DE10236717B4 - Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid - Google Patents

Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid Download PDF

Info

Publication number
DE10236717B4
DE10236717B4 DE10236717A DE10236717A DE10236717B4 DE 10236717 B4 DE10236717 B4 DE 10236717B4 DE 10236717 A DE10236717 A DE 10236717A DE 10236717 A DE10236717 A DE 10236717A DE 10236717 B4 DE10236717 B4 DE 10236717B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reaction chamber
fluid
radiation
electrode
tubes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10236717A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10236717A1 (en
Inventor
Willi Gudernatsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innowa Membrane De GmbH
Original Assignee
Gudernatsch Willi Dr-Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gudernatsch Willi Dr-Ing filed Critical Gudernatsch Willi Dr-Ing
Priority to DE10236717A priority Critical patent/DE10236717B4/en
Publication of DE10236717A1 publication Critical patent/DE10236717A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10236717B4 publication Critical patent/DE10236717B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08Radiation
    • A61L2/10Ultra-violet radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14Plasma, i.e. ionised gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/126Microwaves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0809Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes employing two or more electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0824Details relating to the shape of the electrodes
    • B01J2219/0826Details relating to the shape of the electrodes essentially linear
    • B01J2219/0828Wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0824Details relating to the shape of the electrodes
    • B01J2219/0826Details relating to the shape of the electrodes essentially linear
    • B01J2219/083Details relating to the shape of the electrodes essentially linear cylindrical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0875Gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0877Liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0892Materials to be treated involving catalytically active material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894Processes carried out in the presence of a plasma

Abstract

Vorrichtung zur Durchführung von photoreaktiven Prozessen bei einem Fluid, das entlang von vorgebbaren Strömungswegen mindestens eine Reaktionskammer (10) durchquert, die evakuierbar und/oder mit einem reaktiven Gas versehen ist und die mindestens ein Energie-Eintragmittel (14) aufweist, dessen Feld eine Entladung erzeugt, deren emittierte Strahlung das Fluid mindestens über einen Teil seines Weges in der Reaktionskammer (10) beeinflußt, wobei das Energie-Eintragmittel (14) mindestens zwei Elektroden (16, 18) aufweist, wobei die Reaktionskammer (10) zumindest teilweise von einer zylindrischen Elektrode (16) umfaßt ist und wobei mindestens eine Gegenelektrode (18) innerhalb der Reaktionskammer (10) angeordnet und von der zylindrischen Elektrode (16) elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid innerhalb der Reaktionskammer (10) in Rohren (32) aus strahlungsdurchlässigem Material geführt ist.contraption to carry out of photoreactive processes in a fluid that is along predeterminable flow paths traverses at least one reaction chamber (10), which can be evacuated and / or is provided with a reactive gas and the at least an energy entry means (14) whose field is a discharge generated, the emitted radiation, the fluid at least over a Part of its way in the reaction chamber (10) influenced, wherein the energy input means (14) at least two electrodes (16, 18) wherein the reaction chamber (10) at least partially from a cylindrical electrode (16) and at least a counter electrode (18) disposed within the reaction chamber (10) and is electrically isolated from the cylindrical electrode (16), characterized in that the fluid within the reaction chamber (10) is guided in tubes (32) made of radiation-permeable material.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von photoreaktiven Prozessen bei einem Fluid mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The The invention relates to a device for carrying out photoreactive processes in a fluid having the features of the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung zur Durchführung von photoreaktiven Prozessen bei einem Fluid, die zu einem photochemisch induzierten Abbau von insbesondere organischen Verbindungen, Teilchen und Mikroorganismen führen. Bei photochemischer Anregung wird Molekülen durch Lichtabsorption eine definierte Energiemenge direkt zugeführt. In Fluiden, wie beispielsweise Lösungen und Gasmischungen kann eine in geringer Konzentration gelöste Verbindung in Gegenwart eines großen Überschusses von nicht absorbierenden Lösungsmittel- oder Trägergas und auch in Gegenwart anderer, bei der Anregungsenergie nicht absorbierenden Verbindungen angeregt werden. Photochemische Reaktionen besitzen daher oft den Vorteil hoher Selektivität.The The invention thus relates to a device for carrying out photoreactive processes in a fluid, resulting in a photochemical induced degradation of particular organic compounds, particles and microorganisms. Upon photochemical excitation, molecules become one through light absorption defined amount of energy supplied directly. In fluids, such as solutions and gas mixtures may be a compound dissolved in low concentration in the presence of a large surplus non-absorbent solvents or carrier gas and also in the presence of other non-absorbing compounds in the excitation energy be stimulated. Photochemical reactions therefore often have the Advantage of high selectivity.

