CN109803749B - 空气处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

空气处理单元可包括：空气入口，该空气入口接收用于处理的输入空气流；以及反应容器，该反应容器被配置成保持水性空气处理液。空气处理单元还可包括与空气入口流动连接的空气分散元件，其中空气分散元件被配置成将输入空气流的至少一部分转换成多个微气泡以引入水性空气处理液中。这样，通过与水性空气处理液反应，减少包含在多个微气泡中的一种或多种目标气体物质的量。该单元可包括空气出口，该空气出口被配置成从反应容器输出处理过的空气。

Description

空气处理系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月28日提交的美国临时专利申请62/355,375和2016年12月28日提交的美国临时专利申请62/439,511的优先权的权益。上述两个申请的全部内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

本公开一般涉及用于处理空气的系统和方法。另外，本公开涉及通过将多个微气泡分散在水性空气处理液中来减少一定体积的处理空气中的一种或多种目标气体物质的量的系统和方法。

背景技术

在一些情况下，由于有毒气体，例如有机气体、有机蒸气、有机雾等的存在或产生，空气源可能被污染。此外，由于偏离标准大气条件的颗粒物质或者大量气体(例如，气态物质的分压)的存在，空气源可能不适合或者不期望用于呼吸。例如，由于存在火灾，尤其是在诸如建筑物的封闭环境中存在火灾，可能发生此类条件。此外，火灾可能导致颗粒物质、烟雾和含碳物质(例如，一氧化碳，二氧化碳等)的水平增加，这可能对呼吸有害。

消防系统通常是现有水分配系统的延伸。在许多情况下(例如，高层建筑中的火灾)，这样的系统可能是不合适的。此外，可能存在消防系统中的管道、喷头和液压系统(系统输水达到设计规范的能力)的恶化，并导致消防安全设备的性能降低。这种恶化可归因于由水分配源(包括饮用水分配源)供应的水的质量。

需要一种消防安全设备，其减少对水安全系统的依赖性。还需要一种能够减轻由火或导致空气不适合或不希望用于呼吸的任何其他条件所引起的污染空气的风险的设备。

避免受污染的空气可以为遭遇火灾或其他情况的个人提供额外的时间和能力以逃避该情况(例如，建筑物中的居民或工人可能有更多时间安全撤离并且可以使用现有设施(电梯)这样做)。可以通过当前公开的实施例及其提供安全呼吸空气的能力来实现的这种保护也可以保护在危险空气情况下必须留在现场的个人(例如，建筑物控制室人员、消防员等)。本发明公开的实施例可以有效地处理空气以除去火灾产生的一种或多种气态物质或颗粒。然而，当前公开的实施例也可用于处理来自任何环境的空气以改变空气的特性(例如，降低目标气体物质的水平、降低含碳物质的水平、降低颗粒的水平、降低生物制剂的水平、降低有毒成分的水平等)。

发明内容

空气处理单元可包括：空气入口，该空气入口接收用于处理的输入空气流；以及反应容器，该反应容器被配置成保持水性空气处理液。空气处理单元还可包括与空气入口流动连接的空气分散元件，其中空气分散元件被配置成将输入空气流的至少一部分转换成多个微气泡以引入水性空气处理液中，从而通过与水性空气处理液反应，减少包含在多个微气泡中的一种或多种目标气体物质的量。该单元可包括空气出口，该空气出口被配置成从反应容器输出处理过的空气。

利用空气处理单元处理空气的方法可包括待处理的空气流入反应容器的空气入口，其中反应容器包括空气处理液，该空气处理液包括过氧化氢和碱性氢氧化物的混合物。该方法还可包括：使用空气分散元件将待处理空气流的至少一部分转换成多个微气泡；将微气泡引入空气处理液中，使得通过与空气处理液的一种或多种成分反应，减少包含在多个微气泡中的一种或多种目标气体物质的量；并从反应容器输出处理过的空气。

上述一般性描述和以下的详细描述仅是示例性和说明性的，并不限制权利要求。

附图说明

结合在本公开中并构成本公开的一部分的附图示出了各种公开的实施例。在图中：

图1是根据示例性公开实施例的空气处理单元的图示；

图2提供了根据示例性公开实施例的空气扩散元件的图示；

图3提供了根据示例性公开实施例的空气处理单元的透视图图示；

图4提供了根据示例性公开实施例的空气处理系统的透视图，该空气处理系统包括空气处理单元；

图5提供了根据示例性公开实施例的空气处理系统的另一个透视图，该空气处理系统包括空气处理单元；

图6展示了根据示例性公开实施例的另一种热催化转化器的图示；

图7提供了图1中所示的热催化转化器的剖切透视图；

图8提供了根据示例性公开实施例的结合有电梯系统的空气处理系统的图示；

图9提供了根据示例性公开实施例的个人呼吸系统的图示。

具体实施方式

以下详细描述将参考附图。可能的话，在附图和以下描述中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。虽然本文描述了若干说明性实施例，但是修改，适应措施和其他实现方式也是可能的。例如，可以对附图中示出的部件进行替换，添加或修改，并且可以通过对所公开的方法的步骤进行替换、重新排序、移除或添加来修改本文描述的说明性方法。因此，以下详细描述不限于所公开的实施例和示例。相反，由所附权利要求限定合适的范围。

空气处理单元可以用作当前公开的实施例的中心部件。图1提供了根据示例性公开实施例的空气处理单元100的框图图示。空气处理单元100可包括空气入口102以接收用于处理的输入空气流。空气处理单元100还包括反应容器104，反应容器104被配置成保持水性空气处理液。空气分散元件106可以与空气入口流动连接(例如，通过直接流动连接或通过间接连接，该间接连接包括一个或多个中间管道、处理元件、泵或能够实现空气流动的任何其他装置或单元)。空气分散元件106可以被配置成将输入空气流的至少一部分转换成多个微气泡108，以引入水性空气处理液110，这可以通过与水性空气处理液的反应来减少包含在多个微气泡中的一种或多种目标气体物质的量。如这里所用，术语微气泡可以指直径小于1毫米的任何待处理空气的气泡。空气处理单元100还可包括空气出口112，该空气出口112被配置成从反应容器104输出处理过的空气。

空气分散元件106可包括用于接收待处理的输入空气流并将至少一部分的待处理空气以多个微气泡108的形式提供给反应容器104的任何合适的结构。图2提供了根据示例性公开实施例的空气扩散元件106的示意性俯视图。如图所示，空气分散元件106可包括多个孔202，这些孔202用于将微气泡108排出到反应容器104中。

多个孔202可以包括任何合适的尺寸或形状，并且可以以任何合适的分布图案布置，以便提供具有所需特征组的微气泡。例如，空气分散元件106中的孔的尺寸(例如，直径)可以与反应容器104中产生的微气泡的直径相关。随着孔尺寸的增大，微气泡的尺寸也可以增大。另外，空气分散元件106上的多个孔的分布图案可以有助于排出的微气泡是否以及如何彼此相互作用。与相距较远的孔相比，靠近在一起的孔可能会引起更大量的微气泡与微气泡碰撞。另外，靠近在一起的孔可能引起更大量的微气泡之间的合并，这会通过减小可用反应表面积与气泡体积之间的比率而大大降低反应效率。

