DE102008021301A1 - UV reactor and its use - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein Reaktor zur Einstrahlung von Licht in ein fließendes Medium, umfassend mindestens eine Lichtquelle, die Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 nm und 500 nm emittiert, mindestens einen Hohlkörper mit einer Wandung, die mindestens teilweise für Licht mit der genannten Wellenlänge durchlässig ist und in dem die mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist, sowie ein Gehäuse, das den mindestens einen Hohlkörper derart umgibt, dass zwischen dem Gehäuse und dem mindestens einen Hohlkörper ein Raum entsteht, durch den das zu bestrahlende Medium hindurchfließen kann. Bei der mindestens einen Lichtquelle handelt es sich dabei um eine LED (ligh emitting diode). Des Weiteren ist die Verwendung eines solchen Reaktors als Oxidations- und Synthesereaktor sowie zur Desinfektion von flüssigen Medien beschrieben.Disclosed is a reactor for irradiating light into a flowing medium, comprising at least one light source emitting light having a wavelength between 200 nm and 500 nm, at least one hollow body having a wall which is at least partially transparent to light of said wavelength, and in which the at least one light source is arranged, and a housing which surrounds the at least one hollow body in such a way that a space is created between the housing and the at least one hollow body through which the medium to be irradiated can flow. The at least one light source is an LED (light emitting diode). Furthermore, the use of such a reactor as an oxidation and synthesis reactor and for the disinfection of liquid media is described.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor zur Einstrahlung von Licht in ein fließendes Medium sowie die Verwendung eines solchen Reaktors zur Oxidation und/oder Synthese chemischer Verbindungen sowie zur Desinfektion.The The present invention relates to a reactor for irradiating Light in a flowing medium and the use of a such reactor for the oxidation and / or synthesis of chemical compounds as well as for disinfection.
UV-Reaktoren
zur Oxidation oder Synthese bestimmter Stoffe in Flüssigkeiten
oder zur Desinfektion von Flüssigkeiten wie Wasser sind
bereits seit langem bekannt. Derartige Reaktoren bestehen im allgemeinen
aus einer oder mehreren UV-durchlässigen Quarzglasröhren,
die von einem Gehäuse so umgeben sind, daß das
zu bestrahlende Medium zwischen Gehäuse und den Außenteilen
der Quarzglasröhren hindurchfließen kann. Derartige
UV-Reaktoren sind beispielsweise aus der
In letzteren Fällen, in denen eine Erwärmung des zu bestrahlenden Mediums nicht erwünscht ist oder eine Kühlung durch dasselbe nicht ausreicht, müssen zusätzliche Kühlsysteme bereitgestellt werden. Durch diese Maßnahme können sich entsprechende UV-Reaktoren sehr deutlich verteuern.In latter cases, in which a warming of the is not desired to be irradiated medium or a Cooling by the same is not enough additional cooling systems are provided. By this measure can be appropriate UV reactors increase significantly.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung zur Oxidation und Synthese von Substanzen durch Bestrahlung sowie zur Desinfektion insbesondere flüssiger Medien bereitzustellen, bei der die genannten Probleme nicht oder nur in stark verringertem Mass auftreten.Of the present invention is based on the object, a technical Solution for the oxidation and synthesis of substances by Irradiation and disinfection in particular liquid Provide media in which the problems mentioned or not only occur to a greatly reduced extent.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Reaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Reaktors sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 angegeben. Daneben tragen auch die Verwendungen mit den Merkmalen der Ansprüche 15 und 16 zur Lösung der oben genannten Aufgabe bei. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.These Task is solved by the reactor with the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention Reactor are in the dependent claims 2 to 14 indicated. In addition wear also the uses with the characteristics of claims 15 and 16 for the solution of the above Task at. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this specification.
Ein erfindungsgemäßer Reaktor zur Einstrahlung von Licht in ein fließendes Medium umfaßt mindestens eine Lichtquelle, die Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 300 und 400 nm, emittiert. Desweiteren umfaßt der erfindungsgemäße Reaktor mindestens einen Hohlkörper, in dem die mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist. Der mindestens eine Hohlkörper weist dabei eine Wandung auf, die mindestens teilweise für Licht mit der genannten Wellenlänge durchlässig ist. Desweiteren weist der erfindungsgemäße Reaktor ein Gehäuse auf, welches den mindestens einen Hohlkörper derart umgibt, daß zwischen dem Gehäuse und dem mindestens einen Hohlkörper ein Raum gebildet wird, durch den das zu bestrahlende Medium hindurchfließen kann.One inventive reactor for irradiation of Light in a flowing medium includes at least a light source that has light with a wavelength between 200 nm and 500 nm, in particular between 300 and 400 nm, emitted. Furthermore, the inventive Reactor at least one hollow body in which the at least a light source is arranged. The at least one hollow body has a wall that at least partially for Light permeable at the specified wavelength is. Furthermore, the reactor according to the invention has a housing, which the at least one hollow body surrounds such that between the housing and the at least one hollow body is formed by a space which can flow through the medium to be irradiated.