Die Erzeugung ultravioletter Strahlen ist mit Hilfe von Temperaturstrahlern, Gasentladungslampen, Bogenlampen und Laser möglich, die für verschiedene Anwendungszwecke auch eingesetzt werden. Kommerziell erhältliche Geräte für die Photochemie werden vor allem mit Gasentladungslampen angeboten. Für hohe Quantenausbeuten lassen sie sich in Abhängigkeit von Gasart, Dotierungen und Gasdruck in ihrer Strahlenausbeute modifizieren und damit für bestimmte photochemische Wirkungen anpassen. Die photochemische Wirkung von ultravioletter Strahlung ist gut untersucht und in der Fachliteratur einschlägig dokumentiert. Eine umfassende Übersicht bietet unter anderem Jürgen Kiefer in seinem Standardwerk „Ultraviolette Strahlen" (de Gruyter, Berlin 1977 ISBN 3-11-001641-9) an und eine ausführliche Spektrensammlung ist im UV-Atlas von Butterworth Verlag Chemie veröffentlicht.The Generation of ultraviolet rays is by means of thermal radiators, Gas discharge lamps, arc lamps and lasers possible for different purposes Applications are also used. Commercially available equipment for the Photochemistry is mainly offered with gas discharge lamps. For high Quantum yields are dependent on the type of gas, doping and modify gas pressure in their radiation yield and thus for certain adjust photochemical effects. The photochemical effect of Ultraviolet radiation is well studied and in the literature relevant documented. A comprehensive overview offers Jürgen among others Kiefer in his standard work "Ultraviolet Rays "(de Gruyter, Berlin 1977 ISBN 3-11-001641-9) and a detailed spectra collection is published in UV Atlas by Butterworth Verlag Chemie.

Bekannte Reaktorkonstruktionen, wie sie auf dem Markt frei erhältlich sind, weisen häufig kleinlumige Strahlungsquellen, meist in Form von einzelnen Gasentladungslampen auf, wobei die dann von den sehr kleinen faden- oder sogar punktförmigen Quellen ausgehenden Strahlungsströme auf große Austauschflächen verteilt werden müssen, wie z.B. in einem Rieselfilmreaktor, der noch als eine der günstigeren geometrischen Konstellationen für den Energieübertrag betrachtet werden kann. Ein weiterer Nachteil der kleinlumigen Lampen ist die durch ihre hohen Energiedichten sehr beschränkte Lebensdauer. Die Vergrößerung der Energie-Übergangsflächen wird technisch durch ganze Bündel (arrays) von Strahlungsquellen ersetzt (vgl. bspw. US-Patent 5,601,184 und PCT-WO 95/28181).Known Reactor constructions as freely available on the market, point frequently Small-lumen radiation sources, usually in the form of individual gas discharge lamps on, which then emanating from the very small thread or even punctiform sources radiation fluxes on big exchange surfaces have to be distributed such as. in a trickle-film reactor, still considered one of the cheaper ones geometric constellations for the energy transfer can be considered. Another disadvantage of the small-lumen lamps is the very limited lifetime due to their high energy densities. The enlargement of the Energy transition surfaces is technically through whole bundles (arrays) of radiation sources replaced (see, for example, US Patent 5,601,184 and PCT WO 95/28181).