在一些实施例中，多个孔可包括0.5微米至500微米的平均直径。在其他实施例中，多个孔的平均直径可以为10微米至100微米。

关于孔间隔，一些实施例可以包括空气分散元件106中的多个孔，这些孔彼此分开且彼此分开的平均距离是这些孔的平均直径的两倍至30倍。在其他实施例中，多个孔彼此分开的平均距离可以是这些孔的平均直径的六倍至八倍。在一些实施例中，多个孔可以分布在空气分散元件106的至少一部分上，分布密度为每平方厘米1至100个孔。在其他实施例中，多个孔可以分布在空气分散元件106的至少一部分上，其分布密度为每平方厘米三至七个孔。

这样的直径范围、间隔距离和/或分布距离可以对空气处理单元100的性能具有重要影响。例如，与直径大于1毫米的气泡，或者相距较远的气泡(易于减小流速)，或者靠近在一起的气泡(易于引起更多的气泡与气泡碰撞且气泡结合成减少反应的总体可用表面积的较大气泡)相比，尺寸、间隔和分布在上述范围内的孔可以提供诸如待处理的空气的高操作流速(例如，300升/分钟至600升/分钟或更高)的益处并且可以显著改善空气处理性能(例如，通过增加表面积和减小扩散距离以改善包含在微气泡中的气体物质与反应容器104中的水性处理液之间的相互作用)。已经发现，例如，直径为200微米的气泡在空气处理中的效率可能比直径小于100微米的气泡低约300倍，并且在空气处理中与具有1毫米直径的气泡同样低效率。

通过将具有1cm半径的单个球形气泡的表面与分成106个半径为100微米的球形气泡的相同体积的空气进行比较，可以进一步说明气泡尺寸和系统性能之间的关系。在单个气泡的情况下，气泡的表面积约为12.567cm²，而微气泡的总表面积约为1,256cm²，比例为1：100。这可能直接影响气体在活性溶液介质中的溶解度，并可能直接影响反应速率和反应转化率。根据扩散定律，分子通过给定距离所需的平均时间随着距离的平方而增加(由于与其他分子的随机碰撞)。因此，分子从直径为1cm的气泡中心移动到其表面所需的时间比直径为100微米所需的时间大10,000倍。使用小气泡可能具有其他显著的优点。例如，气泡的体积与其表面积的比率与其半径成比例(假设为球形气泡)。因此，气泡越小，在给定的单位时间中，气泡内的更大比例的气体体积可能与溶液反应。

空气分散元件106可以由任何合适的材料制成。空气分散元件可以由金属、聚合物等制成。在一个实施例中，空气分散元件106可以由不锈钢箔、膜等制成。空气分散元件的厚度可以选自各种值。在一些实施例中，空气分散元件的厚度为10微米至500微米(优选为约100微米)。在一些实施例中，空气分散元件106可以至少部分地涂覆有镍。

空气分散元件106被配置成在反应容器104中产生待处理空气的微气泡。如上所述，微气泡的特性可显著影响空气处理单元在降低待处理空气中的气态物质的水平方面的性能。例如，随着微气泡的尺寸减小，气泡内的分子与水性空气处理液的活性剂之间的潜在反应的表面积可能增加，并且分子与活性剂之间的扩散距离可能减小。在一些实施例中，空气分散元件106被配置成产生平均直径为1微米至100微米的微气泡。在其他实施例中，空气分散元件可以被配置成产生平均直径为5-50微米的微气泡。

关于微气泡直径的分布，空气分配元件可以产生高度均匀的气泡。在一些情况下，至少80％的微气泡的平均直径为10微米至70微米。微气泡的性质也有助于气泡在水性处理液中的平均自由程。较长的平均自由程可增加微气泡中的分子与水性处理液中的活性剂之间的潜在反应的可用时间量。在一些实施例中，由空气分散元件产生的微气泡在空气处理液中的平均自由程可具有0.01cm至25cm的范围。在一些实施例中，由空气分散元件产生的至少80％的微气泡具有至少1mm的平均自由程。

包含在反应容器104中的水溶液可包括适于与待处理空气中的一种或多种气态物质反应并减少其量的任何活性剂。在一些实施例中，水性处理液包含氧化剂和碱性氢氧化物的组合。在一些情况下，这些成分可以彼此反应形成超氧化物，超氧化物再与待处理空气中的气态物质反应。在一些实施例中，氧化剂可包括过氧化氢、高锰酸盐、过硫酸盐或它们的组合中的一种或多种。碱性氢氧化物可包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化锂、磷酸三钠、磷酸三钾、三乙醇胺或它们的组合中的一种或多种。

氧化剂与碱性氢氧化物的各种比例可适用于空气处理液。在一些实施例中，空气处理液具有至少1：1且高至4：1的氧化剂与碱性氢氧化物的比例。在其他实施例中，空气处理液具有至少1：1且高至1.6：1的氧化剂与碱性氢氧化物的比例。

类似地，可以使用各种浓度的试剂来提供空气处理液。在一些实施例中，水性空气处理液包含摩尔浓度为5M至50M，优选地接近10M的过氧化氢。水性空气处理液还可包括摩尔浓度为3M至30M的碱性氢氧化物。包括水性空气处理液的试剂一起可以使水性空气处理液的pH值为10至12.5。

在一些实施例中，如下文更详细地讨论的，水性空气处理液包括通过氧化剂(例如，过氧化氢等)与至少一种碱性氢氧化物反应形成的超氧阴离子。水性空气处理可以进一步包括相转移催化剂，例如，铵盐或其他合适的化合物或材料。相转移催化剂可以增加可用于待处理空气分子与活性剂(例如，超氧阴离子)之间反应的反应表面。相转移催化剂不仅可以影响可用反应位点的数量，而且还可以改变水性处理液的密度分布，以增加微气泡保留在水性处理液中的时间长度——这是一个即使在时间以纳秒、微秒等量级增加时也能显著提高处理效率的因素。

空气处理单元100可以通过例如在空气处理液中存在的超氧阴离子和渗透在溶液的微气泡内的气体之间发生的各种反应来减少一种或多种气态物质的量。例如，根据下面的一个或两个代表性反应，一氧化碳可以与碱性溶液反应，其中氢气由一氧化碳、氢氧化钠和水的反应产生。根据以下反应，碳酸氢钠或碳酸钠也可以作为副产物之一而生产：

在另外的示例性实施例中，二氧化氮可以根据以下反应与碱性溶液发生反应：

在另外的示例性实施例中，HCN可以根据以下反应与碱性溶液发生反应：

HCN+NaOH→NaCN+H₂O。

可以使用湿法洗涤方法从气流中除去一氧化碳，其中用于捕获CO的液体包括碱性氢氧化物和过氧化氢水溶液以及相转移催化剂。根据以下反应，一氧化碳迅速矿化成相应的水溶性碱性碳酸盐(其中M代表碱金属，例如，钠或钾)：

2MPH+3H2O2+CO→M2CO3+4H2O+O2基于该反应式，产生氧气作为有益的副产物。值得注意的是，在不存在除去CO催化剂的情况下实现一氧化碳的矿化。因此，本发明公开的系统可包括从气流中除去一氧化碳的方法，包括使气流与水溶液接触，其中优选地在相转移催化剂存在下，碱性氢氧化物和过氧化氢结合在一起。

