CN110382418B - 流通式流体纯化设备和用于容纳辐射源的装置 - Google Patents

Abstract

一种流通式流体纯化设备(1)，其包括容器(5)、接受器（10）、多个挡板（9），所述容器被布置成使得待纯化的流体能够从入口(3)流过容器(5)的体积(8)到出口(7)，接受器用于容纳灯(13)形式的辐射源(13)，其中接受器(10)具有界面壁(11)，界面壁可透过波长在UV范围内、优选在150 nm至200 nm之间、更优选为172±8nm的辐射，并且被布置成使辐射传送进入容器(5)的体积(8)，多个挡板位于容器(5)的体积(8)中，在从入口(3)到出口(7)沿流动方向具有挡板间距离(D)，其中挡板(9)被布置成迫使从入口(3)流向出口(7)的流体基本上沿着界面壁(11)流动，并且流过界面壁(11)与挡板(9)之间的间隙(G)，间隙(G)限定了界面壁(11)与挡板(9)之间的最短距离，并且其中挡板(9)各自在流动方向上的上游侧具有垂直于界面壁(11)的表面。

Description

流通式流体纯化设备和用于容纳辐射源的装置

技术领域

本发明涉及一种优选通过氧化纯水或超纯水中包含的有机物来纯化流体的流通式流体纯化设备。本发明还优选涉及这种流通式流体纯化设备，其设计用于实验室规模的水纯化应用，最大处理量为2 l/min。

背景技术

已知的设备通过氧化包含在流体中的有机物来提供纯化流体的可能性，优选产生纯水或超纯水，原因是流体在流经设备的容器时暴露于UV-C辐射。

超纯水可以定义为超过ASTM D5127标准并且其具有的总有机碳(TOC)小于十亿分之五(ppb)的最高品质试剂级水。

根据DIN 5031第7部分，UV辐射定义为波长在100 nm至380 nm范围内的辐射。该范围的包括波长小于280 nm的子范围是UV-C范围，以及包括波长小于200 nm的另一个子范围是真空UV-C范围(VUV)。

本发明所涉及的纯化旨在通过由UV-C辐射诱导的有机氧化反应降低流经该设备的流体中的TOC含量。

基于UV辐射而氧化的普通流通式纯化设备使用汞气体灯作为辐射源。灯被布置使得其照射流过容器的流体。

在UV照射诱导的氧化反应中，包含在流体中的有机物被降解成碳酸盐和除碳酸盐之外包含中间离子的副产物，并且可以在纯化后从流体中过滤出来。氧化反应包括将水分子分解成不同反应中间体的中间步骤，反应中间体包括自由基、中性和离子中间体。自由基中间体随后将流体中包含的有机物氧化成二氧化碳和水。已知波长为185 nm的UV光能有效产生这种自由基中间体。

还已知使用准分子灯进行杀菌水纯化。这种灯基于例如氙气到准分子状态的激发。激发和去激发期间发射的辐射波长为172 nm或以下(取决于灯中使用的气体)。该波长太低，不能直接用于水纯化应用，并且其具有透明度非常低的水。

WO 2014/148325A1公开了将这种准分子灯与灯上的半透明涂层结合使用，以将发射波长转变到更高的波长。然而，额外的涂层增加了成本，由于UV暴露，涂层随时间降解而缩短了寿命，并且由于涂层吸收大约50%的辐射和仅复原50%的吸收能量而降低了性能。

WO 95/15294A1公开了一种用于水和其它流体的消毒器，其利用电离UV辐射作为消毒手段。作为辐射源的圆柱形UV灯被居中地容纳在管状空气腔室中，而空气腔室同轴地定位在形成细长暴露腔室的壳体内部，流体通过该暴露腔室从一个轴向端部的入口流到相对的轴向端部的出口。同轴设置的超环面圆盘形式的挡板阵列横跨暴露腔室的内部，当流体沿轴向延伸部流过腔室时，每个挡板部分地阻挡流体通过。每个挡板在挡板的边缘与腔室的内周壁之间设有通道，以允许流体在邻近腔室壁的部分处流过挡板，并且相邻挡板的通道彼此偏移，以在流体穿过腔室的长度时产生流体的迂回湍流。因此，流体流被顺序地转向辐射源和远离辐射源。空气通道可以被导引通过空气腔室以共同产生臭氧，并且臭氧又可以在用UV辐射处理水之前或之后与水反应。在这种流通式设备中，待纯化的流体的相当大一部分可以通过离辐射源相对较大距离的设备，从而可能遭受不完全纯化。