Photochemische Abbaureaktionen (Photo-Degradation) verlaufen häufig nicht einstufig und können schon dadurch unumkehrbar werden, dass Folgereaktionen der primären Produkte stattfinden. Letzteres kann durch eine entsprechende spektrale Zusammensetzung der UV-Strahlung noch weiter begünstigt werden. Zusätzlich werden Abbauprozesse organischer Substanzen in Anwesenheit von Sauerstoff und Sauerstoff abspaltenden Verbindungen sehr beschleunigt. Außer Wasserstoffperoxid und Ozon sind eine ganze Reihe von reaktiven sauerstoffhaltigen Radikalen und metastabilen Sauerstoffverbindungen beschrieben und ihre Wirkung bei Verfahren genutzt (vgl. Photochemical Processes for Water Treatment, O. Legrine et al Chem.Rev 1993 93, 671-698).Photochemical Degradation reactions (photo-degradation) are often not single-stage and can already This makes it irreversible that subsequent reactions of the primary products occur. The latter can be achieved by an appropriate spectral composition the UV radiation favors even further become. additionally are degradation processes of organic substances in the presence of oxygen and oxygen-releasing compounds very much accelerated. Except hydrogen peroxide and ozone are a whole range of reactive oxygenated Radical and metastable oxygen compounds described and their effect on processes used (see Photochemical Processes for Water Treatment, O. Legrine et al. Chem. Rev 1993 93, 671-698).

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird daher bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen angestrebt:

  • 1. hohe Quantenausbeuten der Strahlung,
  • 2. durch geeignete Reaktorgeometrie die Energie-Übergangsfläche zu erhöhen,
  • 3. durch die Prozeßführung mit Reaktanden die Rückreaktion zu beeinträchtigen,
  • 4. durch Katalysatoren die Reaktionsgeschwindigkeiten zu erhöhen und
  • 5. durch Synergie-Effekte von UV- und NIR-Strahlung bei Sterilisationsprozessen mikrobielle Reparaturvorgänge zu beeinträchtigen.
For reasons of economy, therefore, the aim in all known methods and devices is:
  • 1. high quantum yields of the radiation,
  • 2. increase the energy transfer surface by suitable reactor geometry,
  • 3. interfere with the reaction by reacting with reactants,
  • 4. by catalysts to increase the reaction rates and
  • 5. Affects microbial repair processes through synergy effects of UV and NIR radiation during sterilization processes.

Durch die DE 195 00 802 A1 ist eine Bestrahlungsvorrichtung in Form eines Rohrreaktors zum Erzeugen photochemischer Reaktionen in Medien bekannt, insbesondere in wäßrigen bzw. wasserhaltigen Fluiden, mit mindestens einer, eine elektrische Gasentladung in einer Reaktionskammer erzeugenden photochemischen Strahlungsquelle, deren Strahlung die in mindestens einem Rohr vorbeiströmende Flüssigkeit im Einwirkungsbereich der Bestrahlungsquelle durchsetzt und zur Erhöhung der Effizienz der Strahlungsausnutzung bei der bekannten Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass das die Flüssigkeit jeweils führende Rohr innerhalb der Reaktionskammer bzw. des Entladungsraumes der photochemischen Strahlungsquelle angeordnet ist.By the DE 195 00 802 A1 is an irradiation device in the form of a tubular reactor for generating photochemical reactions in media known, in particular in aqueous or aqueous fluids, with at least one, an electrical gas discharge in a reaction chamber generating photochemical radiation source whose radiation passing in at least one tube liquid in the range of action of the irradiation source interspersed and to increase the efficiency of the radiation utilization in the known device, it is proposed that the tube each leading the liquid is disposed within the reaction chamber or the discharge space of the photochemical radiation source.

Obwohl bei der bekannten Lösung bereits vorgeschlagen wurde zur Verbesserung der Leistung innerhalb der Reaktionskammer zusätzliche Elektroden zur gleichmäßigen Verteilung und/oder zur Stabilisierung der Gasentladung vorzusehen, sind die derart erhaltenen Ergebnisse noch nicht zufriedenstellend, so dass sich die bekannte Lösung nur für bestimmte Anwendungsgebiete einsetzen läßt, beispielsweise eine möglichst effektive Ausnutzung der durch die elektrische Gasentladung erzeugten Strahlung, insbesondere Doppelbande bei 185 nm, zu erzeugen.Although it has been proposed in the known solution to improve the performance within the reaction chamber to provide additional electrodes for uniform distribution and / or stabilization of the gas discharge, the results obtained in this way are not satisfactory, so that the known solution can be used only for certain applications For example, a possible effective use of the radiation generated by the electric gas discharge, in particular double band at 185 nm, to he witness.