一氧化碳被吸收到MOH/H₂O₂水溶液中，并且其在高碱性条件下发生氧化。也就是说，使用浓缩的碱性氢氧化物溶液，其摩尔浓度不小于3M，优选地不小于5M，甚至更优选地大于6M(从6M至10M)。例如，可以使用重量浓度为20-30％的氢氧化钠溶液(每100g水中20g-30g)。关于过氧化氢，化学工业中常用的市售溶液，例如30％溶液(每100g水含30g H₂O₂)或更高百分度的溶液都适用于本发明。

两种试剂(H₂O₂和MOH)在水溶液中结合在一起，使得H₂O₂：OH的摩尔比不小于1：1，例如，不小于1.2：1，例如，在从1.2：1到3：1范围内，更具体地在1.4：1到2.5：1的范围内。在逐渐向基础溶液中加入过氧化氢溶液同时迫使气体与所得的混合试剂接触时，通常可以增强从气体中除去一氧化碳。

可以调节以增强除去CO的另一个工艺变量是反应介质的温度：温度越低，气体在水溶液中的溶解度越高。因此，在相对低的温度(例如，5℃至80℃)下接触气体和水性试剂可以实现更好的效率。因此，可以通过使气流在馈送到水性溶液之前经过热交换器来降低气流的温度；或者可以适当地控制水溶液的温度。

过氧化氢与羟基反应产生具有强氧化性质的各种自由基，并且由于相转移催化剂(PTC)交换离子与水相的能力，添加PTC的目的是使这些活性物质的损失最小化。所选择的相转移催化剂优选自由鎓盐，尤其是铵盐，特别是脂族季铵盐组成的组中。这些盐具有含氮阳离子，例如，季铵阳离子，即N⁺R₁R₂R₃R₄，其中R₁、R₂、R₃和R₄各自为C1-C18烷基(优选C1-C12烷基，其可以是线性的或支化的，最优选是线性的)和抗衡阴离子，例如卤化物阴离子，例如氯化物或溴化物。特别优选的是式N⁺CH₃[(CH₂)kCH₃]₃Hal^-的季铵盐，其中k为至少5，例如，5至9，并且Hal为氯或溴。作为这种优选的季铵盐类的实例，可提到甲基三辛基卤化铵(k＝7)，其可以氯化物盐的形式在商业上获得，如Aliquat 336。其他实例包括双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)；十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)；和四辛基溴化铵(TOAB)。MOH溶液和PTC之间的重量比为1：0.01至1：0.3，优选为1：0.05至1：0.1。

通过在气-液接触器中利用上述液体(H₂O₂/MOH水溶液和任选的PTC)洗涤气体，可以实现一氧化碳的分离。为此，可以使用许多可能的湿式洗涤器设计，包括填充床洗涤器、喷雾洗涤器、板式洗涤器和文丘里洗涤器。

氧化剂(例如，过氧化氢等)与碱性氢氧化物的混合可引起产生超氧阴离子自由基。这种超氧化物可以与含碳材料反应形成碳酸盐。在一些情况下，过氧化氢可以以至少10M的浓度用作氧化剂，例如，为10M至30M或高达50M。可以调节氧化剂和碱性氢氧化物的浓度和相对量，使得反应通过以下反应顺序引起超氧阴离子自由基0₂ ^-的形成：

(I)2MOH+H₂O₂→M₂O₂+2H₂O

(II)M₂O₂+2H₂O₂→2MO₂+2H₂O

其中M表示碱金属(例如钠，钾等)。超氧阴离子与含碳物质(例如二氧化碳、一氧化碳等)快速反应，生成盐基反应产物。

包含在反应容器104中的水性空气处理液可以以各种方式提供或制备。在一些情况下，例如，在水溶液的活性物质可以共存而不会发生显著反应的情况下，水性溶液可以在制造期间，安装期间等预加载到反应容器104中。在其他情况下，包括其中水性溶液由与碱性氢氧化物反应形成超氧阴离子的氧化剂(例如，过氧化氢等)组成的那些溶液，组分的混合引发产生超氧阴离子的反应，其中超氧阴离子与待处理空气中的气态物质发生反应。这种机制可能的优势在于试剂可以仅在需要时以所需的量组合。以这种方式，可以保存试剂，这可以延长水性处理液的使用寿命(特别是在适用于产生空气处理液的试剂量可能受限的情况下(例如，个人呼吸装置))。

空气处理单元100可包括启用产生水性溶液和/或调节溶液特性的各种构造。例如，如图1所示，空气处理单元100可包括用于向反应容器104供给水的水贮存器120。空气处理单元100还可包括用于分别向贮存器供给氧化剂和碱性氢氧化物的氧化剂贮存器124和碱性氢氧化物贮存器122。贮存器122和124可以贮存液体形式或固体形式的试剂。此外，向反应容器供给试剂可以通过流体流动或通过任何类型的机械转移来完成。在一些实施例中，氧化剂，例如过氧化氢，可以通过第一试剂入口160从贮存器124流出或提供。碱性氢氧化物试剂可以通过第二试剂入口162从贮存器122流出或提供。水可以是通过进水口164供给到反应容器104。

在一些实施例中，水性处理液的一种或多种组分(例如，水和碱性氢氧化物)可以预先加载到反应容器104中，并且在确定待处理的空气可用之后，处理液可以通过添加至少一些氧化剂(例如，过氧化氢等)被活化。在其他情况下，响应于从一个或多个传感器获得的信息，可以根据需要将一种以上的可用试剂(包括氧化剂和碱性氢氧化物)供给到反应容器。

在一些实施例中，空气处理单元100可包括控制器126和一个或多个传感器，包括：例如，空气传感器128、130、132；pH传感器134；和液位传感器136。空气传感器128、130和/或132可产生指示一定体积的空气中的至少一种组分的水平的输出。如图所示，传感器132可以监测入口102内或者反应容器104的上游的任何其他位置处的空气质量。传感器130可以监测入口112内或者反应容器104的下游的任何其他位置处的空气质量。传感器128可以监测远离空气处理单元的位置处的空气质量(例如，在建筑物内的电梯井、房间、走廊等中或在室内或室外的环境中的任何位置)。

控制器126可以基于任何类型的逻辑装置，该逻辑装置可以用指令编程，以使控制器能够完成本文所述的特定功能(例如，使用离散指令、神经网络等)。控制器126可以包括一个或多个微处理器、逻辑门阵列、预处理器、CPU、支持电路、数字信号处理器、集成电路、存储器或适合于运行包括编程指令的应用和用于分析输入信号的任何其他类型的装置。在一些实施例中，控制器126可以包括任何类型的单核或多核处理器、中央处理单元等。可以使用各种处理设备，例如包括可从诸如