文献US 2007/0003430A1公开了一种使流体中的微生物（如病毒）灭活的方法。灭活过程是基于使用发射180至320 nm之间、优选225至290 nm之间的辐射的细长UV灯，该灯被细长反应腔室包围，通过该细长反应腔室从入口到出口产生沿UV灯长度定向的一次流。循环的二次流叠加在一次流上，并且一次流和二次流都由设置在反应腔室内的旋转搅拌器产生，或者由围绕UV灯并限定螺旋通道的盘绕缠绕的管产生，螺旋通道围绕UV灯盘绕并接近但不接合UV灯，并且具有D形截面。这种流通式纯化相对复杂，并且制造成本高。

使用UV辐射的现有技术纯化设备经常采用汞基UV灯来产生所需波长的辐射。然而，汞基UV灯通常是有问题的，因为由于汞的危险性质，它们在搬运和特殊处理或处置程序中需要极其小心。

发明内容

发明目的

要解决的一个目的是提供一种用于纯化流体，优选用于生产纯水或超纯水的流通式流体纯化设备，其避免使用汞灯，具有高纯化效率并且是成本有效的。

问题的解决方案

根据本发明，这个目的通过具有权利要求1的特征的流通式流体纯化设备来实现。从属权利要求中限定了优选实施例。

本发明的流通式流体纯化设备包括：容器，该容器布置成使得待纯化的流体能够从入口流经容器的体积至出口；接受器，其用于容纳灯形式的辐射源，其中该接受器具有界面壁，该界面壁能透过波长在UV范围内、优选在150 nm至200 nm之间、更优选为172 ± 8nm的辐射，并且被布置成允许辐射传送进入容器的体积；多个挡板，位于容器的体积中，在从入口到出口的流动方向上具有挡板间距离，其中挡板被布置成迫使从入口到出口流动的流体基本上沿着界面壁流动，并流过界面壁与挡板之间的间隙，该间隙限定了界面壁与挡板之间的最短距离；并且其中挡板各自在流动方向上的上游侧具有至少一个表面，该表面垂直于流动方向。

根据本发明的设备中的挡板以及挡板与辐射源的界面壁之间的狭窄间隙沿着界面壁产生小的流体壁厚，使得即使使用具有在150 nm至200 nm范围内相对较低波长、具有透过水的相对较低透射率的无汞辐射源，如准分子灯，基本上所有流体也都暴露于辐射。此外，挡板在紧邻辐射源的界面壁的流体中产生刚好足够的湍流，特别是通过具有垂直于流体流动方向的至少一个表面，使得流体流动不是层流而是混合的，而不会降低沿着设备长度的流速。混合确保了流体对辐射的统一暴露时间，并且产生了已经通过该设备的流体的均匀纯度水平，即低TOC，并且对于给定的流速和给定的灯大小可以实现更高的TOC降低。

此外，在现有设备中，可以使用较低强度的灯，或者灯老化在较小程度上影响性能。此外，电离更复杂有机物的能力也得到了提高。

由于基本上所有的流体都被界面壁与挡板之间的间隙迫使沿着界面壁在狭窄区域内流动，间隙充当缩窄部和使流体流动变窄，因此实现了辐射穿过流体流动的完全穿透。

根据优选实施例，界面壁与挡板之间的间隙，即最短距离，等于或小于2.0 mm，优选在1.2 mm至0.3 mm的范围内，更优选在0.5 mm至1.0 mm的范围内。优选地，挡板在邻近间隙的至少一部分中具有平行于界面壁的小于1.5 mm、优选地小于1.0 mm的厚度。

活性氧化层越小，即越薄，TOC浓度可以降低得越有效。此外，较小的间隙大小导致湍流的更好产生。另一方面，通过该设备的流体的总流速以及因此压降随着由挡板厚度限定的较小间隙大小和较长间隙长度而减小。优选的间隙大小和尺寸提供了流体流速与流体纯度水平之间的最佳平衡，并从而提高了设备的总效率。

根据另一优选实施例，至少邻近间隙的两个连续挡板的上游表面之间在流动方向上的挡板间距离在4至30 mm的范围内，优选在10至20 mm之间，更优选在大约10 mm。