Besonders zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Reaktor dadurch aus, daß es sich bei der mindestens einen Lichtquelle um eine LED handelt. Bei einer LED (light emitting diode) handelt es sich bekanntlich um ein elektronisches Bauelement, das Licht abstrahlt, wenn es von Strom in Durchlaßrichtung durchflossen wird. Anders als Glühlampen sind LEDs keine Temperaturstrahler. Sie emittieren Licht in einem begrenzten Spektralbereich, das Licht selbst ist dabei in der Regel nahezu monochrom. Im Vergleich zu klassischen Lichtquellen weisen sie eine erheblich längere Lebensdauer auf. Darüber hinaus lassen sie sich sehr hochfrequent schalten.Especially Characterized a reactor according to the invention thereby from that at the at least one light source to a LED is acting. An LED (light emitting diode) is involved known to be an electronic component that emits light, if it is traversed by current in the forward direction. Unlike light bulbs, LEDs are not temperature radiators. They emit light in a limited spectral range, the light itself is usually almost monochrome. Compared to classic Light sources have a significantly longer life on. In addition, they can be switched very high frequency.
Aus energetischer Sicht ist ein erfindungsgemäßer Reaktor sehr viel effizienter als aus dem Stand der Technik bekannte Reaktoren mit den eingangs erwähnten Mitteldruck- oder Niederdruckstrahlern. Die Lichtausbeute von LED's liegt mit mittlerweile bis zu ca. 100 Im/W über der von Glüh- und Halogenlampen und damit auch nahezu gleichauf mit den diesbezüglich als sehr effizient bekannten Gasentladungslampen. Auch LED's entwickeln natürlich Wärme, allerdings treten die vorgenannten Kühlprobleme bei Verwendung von LED's als Strahlungsquellen bei weitem nicht in dem Maß auf, wie es bei herkömmlichen Reaktoren der Fall ist. Auf aufwendige Kühlsysteme kann daher in der Regel verzichtet werden.Out energetic point of view is an inventive Reactor much more efficient than known from the prior art Reactors with the above-mentioned medium-pressure or Low-pressure lamps. The light output of LEDs is now Up to approx. 100 In / W higher than incandescent and halogen lamps and thus almost on par with the in this respect as very efficiently known gas discharge lamps. Also develop LED's naturally heat, however, the aforementioned occur Cooling problems when using LEDs as radiation sources not nearly as much as conventional ones Reactors is the case. On elaborate cooling systems can therefore usually be waived.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden besonders bevorzugt LEDs eingesetzt, die Licht mit einer Wellenlänge zwischen 320 nm und 370 nm emittieren. LEDs mit einer Emissionswellenlänge in diesem Bereich sind dem Fachmann bekannt, einsetzbar sind beispielsweise entsprechende InGaN-LEDs.in the Within the scope of the present invention, LEDs are particularly preferred used, the light with a wavelength between 320 nm and 370 nm emit. LEDs with an emission wavelength in this area are known in the art, can be used, for example corresponding InGaN LEDs.
In bevorzugten Ausführungsformen weist der erfindungsgemäße Reaktor zwei oder mehr Lichtquellen auf, die die gleiche Emissionswellenlänge aufweisen. Darüber hinaus kann er natürlich auch mehrere Lichtquellen umfassen, die unterschiedliche Emissionswellenlängen aufweisen.In preferred embodiments, the reactor of the invention has two or more light sources having the same emission wavelength exhibit. In addition, of course, it may also comprise a plurality of light sources having different emission wavelengths.
Vorzugsweise weist der Reaktor eine elektronische Schaltung auf, mittels der die Intensität der Lichtemission der mindestens einen Lichtquelle einstellbar ist und/oder die einen gepulsten Betrieb der mindestens einen Lichtquelle ermöglicht.Preferably the reactor has an electronic circuit by means of the intensity of the light emission of the at least one light source is adjustable and / or a pulsed operation of at least allows a light source.
Die Intensität der Lichtemission kann beispielsweise durch gezieltes Zu- oder Wegschalten von einzelnen Lichtquellen mit gleichen oder unterschiedlichen Emissionswellenlängen variiert werden. So lässt sich u. a. auch gezielt das Frequenzspektrum verändern und auf einen spezifischen Anwendungsfall anpassen. Insbesondere durch Anpassung der Pulsfrequenz kann die Strahlungsintensität äußerst flexibel eingestellt werden. Mit klassischen Strahlungsquellen ist das so nicht möglich.The Intensity of the light emission can be, for example, by targeted switching on or off of individual light sources with the same or different emission wavelengths are varied. So can u. a. also deliberately change the frequency spectrum and adapt to a specific application. Especially By adjusting the pulse rate, the radiation intensity can be extremely be adjusted flexibly. With classic radiation sources is that is not possible.
Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn es sich bei dem erfindungsgemäßen Reaktor um einen Synthesreaktor für photochemische Anwendungen handelt. Bei der Umsetzung und Synthese relativ empfindlicher organischer Verbindungen kann es erforderlich sein, die Leistungsdichte der verwendeten Strahlung in einem relativ engen Bereich zu halten. Dies war mit klassischen Metalldampfstrahlern schon immer probematisch bzw. sehr schwer zu kontrollieren.This is particularly important when it is in the inventive Reactor around a synthesis reactor for photochemical applications is. In the implementation and synthesis of relatively sensitive organic Connections may require the power density of the used radiation in a relatively narrow range. This was always probematic with classic metal vapor lamps or very difficult to control.
Der mindestens eine Hohlkörper ist bevorzugt rohrförmig ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei dem mindestens einen Hohlkörper um einen im wesentlichen aus Quarzglas bestehenden Hohlkörper. In der Regel weist der Hohlkörper einen Durchmesser zwischen 100 mm und 200 mm, insbesondere von ca. 150 mm, auf.Of the at least one hollow body is preferably tubular educated. In particular, the at least one Hollow body around a substantially consisting of quartz glass hollow body. As a rule, the hollow body has a diameter between 100 mm and 200 mm, in particular of about 150 mm, on.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die mindestens eine Lichtquelle auf eine Leiterplatte montiert, die innerhalb des Reaktors angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte innerhalb des mindestens einen rohrförmigen Hohlkörpers angeordnet. Zu diesem Zweck kann die Leiterplatte gekrümmt ausgebildet sein, insbesondere eine derartige Krümmung aufweisen, daß sie innerhalb des rohrförmigen Hohlkörpers derart anordenbar ist, daß ihre Oberfläche und damit vorzugsweise auch auf ihrer Oberfläche angeordnete Lichtquellen an jedem Punkt einen im wesentlichen gleichen Abstand zur Wandung des rohrförmigen Hohlkörpers aufweisen.In preferred embodiments is the at least one light source mounted on a printed circuit board, which is located inside the reactor is. Particularly preferred is the circuit board within the at least arranged a tubular hollow body. To For this purpose, the circuit board can be curved be, in particular have such a curvature that they within the tubular hollow body in such a way can be arranged that their surface and thus preferably also arranged on its surface light sources at each point a substantially equal distance from the wall having the tubular hollow body.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der erfindungsgemäße Reaktor mindestens zwei Gruppen aus jeweils zwei oder mehr Lichtquellen aufweist. Jede der beiden Gruppen ist dabei vorzugsweise separat schaltbar. Innerhalb einer Gruppe weisen alle Lichtquellen vorzugsweise die gleiche Emissionswellenlänge auf. In bevorzugten Ausführungsformen weist der erfindungsgemäße Reaktor mindestens zwei Gruppen von Lichtquellen auf, die eine unterschiedliche Emissionswellenlänge haben.Especially it is preferred if the reactor according to the invention at least two groups of two or more light sources having. Each of the two groups is preferably separate switchable. Within a group, all light sources are preferable the same emission wavelength. In preferred embodiments the reactor according to the invention at least two groups from light sources that have a different emission wavelength to have.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, daß das Gehäuse des erfindungsgemäßen Reaktors eine Innenseite aufweist, die mindestens teilweise mit einem reflektierenden Material beschichtet ist. Dadurch kann das Entweichen von Strahlung aus dem Gehäuse verhindert oder zumindest minimiert werden.It may also be preferred that the housing of the reactor according to the invention an inside comprising, at least partially, a reflective material is coated. This may cause the escape of radiation from the housing prevented or at least minimized.
Bei dem fließenden Medium handelt es sich vorzugsweise um ein wäßriges Medium, beispielsweise einen Elektrolyten mit organischen Verunreinigungen oder um biologisch verunreinigtes Abwasser.at the flowing medium is preferably a aqueous medium, for example an electrolyte with organic contaminants or biologically contaminated Sewage.
Insbesondere dann, wenn es sich bei dem erfindungsgemäßen Reaktor um einen Synthesereaktor handelt, kann sich bei dem fließenden Medium auch um ein organisches Medium handeln.Especially when it is in the reactor according to the invention is a synthetic reactor, may be in the flowing Medium also act to be an organic medium.
Entsprechend den obigen Ausführungen eignet sich ein erfindungsgemäßer Reaktor sowohl zur gezielten photochemischen Oxidation und/oder Umsetzung chemischer Verbindungen als auch zur Desinfektion von flüssigen Medien, insbesondere zur bakteriellen Desinfektion. Insbesondere ist ein erfindungsgemäßer Reaktor für die Synthesechemie geeignet.Corresponding In the above statements, an inventive is suitable Reactor for both targeted photochemical oxidation and / or Implementation of chemical compounds as well as for the disinfection of liquid media, in particular for bacterial disinfection. In particular, a reactor according to the invention suitable for synthetic chemistry.
Entsprechend ist auch die Verwendung eines Reaktors als Synthesereaktor zur gezielten photochemischen Umsetzung chemischer Verbindungen, als Oxidationsreaktor sowie zur Desinfektion eines flüssigen Mediums Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Corresponding is also the use of a reactor as a synthesis reactor for targeted photochemical conversion of chemical compounds, as an oxidation reactor as well as for disinfecting a liquid medium subject of the present invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111101 |