等制造商获得的处理器，并且可以包括各种体系结构(例如，x86处理器，

等)。

基于这些(和任何其他)传感器的监测输出，可以在控制器的命令下主动调节水性处理液的各个方面。例如，在一些实施例中，控制器可以监测空气质量传感器130、132和/或128中的任何一个的输出，以确定由各个传感器监测的空气中的至少一种成分的水平(或水平的任何指示)。如果确定水平超过预定阈值，则控制器126可以引起一个或多个动作以在反应容器104内产生空气处理液，该反应容器104被配置成与被监测的成分(待处理空气体积中的任何其他成分)反应。例如，控制器126可以开始将供给的过氧化氢(或其他氧化剂)通过第一试剂入口160转移到反应容器104中。这种转移可以通过控制一个或多个可控流量部件(例如泵、阀门等)。在一些实施例中，控制器126还可以开始将供给的碱性氢氧化物通过第二试剂入口162转移到反应容器104中。此外，控制器126可以通过控制各种泵、闸阀、风扇、通气口等来引起开始将待处理的空气流入入口102。值得注意的是，空气传感器132(在空气入口102中)或空气传感器128(在远离空气处理单元100的环境中)的输出可用于确定何时开始操作。例如，这些传感器中的一个或多个可以监测可能需要进行空气处理的条件(例如，火灾、化学污染等)的上升。例如，如果空气传感器128(位于例如，建筑物内的电梯井、房间、走廊等中或室内或室外的环境中的任何位置)确定存在一种或多种目标气态物质并且需要减少或除去那些目标物质，然后由空气传感器128提供的信息可用于启动空气处理单元或包括空气处理单元的任何系统的运行。位于空气处理单元100的出口112中的空气传感器130可用作控制器126的反馈装置。例如，传感器126可使控制器126能够监测空气处理装置(后处理)的输出中的化学物质(例如，CO等)的水平。如果水平超过预定水平(例如，100ppm)，则控制器126可以通过例如，向反应容器104中添加一部分来自贮存器124的氧化剂和/或一部分来自贮存器122的碱性氢氧化物中的一种或多种来调节水性处理液的特性。

如上所述，空气处理单元100可包括pH传感器134，pH传感器134配置成提供与水性处理液110相关的pH水平的输出指示。控制器126可监测pH传感器134的输出以确定反应容器104中的溶液的pH水平。控制器126还可以确定反应容器中的溶液的pH水平如何与目标pH水平或pH值范围(例如，从10至12.5)相比较。如果控制器126确定反应容器104中的溶液的pH水平与目标pH水平的差超过阈值差(或落在期望范围之外)，则控制器126可以开始将供应的过氧化氢或供应的碱性氢氧化物中的至少一种转移到反应容器中，供应的过氧化氢通过第一试剂入口转移到反应容器中，供给的碱性氢氧化物通过第二试剂入口转移到反应容器中。

空气处理单元100还可以包括用于启用单元对不同方面的控制的各种其他传感器。在一些实施例中，空气处理单元100可包括液位传感器136，其被配置成产生指示反应容器104中的溶液的液位的输出。控制器126可对液位传感器的输出进行采样，并且如果控制器确定反应容器中的液位低于目标液位，则控制器126可以开始将额外的流体转移到反应容器中。例如，控制器126可以使一个或多个流量控制执行器(例如，阀、泵等)启动来自氧化剂贮存器124(通过入口160)、碱性氢氧化物贮存器122(通过入口162)，水贮存器120(通过进水口164)的流体流，或来自这些贮存器的组合或可与空气处理单元100相关的其他贮存器的流体流。

上述空气处理单元100的特征可以提供若干期望的性能特征。该单元不仅可以高效地降低来自输入空气流的不需要的微粒和气态物质的水平，而且由于空气处理单元100的湿式或半湿式洗涤部件，即使在待处理的输入空气超过100摄氏度或更高的情况下，该单元可以有效地冷却空气并提供小于40摄氏度的输出气流。在一些情况下，空气处理单元100可以将输入空气的温度降低至少两倍(或更多倍)。此外，本发明公开的实施例的空气分散元件可以有效地产生微气泡，该微气泡能够使待处理的输入空气的气态物质水平的数量级降低。在一些情况下，待处理的输入空气中存在的CO水平可以减少至少100倍。另外，空气分散元件106可以使通过空气处理单元的高流速为每分钟300至600升(或更高)。这种流速可使空气处理单元100特别适用于大规模空气处理系统，例如配置成用于处理供应到电梯轿厢的空气的系统。具体地，该水平的流速可以在环境(例如，电梯轿厢)中产生超压，该环境可以防止空气从除空气处理系统之外的源(例如，通过一个环境中的接缝、裂缝、通风孔、孔)进入环境。

图3提供了根据示例性公开实施例的空气处理单元100的透视图图示。在图3所示的实施例中，空气处理单元被配置有模块化设计，以便于包括作为更广泛的空气处理系统的一部分的空气处理单元100。如图所示，空气处理系统100包括空气入口102和空气出口112。待处理空气流进入空气入口102，并且可以转向和/或分成多个路径，每个路径与一个或多个处理部件相关联。如图所示，输入空气流301被分成两个路径，每个路径流到反应容器104的不同部分。例如，气流301的一部分可以被提供给第一空气分散元件106a以在反应容器的第一区域104a内产生微气泡108。类似地，可以将另一部分气流301提供给第二空气分散元件106b(没有展示出其微气泡箔/膜)，以在反应容器的第二区域104b内产生微气泡。

当微气泡108(在图3中所示的实例中，向上)移动通过反应容器104内的水性空气处理液时，微气泡内的气体分子可以与溶液中的活性氧物质反应。例如，CO或其他含碳物质可与溶液中存在的超氧阴离子反应。结果，微气泡内的气体可能会耗尽某些气态物质，并可能作为处理过的空气被收集。在离开空气出口112之前，处理过的空气可以通过包括在例如调节模块302内的一个或多个调节单元来调节。在一些实施例中，调节模块302可以包括其表面比处理过的空气更冷的冷凝器(可选)，使得水性处理液或处理过的空气携带的任何液体成分可被冷凝和收集。收集的液体可以返回到反应容器104。调节模块302还可以包括过滤器、筛网或任何其他类型的结构，以从处理过的空气流减少/消除或分离泡沫或气泡。

空气处理单元100可以包括在较大组件中作为其部件。例如，图4提供了空气处理系统400的透视图，其包括空气处理单元100作为其模块之一。空气处理系统400可以包括控制器126、控制和通信模块402，以及一个或多个电池404。待处理的输入空气可以在行进到初始阶段转换器408之前流入热催化转化器406中。从初始阶段转换器408排出的空气可以被提供给空气处理单元100，空气处理单元100也可以被称为主转换器。在被提供给冷却阶段414并且然后被提供给冷却阶段414之前，在空气处理单元100的出口处提供的处理过的空气可以流过一个或多个过滤器410(例如，认证的干燥CBRN过滤器，其可以使系统400的认证符合CBRN防御要求)。空气处理系统400可根据特定应用包括用于处理空气的更多或更少的部件。在一些实施例中，特别是在待处理的输入空气可能具有高水平的颗粒(例如，由于火灾而污染的空气)的情况下，空气处理系统可包括与图4中所示的任何部件结合或作为一个或多个独立过滤模块的一个或多个颗粒过滤器。图5提供了空气处理系统400的另一个透视图，其不同于图4提供的透视图。

空气处理系统可以包括一个或多个泵412和/或鼓风机以使空气流过空气处理系统400。泵412可以定位在沿着与空气处理系统400相关联的流动路径的任何点处。例如，一个或多个泵可以位于空气处理系统400的入口处、位于热催化转化器406的上游、出口416处或它们之间的任何位置。一个或多个泵412可以定位在空气处理系统100的下游和/或过滤器410的下游的流动路径中。将泵放置在空气处理系统的流动路径的端部处或附近可以帮助确保吸入泵412中的空气相对较冷，没有颗粒和可能有害的气态物质，因为这些污染物可能已被泵或泵上游的空气处理模块减少或除去。以这种方式，可以延长泵的使用寿命。泵412可包括设计成“推”或“拉”空气流的正或负(例如，真空)压力泵的任何组合。以这种方式，可以定位一个或多个泵以通过空气处理系统或其任何部件抽吸空气或将空气推入空气处理系统或其任何部件中。