优选地，沿着界面壁在流动方向上的挡板数量至少为4个，优选为8至12个。

挡板间距离和这些范围内的挡板数量已被确定为以每小时120升(l/h)的流速通过该设备时提供最佳性能和纯化效率。对于更高的流速，可以对设备进行按比例放大。

根据另一个优选实施例，挡板被布置成堆叠，并且优选地通过限定挡板间距离的间隔件彼此互连，以形成自支撑元件，该自支撑元件可以与容器分开预制并且容易地安装到容器的体积中。优选地，密封件设置在容器的内周壁与挡板之间，并且密封件可以作为单独的部件或材料来提供，或者如果挡板具有一定的弹性并且外部尺寸稍微大于容器的内部尺寸，则可以由挡板的材料形成。

挡板的自支撑结构在制造和维护容易性和成本方面提供了优势。此外，一系列具有不同大小、容量和处理量的设备可以用少量不同部件以模块化构造轻松设置。

根据另一个优选实施例，挡板形成为用间隔件互连的圆盘，其中挡板可以由金属，优选不锈钢形成。

该实施例提供了通过使用不同的间隔件来容易地改变挡板间距离和简单地制造挡板的可能性，即通过由如金属等板材将其冲压成。特别地，不锈钢是用于制药工业、食品工业等的优选材料，并且在本发明的上下文中，金属(特别是不锈钢)相对于辐射源的波长具有良好的UV稳定性，并且是惰性的而不与流体相互作用。

根据另一优选实施例，挡板与容器的内周壁一体形成。优选地，挡板由具有UV稳定性的塑料材料形成，优选由含氟聚合物材料形成，尤其是聚四氟乙烯（PTFE）、PVDF、PEEK、PFA或聚醚酰亚胺（PEI）或PE，优选设有金属涂层。

与金属等相比，使用塑料材料作为挡板的材料使得不需要满足严格的制造公差，因为材料的弹性可以在一定范围内克服小的制造缺陷。作为副作用，挡板与容器壁之间的密封可以通过塑料材料的柔性以及挡板相对于容器尺寸的适当尺寸设定而自动提供。

优选地，UV稳定性可以通过包含在塑料材料中的UV稳定剂(如二苯甲酮)来达到，并且可以防止自由基的形成和延长设备的使用寿命。

此外，金属涂层提供了使用金属作为挡板原材料的上述优点，但是由于相对昂贵的原材料金属的更有效使用，这种效果可以以更低的成本达到。

根据另一个优选实施例，容器具有外圆筒，接受器的界面壁由插入外圆筒的体积中的内圆筒的外周壁形成，挡板位于外圆筒与内圆筒之间，并且该设备具有与外圆筒的轴向端接合的至少一个端帽，该端帽布置成将内圆筒保持在外圆筒中的适当位置，并且流体密封地闭合外圆筒。外圆筒和内圆筒以及挡板优选地是同心的。

根据另一个优选实施例，界面壁包括石英玻璃或者基本上完全由石英玻璃形成。

根据另一个优选实施例，辐射源是准分子灯，其被配置成发射波长在UV范围内、优选在150 nm至200 nm之间、更优选为172±8 nm的辐射，其中辐射源被定位成通过界面壁与容器体积中的流体分离。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的纯化设备的示意性剖视图；

图2是图1的区域II的放大视图；

图3是显示辐射源(灯)与没有挡板的容器的流通体积之间的界面壁附近的流动情况的示意图；

图4是示出辐射源(灯)与容器的流通体积之间的界面壁附近的流动情况的示意图，其中挡板在右侧，而流动模拟在左侧；

图5是示出UV光强度作为光波长和水中穿透深度的函数的图；

图6是根据本发明实施例的具有挡板堆叠的纯化设备的放大示意剖视图；

图7是自支撑挡板堆叠的透视图；

图8是根据优选实施例的流通式纯化设备的侧视图；和

图9是图8的流通式纯化设备的截面图；

图10是图8的流通式纯化设备的透视分解图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。

根据本发明的设备特别适合于利用氧化反应来降低水的TOC含量以产生纯水或超纯水，但是本发明不限于该应用领域，而是通常可以应用于将流体流暴露于辐射源的流通式设备。

当含有有机碳的流体暴露于辐射（在本上下文中波长低于200nm的辐射）时，辐射诱导的氧化反应，也称为光氧化反应，可以在含有有机碳的流体中发生，该辐射可以使用准分子灯作为无汞的辐射源来产生。当暴露于辐射时，包含在流体中的有机碳化合物氧化，并且形成碳酸盐和除碳酸盐之外包含中间离子的副产物。