Durch die DE 195 07 189 C2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt gemäß der Merkmalsausgestaltung des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Die bekannte Lösung betrifft ein Verfahren zur Mediumaufbereitung mit mindestens einem UV-Licht emittierenden Excimer-Strahler, durch den das aufzubereitende Medium geführt wird, wobei das aufzubereitende Medium in einem Schlaufenreaktor mindestens einmal durch den Excimer-Strahler geführt wird, wobei ferner innerhalb des Schlaufenreaktors mindestens eine biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufe vorhanden ist, durch welche das aufzubereitende Medium ebenfalls mindestens einmal geführt wird, die dem Excimer-Strahler vor- oder nachgeschaltet ist. Das aufzubereitende Medium, meist in Form von Wasser, wird durch den gesamten Reaktor als ein gemeinsamer Treibstrahl geführt, wobei dieser Treibstrahl beispielsweise von einer Kreiselpumpe angetrieben im freien Fall einen offenen Reaktorraum durchquert. Die Fließ- oder Fallgeschwindigkeit des aufzubereitenden Mediums durch die biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufe liegt dabei definiert in der Größenordnung von etwa 0,3 m/sec, um die immobilisierte Biomasse nicht vom Bewuchsträger bzw. Aufwuchssubstrat abzuspülen.By the DE 195 07 189 C2 The known solution relates to a method for medium processing with at least one excimer emitter emitting UV light, through which the medium to be treated is passed, wherein the medium to be reprocessed in a loop reactor at least once is guided through the excimer radiator, wherein further within the loop reactor at least one biological, mechanical, physical or chemical cleaning stage is present, through which the medium to be reprocessed is also performed at least once, which is the excimer radiator upstream or downstream. The medium to be treated, usually in the form of water, is passed through the entire reactor as a common propulsion jet, this propulsion jet, for example driven by a centrifugal pump, traversing an open reactor space in free fall. The flow or fall rate of the medium to be treated through the biological, mechanical, physical or chemical purification stage is defined in the order of about 0.3 m / sec in order not to rinse off the immobilized biomass from the vegetation carrier or growth substrate.

Aufgrund des schwerkraftbedingten Falls des aufzubereitenden Mediums (Wasser) durch den Schlaufenreaktor als offenes System läßt sich dessen Verweildauer nicht exakt einstellen, insbesondere nicht definiert vorgeben. Ferner sind die Einflußmöglichkeiten auf das aufzubereitende Medium aufgrund der schwerkraftbedingten Fallstrecke im offenen Reaktorsystem reduziert.by virtue of the gravity-related case of the medium to be treated (water) through the loop reactor as an open system can its residence time do not set exactly, in particular specify undefined. Further are the possibilities of influence on the medium to be processed due to the gravitational Drop distance reduced in the open reactor system.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Technologien dahingehend weiter zu verbessern, dass sich die gewünschten Spektralausbeuten durch Änderung der Plasmaparameter (Gasart, Druck, Leistung und Frequenz der Hochspannung) in einem weiten Bereich einstellen lassen, dass die Erzeugung der Strahlung durch Plasmaentladung großlumig erfolgt, und dass die Vorrichtung lang andauernd und mithin störungsfrei, sowie kostengünstig betreibbar ist. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.outgoing From this prior art, the invention is based on the object to further improve the known technologies that yourself the desired ones Spectral yields by change the plasma parameter (gas type, pressure, power and frequency of the high voltage) can be adjusted in a wide range that the generation of the Radiation by plasma discharge occurs in a large lumen, and that the Device long lasting and thus trouble-free, as well as inexpensive to operate is. This task solves a device having the features of claim 1 in his Entirety.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 das Fluid innerhalb der Reaktionskammer in Rohren aus strahlungsdurchlässigem Material geführt ist, ist ein in sich geschlossenes Reaktionssystem erreicht, und die Erzeugung der Strahlung durch Plasmaentladung kann großlumig in der Vorrichtung erfolgen. Das genannte Energieeintragmittel in Form der zylindrischen Elektrode sowie mit mindestens einer Gegenelek trode dient dem elektromagnetischen Hochfrequenzeintrag in die Reaktionskammer, wobei bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich die Plasmaparameter wie Gasart, Druck, Leistung und Frequenz der Hochspannung in einem weiten Bereich einfach einstellen lassen, und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das zu behandelnde Fluid direkt durch ein von großflächigen Elektroden erzeugtes Strahlungsfeld innerhalb der Reaktionskammer über die fluidführenden Rohre zu leiten, so dass in einem sehr großen Volumen dennoch hohe Energieflüsse erzeugbar sind und auf große Flächen verteilt werden können.Thereby, that according to the characterizing Part of claim 1, the fluid within the reaction chamber in tubes of radiolucent Material led is achieved, is a self-contained reaction system, and the generation of radiation by plasma discharge can be large-scale in the device done. The said energy input means in the form the cylindrical electrode and at least one Gegenelek electrode is used the electromagnetic radio frequency entry into the reaction chamber, wherein in the device according to the invention the plasma parameters such as gas type, pressure, power and frequency easy to set the high voltage in a wide range, and with the device according to the invention it is possible the fluid to be treated directly through one of large area electrodes generated radiation field within the reaction chamber via the fluid-carrying To guide pipes, so that in a very large volume nevertheless high energy flows can be generated are and on big surfaces can be distributed.