控制和通信模块402可以包括一个或多个处理装置，用于辅助控制器126自动控制空气处理系统的各种可控特征。在一些实施例中，模块402的通信部分可以与空气处理系统400的一个或多个部件或相对于空气处理系统400位于远处的一个或多个系统建立有线或无线连接。例如，模块402可以建立具有一个或多个传感器(例如，空气质量传感器、烟雾传感器、温度传感器等)的Wi-Fi、蓝牙、蜂窝和/或以太网(或任何其他类型的有线或无线数据连接)、因特网，或任何其他信息源。模块402可以向控制中心提供“活动”消息的周期性传输，该控制中心将检测例如多种安装的多个空气处理系统的操作和/或维护状态。可根据此信息派遣技术人员。系统400激活并开始行动的指示也可以传达给合适的调度员，该调度员可以向事件的第一响应者发出警报。

热催化转化器406可以加热流到空气处理系统400的空气，并且可以执行空气流的初始处理。热催化转化器406可包括加热器，该加热器被配置成将流经其的空气加热至80摄氏度至500摄氏度的温度。热催化转化器406还可包括催化转化器，其被配置成接收加热的空气。加热器可以例如通过电力或燃料气体燃烧中的至少一种供能。

燃料气体加热器可通过燃烧一种或多种燃料气体来提供热量，该燃料气体包括例如，甲基乙炔、丙二烯、丙烷、丁烷、丙烯、乙烷或它们的混合物。电加热器可包括电阻材料，当电流流过该电阻材料时，该电阻材料加热。合适的电阻材料包括但不限于：半导体(例如，掺杂陶瓷)、导电陶瓷(例如，二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金和由陶瓷材料和金属制成的复合材料材料。

图6显示了根据示例性公开实施例的另一种热催化转化器600的图示。图7提供了热催化转化器600的剖切透视图。如图所示，热催化转化器600可包括加热器602、第一催化内核部604和第二催化内核部606。第一温度传感器603和第二温度传感器605(如图7所示)可以被设置为监测热催化转化器600的区域内的温度。使用来自这些传感器的温度信息可以控制加热器602，以便提供展现出所需温度分布的气流。

热催化转化器406或600可包括一个或多个筛网过滤器，筛网过滤器用于捕获烟灰、灰烬或尺寸通常大于100微米的其他颗粒。由于在住宅和工作场所中存在大量塑料材料和聚合物，这类颗粒在这些环境中的火灾烟雾中经常出现。这种过滤器可以防止可能污染系统并影响气体净化阶段活动的颗粒渗透到系统中。更具体地，转换器406或600可具有安装在入口处的100微米网以捕获颗粒。然后旋风分离器中的加热器将完成碳氢化合物的燃烧，这些碳氢化合物在到达催化转化器之前将粘附到侧壁上。

同样在此阶段，泵送到系统中的输入空气将被加热(例如，加热至约300摄氏度并且将通过催化转化器406或600，催化转化器406或600将分解在它们中的气体)。在该阶段中和的气体和其分解产品可能包括：

1)一氧化碳氧化为二氧化碳：

2CO+O₂→2CO₂

2)氮氧化物还原为氮和氧：

2NO_x→xN₂+xO₂

3)烃氧化为二氧化碳和水：

C_xH_y+(x+y/4)O₂→xCO₂+(y/2)H₂O

在NOx还原反应中释放的氧气可以参与CO和烃的氧化过程。

催化转化可以通过陶瓷催化转化器进行。这种类型的转换器由陶瓷层制成，该陶瓷层具有蜂窝状微观结构，该设计用于增加其表面积，由金属氧化物(例如氧化铝、氧化钛或氧化硅)覆盖。在一些情况下，这些粗糙表面可以采用还原催化剂(例如，铑)、氧化催化剂(钯)和/或两用催化剂(铂)覆盖。

热催化单元将上述气体的浓度降低一个数量级。由于催化转化器的效率在高于230摄氏度的温度下变得显著并且在300摄氏度的温度下达到峰值，系统可以将进入催化转化器的空气加热到约300摄氏度的目标温度。该温度还可以提供破坏生物制剂的益处。热催化单元可以将输入空气流中接收的CO水平从20,000ppm降低至小于100ppm。

进入热催化单元的空气可以通过双电加热器旋转并被加热到300摄氏度，这可以保证即使其中一个加热器失效也能够起作用。所示的温度传感器(图7)可以包括热电偶，温度传感器可以测量进入转换器的空气的温度，并且可以用于控制加热器的激活，以确保所需的操作温度并防止加热器的不必要的能量浪费。因为烟灰的点火温度在500℃和600℃之间，所以可以通过使用加热器在催化转化器中氧化烟灰以提供在该温度范围内的环境。应该注意的是，可以提供替代配置，其中烟灰被过滤(例如，使用干法或湿法过滤)而不是燃烧。这样的配置可以提供避免在后期阶段需要冷却的益处。

通过催化转化器406或600的通道可以引起CO和烃的氧化以及NOx的还原，并且将产生氮气(N₂)、水(H₂O)、二氧化碳(CO₂)和氧气，它们可以参与CO和碳氢化合物的氧化。这些产物将从热催化旋风分离器中释放出来，并可转移到净化过程的下一阶段。

初始阶段转换器408可以在空气处理系统400中提供下一阶段的处理。在该阶段，可以从在催化转化器中经历氧化/还原的空气中除去小于20微米的细粒度颗粒。该阶段还可以包括类似于以上空气处理单元100描述的空气处理液的空气处理液。在一些情况下，可以提供泵和流动设备以从空气处理单元100转移至少一些空气处理液。在该阶段，可以通过与空气处理液的反应来中和CO和其他氧化物，例如硫氧化物。

在该阶段发生的另一种过程是将空气初始冷却至约100℃的温度。该隔室中的空气冷却可能是由水蒸发过程引起的。在该过程中，来自热催化旋风分离器的热空气可以通过空气处理液过滤，这可以引起由通过空气处理液过滤的气泡中的水的蒸发。高蒸发潜热(2,265kJ/kg)导致气泡内的空气冷却。另外，可以通过与该阶段中存在的空气处理液的水进行热交换来进行冷却。水的比热高于空气的比热(相比于约为1kJ/kg K，约为4.2kJ/kgK)，因此，温度“交换”将使1kg溶剂(水)的温度升高1度，(约)600升空气将冷却约4度。该装置还可以从空气流中除去至少一些烟灰。

由于蒸发，初始阶段转换器408中的液位可能在操作期间下降。为了保持期望的性能，可以安装浮子传感器以向系统控制器报告隔室中溶液的水平。当该水平下降到建立的限度以下时，系统控制器将启动泵，该泵将溶液从空气处理单元100转移到初始阶段转换器408。

可以将从初始阶段转换器408离开的空气提供给空气处理单元100，空气处理单元100可以如上所述操作。空气处理单元100可以减少来自空气流的一种或多种气态物质的量，并且还可以提供空气流的冷却。