如图1中示意性示出的，纯化设备1通常具有轴向细长的圆筒形容器5，该容器具有外圆筒5a，该外圆筒5a具有位于容器5的轴向端部(在图1的姿态中位于外容器5a的竖直上侧上)的待纯化流体的入口3，以及位于容器5的相对轴向端部(在图1的姿态中位于外圆筒5a的竖直下侧上)的已纯化流体的出口7。待纯化流体的暴露区位于入口3与出口7之间，并限定了有效反应器长度。入口3和出口7的具体结构和位置并不特别相关，只要能够产生通过设备1的暴露区的连续流动。

为了利用重力迫使流体流过暴露区，设备1可以布置成使得入口3位于竖直上侧，而出口7位于竖直下侧，如图1所示。更优选地，通过采用泵(未示出)迫使流体从设备1的竖直下侧的入口3向上至竖直上侧的出口7来颠倒操作设备1，以便有效地抑制流体中气泡的形成。竖直姿态是优选的，因为它均衡了围绕圆周的分布，其中，后面将描述的挡板基本上垂直于容器5的纵向方向。

在该示意性实施例中，八个挡板9布置在容器5外圆筒5a内的暴露区中。每个挡板9具有两个水平表面，它们基本上垂直于外圆筒5a的纵向轴线，纵向轴线对应于流体通过容器5的流动方向。挡板9还具有平行于流体流动方向的竖直表面，竖直表面面向稍后将描述的内容器或接受器的壁(界面壁11)。本发明不限于八个挡板9，并且可以包括例如四个，优选八到十二个挡板。挡板9的最佳数量可以根据容器的长度和直径，即所需的流动体积来确定。例如，在具有大约10 cm的暴露区(有效反应器长度)和大约25 mm的外圆筒内径的设备中，已经确定10个挡板提供最佳性能。

挡板9的厚度T小于1.5 mm，优选小于1.0 mm，并且可以由金属片材或板材（优选不锈钢）形成，或者由具有UV稳定性的塑料材料形成，优选由含氟聚合物材料形成，尤其是聚四氟乙烯（PTFE）、PVDF、PEEK、PFA或聚醚酰亚胺（PEI）或PE，优选设置有金属涂层。

在该实施例中，挡板9与外圆筒5a的内周壁4的表面一体形成，并且具有中心孔，该中心孔的内径大于内圆筒10a的外径，内圆筒10a插入外圆筒5a中并密封在容器中，使得没有流体能够进入内圆筒10a的内部空间。因此，内圆筒10a形成与外圆筒5的体积8中的暴露区的界面壁11。

内圆筒10a同心地位于外圆筒5内，并形成接受器10a，以将辐射源(准分子灯)13容纳在其中，并将辐射源13与容器5的体积8中的暴露区分开，待纯化的流体在该暴露区流动。因此，内圆筒10a的界面壁11可透过至少波长在UV范围内、优选至少在150 nm至200 nm之间、更优选为172±8 nm的辐射。

挡板9在容器5的轴向方向上以预定距离(挡板间距离)D布置在相应相邻挡板的上游水平表面之间。沿着界面壁11在上游表面之间在流动方向上的挡板间距离D在4至30 mm之间，优选在10至20 mm之间，更优选约为10 mm。

为了满足透射率要求和UV稳定性，内圆筒10a或至少其界面壁11优选由石英材料制成或至少在相关部分包括石英材料，石英材料可透过紫外范围内、优选至少在150 nm至200 nm之间的范围内的辐射。石英玻璃(熔融石英)由无定形(非结晶)形式的二氧化硅形成，并且与传统玻璃的不同之处在于它不包含通常添加到玻璃中以降低熔融温度的其它成分。石英玻璃因此具有高熔点(与普通玻璃相比)、高化学纯度和电阻、高耐热性、具有高抗热冲击性的低热膨胀性和高抗辐射性。优选使用的熔融石英是合成熔融石英。此外，(合成)熔融石英可以包含一定含量的氢一氧化物(OH)，其防止UV范围内的曝晒，并在红外线范围内有一些吸收峰值。

