积的半导体材料(6)。
4、根据权利要求1-3中任一项的方法，其中分散在气体介质中的生物制剂是细菌。
5、根据权利要求1-4中任一项的方法，其中包含分散态生物物种的气体介质呈现为气溶胶的形式，该气溶胶包含分散在气体介质中的液体细小滴，生物制剂全部或部分地存在于这些小滴中。
6、根据权利要求5的方法，其中气体介质是气溶胶，该气溶胶包含空气作为分散气体介质，并且包括含细菌和/或病毒的水小滴。
7、根据权利要求6的方法，其中该小滴包含军团菌属的细菌，如嗜肺军团菌。
8、根据权利要求1-7中任一项的方法，其中生物制剂以10-4-10生物制剂/cm3的含量存在于气体介质中。
9、根据权利要求8的方法，其中使用的光活化氧化钛是受到254-400nm波长辐射的氧化钛。
10、根据权利要求1-9中任一项的方法，其中使用的半导体材料是包含锐钛矿形式的TiO2的氧化钛。
11、根据权利要求10的方法，其中使用的氧化钛包含锐钛矿形式的TiO2和金红石形式的TiO2以锐钛矿/金红石之比为50/50-99/1，例如70/30-90/10形成的混合物。
12、根据权利要求1-11中任一项的方法，其中使用的半导体材料具有20-500m2/g的比表面积。
13、用于实施权利要求1-12中任一项的用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法的设备(1)，该设备包括：
-反应器(2)，该反应器包括：内表面，该内表面界定沿着线(L)延伸的通道，所述内表面包括以围绕所述线(L)的螺旋形式布置的多个突出部分(5)；适于将包含分散的生物制剂的气体介质引入该通道中的入口(3)；和适于在处理后排出介质的出口(4)，所述反应器包括沉积在其内表面的所述突出部分(5)上的半导体材料沉积物(6)作为分散在气体介质中的生物制剂的灭活装置，和
-所述半导体材料沉积物的辐照装置(7a，7b)，该装置能够在包含生物制剂的气体介质的存在下光活化沉积的半导体材料(6)。
14、根据权利要求13的设备(1)，其中半导体材料沉积物(6)是氧化钛沉积物。
15、权利要求1-12中任一项的方法用于净化包含有害、有毒或致病生物制剂的气体介质的用途。
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