应注意，空气处理单元100还有助于冷却气流。例如，如在初始阶段转换器408中，渗透通过空气处理单元100的水性空气处理液的气体可以由于水的蒸发和与水的热交换而冷却。该冷却可以冷却进入空气处理单元100的空气，使得在100℃的温度下进入的空气可以以低于40摄氏度的温度离开空气处理单元。

由于通过空气处理单元100的高通量(例如，每分钟300至600升空气)，气泡流可能是湍流并且可能导致溶液的强烈混合，这将确保整个反应器中的试剂的浓度的均匀性。

空气处理单元100可以通过以下反应有助于中和各种化学物质：

在空气处理单元100的出口处提供的处理过的空气可以流过一个或多个过滤器410。过滤器410可以包括任何合适类型的过滤器。在一些情况下，过滤器410可包括被设计用于除去某些化学或生物试剂的过滤器(诸如CBRN过滤器)。

在此阶段，可以将空气泵送通过满足政府适用标准要求的活性炭过滤器。可以添加补充剂以吸附SO₂和湿度。该阶段将代表燃烧产物和CWM试剂中和机制的第三个备用层。空气可以通过串联连接的两个电动泵412从活性炭过滤器抽出，其中空气的流速为每分钟600升(或其他合适速率)。在系统的正常操作中，泵可以交替操作，以允许其中一个冷却而另一个工作。而且，可以同时操作两个泵以获得每分钟超过1000升的空气流速，以便在由系统保护的空间中快速建立升高的空气压力。

最终冷却阶段414可以设置为进一步冷却通过空气处理系统400的空气。冷却阶段414可以包括水性热交换流体。在一些情况下，冷却阶段414依赖于基本上纯净的水以在空气流到达出口416之前冷却空气流。冷却阶段414以及可由空气处理系统400的一个或多个其他处理模块提供的冷却可确保离开最终出口416的空气适于呼吸(例如，低于约40摄氏度)。

空气处理系统400还可包括空气干燥阶段(未图示)。在这个阶段，可以将空气引入旋风分离器中，其中快速旋转流可以引起微小的溶液液滴(这些液滴具有比携带它们的空气更大的比重)粘附在旋风分离器的壁上并在那里冷凝。可以取回在旋风分离器底部收集的溶液并将其泵送回空气处理系统100(例如，通过沉降容器)。

利用上述配置，空气处理系统400可将包括一种或多种污染物和/或具有高达300摄氏度的温度的输入空气流转换成供给的可呼吸的富氧空气。例如，空气处理系统400可以将输入空气的温度从高达300摄氏度降至40摄氏度以下；将二氧化碳从100,000ppm降至5,000ppm以下；将一氧化碳从20,000ppm降至50ppm以下；将NOx从20ppm降至0.25ppm以下；将HCN从50ppm降至10ppm以下；将COCl₂从20ppm降至0.2ppm以下；将HCl从50ppm降至5ppm以下；将SO₂从200ppm降至5ppm以下；并将氧含量从14％增至21％。

包括空气处理单元100的空气处理系统400可以与可能需要处理环境中的空气的至少一个方面的任何环境一起使用(例如，降低颗粒水平、减少空气中的至少一种气态成分的量、减少或者除去一种或多种生物或化学试剂等)。例如，如图8所示，空气处理系统400可以与电梯组件801结合。这种安装可以使得能够处理被火灾污染的空气并且可以将处理过的空气供应到电梯轿厢802。例如，如图8所示，由空气处理系统400供应的处理过的空气可经由空气出口416提供给电梯轿厢802。由于空气处理系统400提供的流量至少为每分钟300升且高达约每分钟400升，所以空气处理系统400可以在电梯轿厢802中产生超压。在一些实施例中，由空气处理系统400中产生的轿厢802中的超压可以是至少0.8毫巴。这种超压可以通过使得空气正流出电梯轿厢802来减少或消除轿厢802内的空气污染(例如，由于电梯环境中的火灾引起的烟雾、CO等的流入)。图8所示系统可以在小于40摄氏度的温度下以300至600升/分钟的速率向轿厢802提供大量可呼吸空气至少六小时的时间。

类似于上述描述的空气处理单元可以被配置成包含在需要处理或改变一定体积空气的至少一个特征的任何系统中。例如，图9提供了包括空气处理单元901的个人通气系统900的图示。在这样的实施例中，空气处理单元901可以配置成从空气流中除去呼吸副产物，例如二氧化碳。通过类似于上述描述的湿式或半湿式洗涤技术的操作，可以从用户呼出的空气中除去二氧化碳，并且可以向用户提供富氧空气流以进行呼吸。更具体地，参考图9，个人呼吸系统900可包括壳体902，该壳体902可包含空气处理单元901的一个或多个部件和用于处理空气流的任何其他合适的部件。

在所示的实施例中，空气处理单元901可包括氧化剂贮存器910、氧化剂泵914和一个或多个反应贮存器916。如图所示，空气处理单元901包括三个反应贮存器916a、916b和916c，这三个反应贮存器均配置成筒状。空气处理单元901可包括控制器(未图示)，控制器用于控制向反应容器916供给氧化剂(例如，过氧化氢或上述任何氧化剂等)，反应容器916可包括碱性氢氧化物，诸如上述碱性氢氧化物的任何一种。空气处理单元901还可包括配置成产生微气泡的空气分散元件918。如图9所示，空气分散元件918可包括三个子元件918a、918b和918c，每个子元件设置在各自的反应容器中。空气分散元件918可以具有上述空气分散元件406的任何特征，并且可以产生具有与微气泡408相关的上述任何特征的微气泡。

在操作期间，用户可以与管嘴906接触并开始呼吸。可以从贮存器910向反应贮存器916提供供给的氧化剂。包括在空气处理单元901中的控制器(未图示)可以感测管嘴906或软管908中的呼出空气的存在，并且可以通过打开泵914来响应以将氧化剂供应到反应贮存器916。此外，控制器可以基于管嘴906或软管908(或者其他合适的位置)中的空气质量传感器(未图示)的输出来确定呼出空气(例如，二氧化碳)中的成分的量并使用该信息作为触发器以向反应贮存器916添加更多氧化剂(例如，如果二氧化碳水平太高)，或者停止氧化剂流动(例如，如果二氧化碳水平是低于预定阈值)。该系统可将含有高浓度二氧化碳(4％)和低浓度氧气(16％)的呼出气体转换为安全的、可呼吸的空气，其中该安全的、可呼吸的空气含有高浓度的氧气(20％+)和低浓度的二氧化碳(0.038％或更少)。

供给到反应容器916的氧化剂可以与存在于反应容器916中的碱性氢氧化物混合，以形成包含能够与二氧化碳反应的超氧阴离子(通过氧化剂与碱性氢氧化物反应形成)的水性空气处理液。呼出气泵912可以通过呼出的空气软管908(或其他类型的管道)从管嘴906抽吸待处理的空气(例如，富含呼出的二氧化碳的空气)，并将待处理的空气提供给反应容器916。例如，待处理的空气可以通过空气分散元件918转换成多个微气泡，如图所示，该空气分散元件918可以具有圆柱形构造以将微气泡排出到圆柱形反应容器中。微气泡可以在反应贮存器916内存在的水性空气处理液中产生。反应贮存器的形状和/或与空气分散元件918相关的多个孔的构造可以使形成的微气泡以非直线路径通过水性空气处理液。在一些情况下，微气泡可在空气处理液内旋转。