辐射源是准分子灯13(或“激发灯（excilamp）”)，它是由准分子(激基复合物)分子自发发射而产生的紫外光源。准分子灯13在操作中发射的主波长取决于准分子灯的工作气体填充。产生所需范围辐射的合格工作气体是Ar、Kr、I₂、F₂和Xe₂。准分子灯是准单色光源，其可以在具有高功率谱密度的紫外(UV)和真空紫外(VUV)光谱区中的宽波长范围内工作。准分子灯的操作是基于激发二聚物(准分子)的形成和从束缚的受激发的准分子状态到弱束缚的基态的转变，从而产生UV光子辐射。准分子灯辐射波长由工作气体(也称为准分子)指定。用于本发明设备中的特别优选的准分子灯是使用氙气(Xe₂)的灯。

准分子灯无汞，无电极，并且放电基于射频能量。因此，这种灯没有与开/关切换循环数相关的老化效应。与需要大约30 s预热时间的汞灯相比，准分子灯基本上是瞬时操作的，即不到10 ms。例如，如果氙气(Xe₂)用作工作气体，则发射的辐射具有172 nm的主波长。另一方面，如果氪用作工作气体，则主波长将是146 nm。此外，准分子灯可以作为一般电气废物丢弃，而不需要像汞灯那样的特殊处理或处置程序。

在使用纯氙气的情况下，优选用于本发明的准分子灯13的辐射的主波长优选低于200 nm，优选在150 nm至200 nm之间，最优选为172 nm，优选地具有相对于峰值强度+/-8nm的半带宽，其中在164 nm至180 nm的范围内仍有超过50%的峰值强度。

在内圆筒10a的界面壁11与挡板9的正面即竖直表面9b之间形成间隙G，流体在其途中必须通过间隙G从入口通过暴露区到出口。这些间隙G(在垂直于界面壁11的外周表面的方向上测量，即在圆筒形结构的情况下是径向的)等于或小于2.0 mm，优选在1.2 mm至0.3 mm的范围内，更优选在0.5 mm至1.0 mm的范围内。

如图2和3所示，准分子灯13向流体中与界面壁11相邻的区域(活性氧化层)15发射辐射，例如UV光。由于准分子灯13的(短)波长，发射光的强度随着光在流体中的穿透深度增加而迅速降低，如图5所示。因此，挡板9与界面壁之间的间隙G的大小被设定为相对较小的值，以便照射和穿透流体层的整个厚度，流体层通过迫使流体穿过间隙G并沿着界面壁11而形成。此外，由于挡板9的上表面或上游表面9a被设置成相对于沿着界面壁11的流动方向成直角，所以在流体中产生小的湍流。距离越小，湍流就越大。这些内部湍流通过迫使流体的各部分以交替的间隔朝向和远离内圆筒11的界面壁，并从而进入和离开活性氧化层15，以混合界面壁附近的活性氧化层15中的流体。因此，可以防止层流，并且经过挡板的整个流体流动接收基本相同水平的UV暴露。图4示出了120 l/h流速下的预期流动行为的概念图(右侧)和40 l/h流速下的真实模拟结果(左侧)。对于本发明来说，重要的是，所有进入设备1的流体必须通过间隙G，即避免在流体没有暴露于辐射的部分处旁路流过体积8。

接下来将参考图6描述另一优选实施例。在图6中，为了便于解释，省略了像辐射源、入口和出口这样的元件。与上面的实施例不同，挡板91没有与外圆筒5a的内表面一体地形成，而是挡板91以预定间距(挡板间距离)D堆叠布置，以形成安装在容器5(外圆筒5a)的内部体积8中的自支撑元件，从而围绕内圆筒10a的界面壁11。在该实施例中，挡板间的间距由间隔件18保持，间隔件18与挡板91中相应的挡板一体形成。

在图7所示的另一个实施例中，自支撑元件由圆盘92形式的挡板形成，挡板由片材即不锈钢或塑料材料制成，圆盘92具有中心孔92a，圆盘92通过螺栓19轴向互连，螺栓19用作布置在相邻圆盘92之间的间隔件，以保持恒定的挡板间距离D并围绕圆周分布。中心孔92a的尺寸设定使得其具有比用作界面壁11的内圆筒10a的外周向壁充分更大的直径，以便形成流体流动所需的间隙G。通过材料的精确定尺寸导致元件通过一定弹性(在其中圆盘尺寸略大于外圆筒截面的塑料材料的情况下)轻压配合到外圆筒5中，或者通过附连到外周边缘的单独密封件，圆盘92的外周可以密封抵靠在外圆筒5的内周向壁4上。