Somit kann es nicht wie bei den bekannten Lösungen dazu kommen, dass mit wachsender Distanz zwischen Strahlungsquelle und Zielobjekt (Fluid) eine starke Abschwächung der Strahlung erfolgt, was letztendlich mit einem hohen Elektrodenverschleiß einhergeht. Insbesondere der Elektrodenverschleiß ist aufgrund der gleichmäßigen Energieabgabe über die großen Flächen der zylindrischen Elektrode und der dahingehend sich einstellenden Volumenbereiche vermieden, so dass die erfindungsgemäße Lösung funktionssicher und kostengünstig arbeitet. Letzteres gilt auch, wenn der Energieeintrag durch Plasmaanregung mittels Mikrowelle erfolgt, wobei der dahingehende Mikrowelleneintrag über die zylindrische Elektrode, beispielsweise über eine seitliche Öffnung derselben in die Reaktionskammer erfolgt.Consequently It can not come as with the known solutions to that with increasing distance between radiation source and target (fluid) a strong weakening The radiation occurs, which is ultimately associated with a high electrode wear. In particular, the electrode wear is due to the uniform energy output over the huge surfaces the cylindrical electrode and the adjusting itself Volumes avoided, so that the inventive solution reliable and cost-effective is working. The latter also applies if the energy input by plasma excitation by means of microwave, wherein the pertinent microwave input on the cylindrical Electrode, for example via a side opening the same takes place in the reaction chamber.