所产生的微气泡中的气体可以与水性空气处理液的超氧阴离子发生反应，结果，当处理空气时，可以减少一定量的气体，例如二氧化碳。可以在反应容器916的顶部收集处理过的空气，并且处理过的空气可以通过处理过的进气软管904(或其他类型的空气管道)到达管嘴906。处理过的空气可以由个人通气系统900的用户直接呼吸。由于所描述的湿式或半湿式洗涤技术提供的效率以及仅在需要时并且仅在需要的量下混合活性试剂的能力，所以个人呼吸系统900可以能够显著降低呼出的空气中的二氧化碳的水平。此外，采用配置成产生微气泡的空气分散元件的空气分散技术的使用，个人呼吸系统900可以能够保持在每分钟约5升至50升的范围内的流速。

在一些实施例中，可以提供一个或多个另外的管嘴(未图示)以使多个用户能够有效地共用由个人呼吸系统900产生的空气。另外地或可选地，个人呼吸系统可包括一个或多个面罩(未图示)，其用作用于向系统用户提供处理过的空气同时覆盖用户的脸部的至少一部分的管道。由于个人呼吸系统900可以提供10升/分钟至100升/分钟的流速，因此可以向多个用户(包括例如消防员和一个或多个火灾受害者)供应空气。此外，因为超氧化物可以根据需要产生活性材料，因此空气处理单元的使用寿命可以取决于遇到的条件的严重程度。例如，在一个用户的正常呼吸期间，系统可以从重量小于5kg的单个包装中提供四小时或更长时间的富氧空气。此外，因为该系统不包含氧气贮存器，因此在火灾条件下消防员使用该系统比使用氧气罐更加安全。

空气处理单元901可包括一个或多个限流器920，其被配置成减少或消除水性空气处理液从反应容器916到管嘴906(或与空气处理单元901相关联的任何其他管嘴或面罩)的流动。这种限流器可以设置在例如反应容器916的出口处，软管904内或任何其他合适的位置处。可以使用任何类型的限流器。在一些实施例中，限流器920可包括一个或多个单向阀、防潮膜等。

上述空气处理单元和系统可用于执行空气处理方法。在一些实施例中，所述单元系统可用于执行一种方法，该方法包括将待处理的空气流入反应容器的空气入口，其中该反应容器包括空气处理液，该空气处理液包括过氧化氢和碱性氢氧化物的混合物；使用空气分散元件将至少一部分待处理空气流转换成多个微气泡；将微气泡引入空气处理液中，使得通过与空气处理液的一种或多种成分反应，减少包含在多个微气泡中的一种或多种目标气体物质的量；并从反应容器输出处理过的空气。

在一些实施例中，当前公开的实施例的方法可以进一步包括从空气质量传感器的输出自动确定气流中的至少一种成分的水平；自动确定至少一种成分的水平是否超过预定阈值；在确定至少一种成分的水平超过预定阈值后，开始将供给的氧化剂通过第一试剂入口转移到反应容器中。

已经出于说明的目的呈现了以上描述。以上描述并非是详尽的，并且不限于所公开的精确形式或实施例。考虑到所公开实施例的说明书和实践，对于本领域技术人员来说，修改和适应措施是显而易见的。基于书面描述和公开的方法的计算机程序在有经验的开发者的技能范围内。可以使用本领域技术人员已知的任何技术来创建各种程序或程序模块，或者可以结合现有软件来设计各种程序或程序模块。例如，程序部分或程序模块可以在.Net Framework、.Net Compact Framework(以及相关语言，如Visual Basic，C等)、Java、C++、Objective-C、HTML、包含Java小程序的HTML/AJAX组合、XML或HTML中设计或通过它们设计。

此外，虽然本文已经描述了说明性实施例，但是本领域技术人员可以基于本公开理解具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例的方面)、适应措施和/或改变的所有实施例。权利要求中的限制将基于权利要求中采用的语言被广泛地解释，并且不限于本说明书中或在申请的审查进程中描述的示例。这些示例应被解释为非排他性的。此外，可以以任何方式修改所公开方法的步骤，包括重新排序步骤和/或插入或删除步骤。因此，意图在于，说明书和实施例仅被认为是说明性的，真正的范围和精神由所附权利要求及其等同物的全部范围表示。

Claims (48)

1.一种空气处理单元，其包括：

空气入口，所述空气入口接收用于处理的输入空气流；

反应容器，所述反应容器被配置成保持水性空气处理液，其中，所述反应容器包括第一试剂入口，所述第一试剂入口被配置成允许供给的过氧化氢进入所述反应容器，并且所述反应容器包括第二试剂入口，所述第二试剂入口被配置成允许供给的碱性氢氧化物进入所述反应容器；

空气分散元件，所述空气分散元件与所述空气入口流动连接，其中所述空气分散元件被配置成将所述输入空气流的至少一部分转换成多个微气泡以引入所述水性空气处理液中，使得通过与所述水性空气处理液反应而减少包含在所述多个微气泡中的一种或者多种目标气体物质的量，所述空气分散元件包括多个孔，所述多个孔被配置成排出所述微气泡，所述多个孔的平均直径为0.5微米至500微米，所述多个孔彼此分开并且彼此分开的平均距离是所述多个孔的平均直径的两倍至三十倍，所述多个孔分布在所述空气分散元件的至少一部分上，分布密度为每平方厘米1至100个孔；

pH传感器，其被配置成产生指示所述反应容器中的溶液的pH水平的输出；和

空气出口，所述空气出口被配置成从所述反应容器输出处理过的空气。

2.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述多个孔的平均直径为10微米至100微米。

3.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述分布密度为每平方厘米三至七个孔。

4.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气分散元件被配置成产生平均直径小于1毫米的微气泡。

5.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气分散元件被配置成产生平均直径为1微米至100微米的微气泡。

6.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气分散元件被配置成产生其中至少80％的平均直径为10微米至70微米的微气泡。

7.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，由所述空气分散元件产生的微气泡在所述空气处理液中的平均自由程为0.01 cm至25 cm。

8.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，由所述空气分散元件产生的微气泡的至少80％具有至少1 mm的平均自由程。

9.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述水性空气处理液包括氧化剂和至少一种碱性氢氧化物。

10.根据权利要求9所述的空气处理单元，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化氢、高锰酸盐、过硫酸盐或它们的组合中的至少一种。

11.根据权利要求9所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理液的氧化剂与碱性氢氧化物的比例至少1：1且最高1.6：1。

12.根据权利要求9所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理液的氧化剂与碱性氢氧化物的比例至少1：1且最高4：1。

13.根据权利要求9所述的空气处理单元，其特征在于，所述碱性氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化锂或它们的组合中的一种或多种。

14.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述水性空气处理液包括摩尔浓度为5M至50M的过氧化氢。

15.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述水性空气处理液包括摩尔浓度为3M至30M的碱性氢氧化物。

16.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述水性空气处理液的pH为10至12.5。

17.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述水性空气处理液包括通过过氧化氢与至少一种碱性氢氧化物反应形成的超氧阴离子。