为了稳定支撑，规则分布的最少三个螺栓19就足够了，但是可以使用更多。该实施例不限于所示的解决方案并且间隔件18与连接装置的不同组合可以实现自支撑挡板元件的“梯形”结构。该结构不必以刚性方式自支撑。它应该仅仅提供足够的稳定性，使得它可以作为预安装单元插入容器5的外圆筒5a中，并相对于其内周表面4密封，同时保持到内圆筒11的间隙G和挡板间距离d。一旦插入，挡板91、92将在外圆筒5中保持就位。另一种提供减少组装时间和成本的修改是用片材冲压出挡板圆盘92，挡板圆盘92具有从外周一体径向突出的多个凸耳或条带。这些凸耳或条带可以随后从圆盘的平面弯曲，并然后可以用作间隔件18，以保持挡板间距离D。具有凸耳的圆盘可以插入到未连接的外圆筒中，或者凸耳可以用于预先使相邻的圆盘互连以形成一个单元。自支撑模块化构造可以降低制造和维护成本和工作量，并且可以提供具有减少数量的不同零件的设备1的大量变型。

图8、9和10以从外部观看的侧视图、部分截面图和分解图示出了本发明设备的实际示例，而没有示出准分子灯。该设备的各种元件用与前述示意性实施例中相同的附图标记来标识。

容器5形成有通过焊接而彼此连接以形成流体密封的外圆筒5a(外圆筒组件)的多个轴向布置的圆筒部分5b、5c、5d和5e。优选地，圆筒部分通过钨极惰性气体（TIG）焊接而彼此连接。TIG焊接是一种电弧焊接工艺，它使用不可消耗的钨电极来产生焊接，并且可以在有或没有填充金属的情况下进行，由此没有填充金属的情况被称为自熔焊接，并且是用于该实施例的最优选的焊接方法。惰性保护气体保护焊接区免受大气污染，这导致牢固和清洁的连接，并且TIG焊接提供了高水平的过程控制，并因此特别适用于待焊接的薄材料。这里，轨道焊接是TIG焊接的最优选的焊接方法，原因是要连接的圆筒部分的圆筒形状。在轨道焊接中，电弧围绕静态工件机械旋转通过360°。

形成外圆筒5a的暴露区的圆筒部分5e具有一体形成并从外圆筒周壁径向向内突出的挡板9。

入口3和出口7(在图9中的旋转位置不可见)形成在单独的圆筒部分5c、5d上，圆筒部分5c、5d邻近限定氧化区的外圆筒5a的轴向端部放置，并且通过单独的连接器附连到形成暴露区的圆筒部分或通过焊接而一体地连接(如图8和9所示)。

两个端帽20、21通过卡扣连接(稍后描述)可释放地与外圆筒5a的锁定圆筒部分16(或5b)、17(或5b)接合，每个端帽被布置成闭合外圆筒5a的两个轴向端之一。因此，端帽流体密封地密封地闭合圆筒5的内部体积，在该体积中，流体在其轴向端部流向环境。

圆筒部分5b、5c和5e通过焊接而彼此连接以形成流体密封的外圆筒5a(外圆筒组件)，除了圆筒部分5d之外，可以都具有相同的基本“杯状或罐状”设计和基本相同的外部尺寸。对于这种基本设计，圆筒部分5b、5c和5e分别由金属（优选不锈钢）形成，通过将冲压片材变形(深拉)成“杯状或罐状”形式，其中底部形成挡板9，以及周围的周向壁形成外圆筒5a的外壁。除了UV稳定性的优点之外，金属还提供了将辐射源操作产生的热量散发到环境（即空气）中的能力。因此，可以抑制水温的升高。

锁定圆筒部分16、17 (5b)是具有类似于形成暴露区的圆筒部分5e和设置有入口的圆筒部分5c的“杯状或罐状”设计的圆筒部分，不同之处在于在周壁中具有四个孔25用作锁定开口。该实施例中的锁定圆筒部分16、17 (5b)是相同的，但是在外圆筒5a中以相反的取向连接，使得它们的底部在两种情况下都定位于内部。

这需要使用单个不同的圆筒部分5d，该圆筒部分5d可以相对于周围的周向壁与其它“杯状或罐状”圆筒部分相同，但是没有底部。在这种情况下，出口7设置在此环形圆筒部分5d上。当然，也可以使用环形圆筒部分(没有底部)来代替形成暴露区的圆筒部分5e之一，并且将相邻的圆筒部分（无论是圆筒部分5e还是具有入口/出口的圆筒部分5c）定向成底部在形成外圆筒5a的圆筒部分堆叠中处于倒置取向。