Da das Fluid innerhalb der Reaktionskammer in Rohren aus strahlungsdurchlässigem Material geführt ist, ist das aufzubereitende Medium oder Fluid nicht mehr gezwungen, wie im gattungsbildenden Stand der Technik aufgezeigt, eine freie Fallstrecke schwerkraftbedingt in kürzester Zeit zu durchqueren, sondern vielmehr kann durch eine geschickt gewählte Rohrführung die Verweildauer innerhalb der Bestrahlungsvorrichtung in weiten Bereichen definiert vorgegeben werden. Auch können unterschiedliche Medien in voneinander getrennten Röhren innerhalb der Reaktionskammer behandelt werden. Ferner ist eine Beeinflussung der Reaktion über Katalysatoren in den einzelnen Röhren möglich, sowie über außenseitig auf die Rohre aufgebrachte strahlungsdurchlässige Metallummantelungen.There the fluid within the reaction chamber is guided in tubes of radiation-permeable material, is the medium or fluid no longer forced to As shown in the generic state of the art, a free Traps fall due to gravity caused in no time, but Rather, by a cleverly chosen pipe guide the residence time within the irradiation device defined defined in a wide range become. Also can different media in separate tubes within the Reaction chamber to be treated. Furthermore, an influence the reaction over Catalysts in the individual tubes possible, as well as over externally Radiation-permeable metal coatings applied to the tubes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Reaktionskammer endseitig von zwei Abschlußdeckeln begrenzt, an die die Elektrodenspannung anlegbar ist, wobei der eine Abschlußdeckel mit der zylindrischen Elektrode leitend in Verbindung steht und der andere Abschlußdeckel mit der jeweiligen Gegenelektrode. Vorzugsweise ist dabei des weiteren vorgesehen, dass die zylindrische Elektrode aus einem UV-strahlungsundurchlässigem Material besteht beispielsweise aus nicht-sputterndem Material wie Aluminium oder dergleichen.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the reaction chamber is bounded on the end by two end caps, to which the electrode voltage can be applied, wherein the one end cap is conductively connected to the cylindrical electrode and the other end cap with the respective counter electrode. Preferably, it is further provided that the cylindrical electrode is made of a UV-radiopaque material, for example, non-sputtering material such as aluminum or the like.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zylindrische Elektrode von dem Abschlußdekkel mit der jeweiligen Gegenelektrode über eine Isoliereinrichtung elektrisch getrennt. je nach dem wie die Isoliereinrichtung beschaffen ist, beispielsweise in dem sie einen definierten Abstand vorgibt, zwischen dem freien Ende der zylindrischen Elektrode und dem Abschlußdeckel mit der Gegenelektrode läßt sich das Plasmafeld in der Reaktionskammer sinnfällig beeinflussen. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, die Gegenelektrode in der Art einer Mittelelektrode auszubilden, die sich entlang der Längsachse der Vorrichtung innerhalb der zylindrischen Elektrode erstreckt. Ferner kann die Isoliereinrichtung aus einem Duranglasmaterial bestehen, das für sichtbares Licht gut durchlässig ist nicht aber für UV-Licht, so dass man zum einen das Plasma gut beobachten kann, aber zum andern von den schädlichen UV-Strahlen jedenfalls geschützt ist.at a further particularly preferred embodiment of the device according to the invention the cylindrical electrode is from the termination lid to the respective one Counterelectrode over an insulating device electrically isolated. depending on how the Insulating is procured, for example, in which they have a defined distance, between the free end of the cylindrical Electrode and the cover with the counter electrode can be affect the plasma field in the reaction chamber obvious. Preferably can be provided, the counter electrode in the manner of a center electrode form along the longitudinal axis of the device within the cylindrical electrode extends. Furthermore, the insulating device Made of a Duranglas material that is well-permeable to visible light but not for UV light, so that one can watch the plasma well, but on the other hand from the harmful ones In any case, UV rays are protected is.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Fluid innerhalb der Reaktionskammer in Rohren aus Quarzglas geführt. Vorzugsweise ist des weiteren vorgesehen, dass die fluidführenden Rohre die Reaktionskammer durchqueren und mit ihren freien Enden in die beiden Abschlußdeckel münden und/oder mehrfach in die Reaktionskammer ein- und austreten und/oder in Form mindestens einer Wendel in der Reaktionskammer angeordnet sind. In Abhängigkeit des zu behandelnden Fluids, dass sich dergestalt auch entkeimen und/oder sterilisieren läßt, läßt sich dessen Verweildauer über die Strömungswege und deren Länge sicher einstellen und beherrschen.at a further particularly preferred embodiment of the device according to the invention is the fluid within the reaction chamber in quartz glass tubes guided. Preferably, it is further provided that the fluid-carrying Tubes traverse the reaction chamber and with their free ends in the two end caps lead and / or several times in the reaction chamber and exit and / or in shape at least one helix are arranged in the reaction chamber. Dependent on of the fluid to be treated, so that also sterilize and / or can be sterilized, can be its length of stay over the flow paths and their length safely adjust and master.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den fluidführenden Rohren Füllkörper aus strahlungsdurchlässigem Material eingebracht. Auf diese Art und Weise läßt sich über die Photoreaktion die spezifische Strahlungs-Übergangsfläche erhöhen. Des weiteren können auf den Füllkörpern geeignete Katalysatoren für heterogene Katalysen fixiert werden. So können Abbaureaktionen einschließlich oxydative Abbaureaktionen durch Katalysatoren beschleunigt werden. Insbesondere geeignet hierfür sind Katalysatormaterialien wie Platin, Palladium, Titandioxid und Metall-Phthalocyanine von Vanadium oder Elementen der Eisengruppe.at a further preferred embodiment the device according to the invention are in the fluid-carrying Pipes fillings out radiolucent Material introduced. In this way, the specific can be on the photoreaction Increase radiation transition area. Of others can on the packing suitable catalysts for heterogeneous Catalysts are fixed. So can Including degradation reactions oxidative degradation reactions can be accelerated by catalysts. Particularly suitable for this are Catalyst materials such as platinum, palladium, titanium dioxide and metal phthalocyanines of vanadium or elements of the iron group.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die fluidführenden Rohre mit einer teilweise strahlungsdurchlässigen Metallummantelung, vorzugsweise in Form eines Geflechtes als jeweilige Gegenelektrode versehen. Um das Geflecht bildet sich dann im Betrieb der Vorrichtung der sogenannte Glimmsaum aus, welcher die maximale UV-Strahlen-Emission im gesamten Plasma aufweist.at a further particularly preferred embodiment of the device according to the invention are the fluid-carrying Tubes with a partially radiation-permeable metal casing, preferably provided in the form of a braid as respective counter electrode. To the braid is then formed in the operation of the device so-called Glimmsaum from which the maximum UV radiation emission throughout the plasma.