18.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元还包括：

空气质量传感器，其被配置成产生指示能够由所述空气处理单元处理的空气中的至少一种成分的水平的输出；和

至少一个控制器，其被编程为：

监测所述空气质量传感器的输出以确定所述至少一种成分的水平；

确定所述至少一种成分的水平是否超过预定阈值；和

在确定所述至少一种成分的水平超过所述预定阈值后，开始将所述供给的过氧化氢通过所述第一试剂入口转移到所述反应容器中，开始将所述供给的碱性氢氧化物通过所述第二试剂入口转移到所述反应容器中，并使所述空气处理单元能够处理的所述空气中的至少一些空气进入所述空气入口。

19.根据权利要求18所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气质量传感器相对于所述空气处理单元位于远处。

20.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元还包括：

空气质量传感器，其被配置为产生指示所述空气处理单元输出的处理过的空气中的至少一种成分的水平的输出；和

至少一个控制器，其被编程为：

监测所述空气质量传感器的输出以确定与所述至少一种成分相关的水平；

确定所述至少一种成分的水平是否超过预定阈值；和

在确定所述至少一种成分的水平超过所述预定阈值后，开始将所述供给的过氧化氢的一部分通过所述第一试剂入口转移到所述反应容器中。

21.根据权利要求20所述的空气处理单元，其特征在于，还包括在确定所述至少一种成分的水平超过所述预定阈值之后，开始将所述供给的碱性氢氧化物的一部分通过所述第二试剂入口转移到所述反应容器中。

22.根据权利要求20所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气质量传感器定位成与所述空气出口中的空气相互作用。

23.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元还包括：

至少一个控制器，其被编程为：

监测所述pH传感器的输出，以确定所述反应容器中的所述溶液的pH水平；

确定所述反应容器中的所述溶液的pH水平如何与目标pH水平或目标pH范围中的至少一个比较；和

在确定所述反应容器中的所述溶液的pH水平与所述目标pH水平的差超过阈值差或落在所述目标pH范围之外后，开始将所述供给的过氧化氢或所述供给的碱性氢氧化物中的至少一个转移到所述反应容器中，其中，所述供给的过氧化氢通过所述第一试剂入口转移到所述反应容器中，而所述供给的碱性氢氧化物通过所述第二试剂入口转移到所述反应容器中。

24.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元还包括：

液位传感器，其被配置成产生指示所述反应容器中的溶液的液位的输出；和

至少一个控制器，其被编程为：

监测所述液位传感器的输出；

在确定所述反应容器中的液位低于目标液位后，开始将所述供给的过氧化氢、所述供给的碱性氢氧化物或供给的水中的至少一个转移到所述反应容器中，其中，所述供给的过氧化氢通过所述第一试剂入口转移到所述反应容器中，所述供给的碱性氢氧化物通过所述第二试剂供应入口转移到所述反应容器中，所述供给的水通过水入口转移到所述反应容器中。

25.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，还包括一个或多个泵，所述一个或多个泵用于将空气吸入所述空气入口或用于使空气从所述空气出口流出。

26.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，还包括冷凝器单元，所述冷凝器单元位于所述空气出口的下游，并且被配置成收集由从所述空气出口流出的处理过的空气承载的水性空气处理液。

27.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，还包括热催化单元，所述热催化单元位于所述空气入口的上游，所述热催化单元包括：

加热器，其被配置成将通过其的空气加热到80摄氏度至500摄氏度范围内的温度；和

催化转化器，其被配置成接收加热过的空气。

28.根据权利要求27所述的空气处理单元，其特征在于，所述加热器由电力或燃料气体燃烧中的至少一种供能。

29.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，还包括一个或多个微粒过滤器。

30.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元被配置成将所述输入空气的一氧化碳量减少至少100倍。

31.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元被配置成将所述输入空气的温度降低至少两倍。

32.根据权利要求1所述的空气处理单元，其特征在于，所述空气处理单元被配置成以300升/分钟至600升/分钟的流速处理所述输入空气。

33.一种安装有权利要求1所述的空气处理单元的电梯，其特征在于，所述电梯包括轿厢，并且从所述空气出口流出的处理过的空气流向所述轿厢。

34.根据权利要求33所述的电梯，其特征在于，所述空气处理单元被配置成在所述轿厢中提供至少0.8 mbar的超压。

35.根据权利要求33所述的电梯，其特征在于，提供给所述轿厢的处理过的空气具有不超过40摄氏度的温度。

36.一种个人呼吸设备，其包括权利要求1所述的空气处理单元。

37.根据权利要求36所述的个人呼吸设备，其特征在于，所述空气处理单元被配置成以至少10升/分钟至100升/分钟的流速处理所述输入空气。

38.根据权利要求36所述的个人呼吸设备，其特征在于，还包括呼吸接口，所述呼吸接口流动连接到所述空气出口并且被配置成将所述处理过的空气的至少一部分提供给所述个人呼吸设备的用户。

39.根据权利要求38所述的个人呼吸设备，其特征在于，所述呼吸接口包括管嘴或面罩中的至少一个。

40.根据权利要求36所述的个人呼吸设备，其特征在于，还包括两个或更多个呼吸接口，所述两个或更多个呼吸接口流动连接到所述空气出口并且被配置成将所述处理过的空气的至少一部分提供给所述个人呼吸设备的两个或更多个用户。

41.根据权利要求38所述的个人呼吸设备，其特征在于，还包括限流器，所述限流器用于限制所述水性空气处理液流入所述呼吸接口。

42.根据权利要求36所述的个人呼吸设备，其特征在于，还包括流动路径，所述流动路径被配置成接收由所述个人呼吸装置的用户呼出的空气，并将所呼出的空气提供给所述空气处理单元的所述空气入口。

43.一种利用空气处理单元处理空气的方法，所述方法包括：

待处理的空气流动进入反应容器的空气入口，其中所述反应容器包括空气处理液，所述空气处理液包括氧化剂和碱性氢氧化物的混合物；

使用空气分散元件将待处理空气流的至少一部分转换成多个微气泡，所述空气分散元件包括多个孔，所述多个孔被配置成排出所述微气泡，所述多个孔的平均直径为0.5微米至500微米，所述多个孔彼此分开并且彼此分开的平均距离是所述多个孔的平均直径的两倍至三十倍，所述多个孔分布在所述空气分散元件的至少一部分上，分布密度为每平方厘米1至100个孔；

将所述微气泡引入所述空气处理液中，使得通过与所述空气处理液的一种或多种成分反应，减少包含在所述多个微气泡中的一种或多种目标气体物质的量；

由传感器生成产生指示所述反应容器中的溶液的pH水平的输出；和

从所述反应容器输出处理过的空气。

44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，还包括：

从空气质量传感器的输出自动确定空气体积中的至少一种成分的水平；

自动确定至少一种成分的水平是否超过预定阈值；和

在确定所述至少一种成分的水平超过所述预定阈值后，开始将供给的氧化剂通过第一试剂入口转移到所述反应容器中。

45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，还包括将供给的碱性氢氧化物通过第二试剂入口转移到所述反应容器中。

46.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化氢、高锰酸盐、过硫酸盐或它们的组合中的至少一种。

47.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述空气质量传感器位于所述反应容器的下游。

48.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述空气质量传感器位于所述反应容器的空气入口的上游。

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