端帽20、21具有插头状设计，并且包括圆筒形环形主体和用作连接部的四个弹性腿24，因为弹性腿24设置有钩状突起24a，钩状突起24a从腿24的自由端径向向外突出，布置成与锁定圆筒部分16、17的孔25接合，以便将端帽可释放地附连到锁定圆筒部分16、17。腿24围绕圆筒形环形主体的外周等距分布，从那里向上突出，并且径向向外倾斜。端帽20、21的圆筒形主体的外径略小于锁定圆筒部分16、17的内径，并且主体的内径略大于内圆筒10a的外径。腿一体地连接到端帽20、21的主体，使得端帽20、21的外径作为整体变得大于锁定圆筒部分16、17的内径。通过将端帽20、21插入到锁定圆筒部分16、17中，腿克服其弹性被径向向内按压，并且当端帽20、21完全插入到相应的锁定圆筒部分16、17中并且钩状突起24a与相应的孔对准时，突起卡扣即卡入端帽20、21的相应孔中就位，并且形状锁定地保持在孔中。

容器内部的压力，即由于该压力导致的产生的反作用力作用在连接部上。因此，必须选择突起的尺寸、其形状、以及腿的强度和弹性以及其数量，以承受这些力，并避免腿断裂或突起在操作中滑出孔。操作中容器内部的压力可高达24巴，相当于作用在连接部上的3000 N。本发明当然不限于四条腿。可以将端帽形成为由塑料材料制成的一体式部件，优选那些具有UV稳定性的塑料材料作为上述与挡板相关的材料。

在端帽20、21被插入之前，用作辐射源(准分子灯)13的接受器的内圆筒10a被插入外圆筒5中。可以在内圆筒插入到外圆筒内之前或之后将准分子灯13插入内圆筒。准分子灯可以通过合适的连接器固定在内圆筒中，无论是可释放的还是固定的连接器。如图8和9所示，准分子灯13具有从设备1的轴向端部之一突出的电连接器13a，从而可以施加用于操作该设备的电流。

在插入端帽之前，将O形环22、23分别装配在内圆筒10a上并放置就位，直到它覆盖在锁定圆筒部分5b底部中的中心孔与内圆筒10a之间提供的间隙(见图9和10)。当端帽完全插入并与锁定圆筒部分接合时，O形环被压缩就位，以提供容器5的内部体积的流体密封性，待处理的流体在容器5的内部体积中流动。同时，压缩的O形环还将内圆筒10a(接纳准分子灯13)保持和固定在外圆筒5中的适当位置。

因此，用于插入/移除准分子灯13的内圆筒的插入开口即使在通过附连端帽而闭合内圆筒与外圆筒之间的容器的内部体积之后，也可以在设备的外部接近，以便于维护和制造。换句话说，整个设备可以在没有准分子灯13的情况下预先制造，准分子灯13可以随后安装到该设备上，或者准分子灯可以被更换和/或暂时移除，以清洁或修复设备的其它零件。同样，不同的辐射源可以与该相同的设备一起使用，只要它们装配在由内圆筒形成的接受器中。

由基本设计大致相同的堆叠的（即轴向对准的）和焊接的圆筒部分形成的外圆筒5a的结构在制造简单性和成本方面提供了优势。此外，具有不同轴向长度、容量和处理量的一系列设备可以用少量不同部件以模块化构造容易地设置。具有轴向长度较长的氧化区的设备可以在出口处提供较低TOC的纯化水。

如上所述，通过在外圆筒的两个轴向端上设置两个端帽20、21来闭合外圆筒5a。然而，也可以在外圆筒5a的一个轴向端仅设置一个端帽20、21，并通过设置另一个圆筒部分(未示出)来闭合另一端，该另一圆筒部分具有完全闭合的底部，并通过焊接而连接到形成外圆筒5a的圆筒部分堆叠中的倒数第二个圆筒部分。此外，（一个或多个）端帽20、21也可以通过其它可释放的连接装置（像卡口或螺纹型连接件）而连接到外圆筒5a，这种连接装置提供所需的轴向力的施加来压缩O形环，或者可以以不破坏就不能移除的方式固定地附连，即通过焊接或胶合。

附图标记

1设备

3入口

4内周壁

5外容器

5a外圆筒

5b、5c、5d、5e圆筒部分

7出口

8体积

9，91挡板

10接受器

10a内圆筒

11界面壁

13辐射源(准分子灯)

15活性氧化层

16、17锁定圆筒部分

18间隔件

19螺栓

20，21端帽

22，23 O形环

24腿

24a突起

25孔

D挡板间距离

G间隙

T厚度

Claims (28)

1.一种流通式流体纯化设备(1)，包括：

容器(5)，其布置成使得待纯化的流体能够从入口(3)流经所述容器(5)的体积(8)至出口(7)；

接受器(10)，其用于容纳灯形式的辐射源(13)，其中所述接受器(10)具有界面壁(11)，所述界面壁(11)能透过波长在UV范围内的辐射，并且被布置成使辐射传送进入所述容器(5)的体积(8)；

多个挡板(9)，其位于所述容器(5)的体积(8)中，在从所述入口(3)到所述出口(7)的流动方向上具有挡板间距离(D)，

其中所述挡板(9)被布置成迫使从所述入口(3)流向所述出口(7)的流体沿着所述界面壁(11)流动，并且流过所述界面壁(11)与所述挡板(9)之间的间隙(G)，所述间隙限定了所述界面壁(11)与所述挡板(9)之间的最短距离，并且

其中所述挡板(9)各自在所述流动方向上的上游侧具有垂直于所述界面壁(11)的表面。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述界面壁(11)能透过波长在150 nm至200nm之间的辐射。

3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中，所述界面壁(11)能透过波长为172 ± 8 nm的辐射。

4.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述间隙(G)等于或小于2.0 mm。

5.根据权利要求4所述的设备(1)，其中，所述间隙(G)在1.2 mm至0.3 mm的范围内。

6.根据权利要求4所述的设备(1)，其中，所述间隙(G)在0.5 mm至1.0 mm的范围内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)至少在邻近所述间隙(G)的部分中具有小于1.5 mm的平行于界面壁(11)的厚度(T)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)至少在邻近所述间隙(G)的部分中具有小于1.0 mm的平行于界面壁(11)的厚度(T)。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，至少邻近所述间隙(G)的两个连续挡板(9)的上游表面之间的挡板间距离(D)在4至30 mm的范围内。

10.根据权利要求9所述的设备(1)，其中，所述挡板间距离(D)在10至20 mm的范围内。

11.根据权利要求10所述的设备(1)，其中，所述挡板间距离(D)为10 mm。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，沿着所述界面壁(11)在流动方向上的挡板(9)的数量为至少4个。

13.根据权利要求12所述的设备(1)，其中，沿着所述界面壁(11)在流动方向上的挡板(9)的数量为8至12个。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)通过间隔件(18)彼此互连。

15.根据权利要求14所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)形成自支撑元件。

16.根据权利要求14所述的设备(1)，其中，密封件(S)设置在所述容器(5)的内周壁(4)与所述挡板(9)的外周侧(9a)和/或所述间隔件(18)的外周侧之间。

17.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)与所述容器(5)的壁(4)一体形成。

18.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)由金属形成。

19.根据权利要求18所述的设备(1)，其中，所述金属是不锈钢。

20.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)由具有UV稳定性的塑料材料形成。

21.根据权利要求20所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)由含氟聚合物材料形成。

22.根据权利要求21所述的设备(1)，其中，所述含氟聚合物材料是聚四氟乙烯(PTFE)、PVDF、PEEK、PFA或聚醚酰亚胺(PEI)或PE。

23.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述挡板(9)设置有金属涂层。

24.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，

所述容器(5)具有外圆筒(5a)，并且所述接受器(10)的界面壁(11)由插入所述外圆筒(5a)的体积(8)中的内圆筒(10a)的外周壁形成，所述挡板(9)位于所述外圆筒(5a)与所述内圆筒(10a)之间；以及

所述设备具有至少一个端帽(20，21)，所述端帽与所述外圆筒(5a)的轴向端接合，布置成将所述内圆筒(10a)保持在所述外圆筒(5a)中的适当位置，并且流体密封地闭合所述外圆筒(5a)。

25.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述界面壁(11)包括石英玻璃或由石英玻璃形成。

26.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其中，所述辐射源(13)是准分子灯，所述准分子灯被配置成发射波长在UV范围内的辐射，其中所述辐射源(13)被定位成通过所述界面壁(11)与所述容器(5)的体积(8)中的流体分离。

27.根据权利要求26所述的设备(1)，其中，所述准分子灯被配置成发射波长在150 nm至200 nm之间的辐射。

28.根据权利要求27所述的设备(1)，其中，所述准分子灯被配置成发射波长为172 ±8 nm的辐射。

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