Dergestalt erreicht man eine extrem hohe Strahlungsenergiedichte in den fluidführenden Rohren, vorzugsweise in Form der Quarzrohre.such to reach an extremely high radiation energy density in the fluid-carrying Tubes, preferably in the form of quartz tubes.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Reaktionskammern parallel oder seriell geschaltet und bilden dergestalt eine Gesamtvorrichtung. Auf diese Art und Weise läßt sich aus einzelnen Baukomponenten an Reaktionskammern in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung für das zu behandelnde Fluid ein modular aufbauendes Baukastenprinzip realisieren, wobei die Reaktionskammern kostengünstig bereit gestellt und bei Verschleiß ohne weiteres ausgetauscht werden können.at a further preferred embodiment the device according to the invention are more reaction chambers connected in parallel or in series and thus form an overall device. In this way let yourself from individual building components to reaction chambers in dependence from the task for the fluid to be treated a modular building block principle realize, with the reaction chambers provided inexpensively and at Wear without further ado can be exchanged.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich auch eine weitere Methode des Energieeintrages zusätzlich zu der Elektrodenanordnung durchführen, nämlich die Plasmaanregung durch Mikrowelle. Sie kann mit handelsüblichen 2,45 GHz-Magnetrons erzeugt und durch einen Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt eingespeist werden, der im Bereich der zur zylindrischen Elektrode zugehörigen Abschlußplatte die zylindrische Elektrode durchgreift. Mittels des Magnetrons läßt sich dergestalt das Plasma mit zünden und betreiben, so dass dergestalt die Gasentladung erhalten wird.With the device according to the invention let yourself also another method of energy input in addition to perform the electrode assembly, namely the plasma stimulation by microwave. It can be with commercial 2.45 GHz magnetrons generated and by a waveguide with rectangular Cross section are fed in the area of the cylindrical Electrode associated end plate the cylindrical electrode passes through. By means of the magnetron can be thus ignite the plasma with and operate so that the gas discharge is obtained.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung diein the The following will be the device according to the invention closer to the drawings explained. there show in a schematic and not to scale representation of the

1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, unter Verwendung einer zylindrischen Elektrode und einer Mittelelektrode; 1 in longitudinal section a first embodiment of the device according to the invention, using a cylindrical electrode and a center electrode;

2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zylindrischer Elektrode und den Medium führenden Quarzrohren, die als Gegenelektrode eine metallische Umflechtung aufweisen. 2 a longitudinal section through a second embodiment of the device according to the invention with a cylindrical electrode and the medium-conducting quartz tubes having a metallic braid as a counter electrode.

Die in der 1 gezeigte erste Ausführungsform einer Vorrichtung dient der Durchführung von photoreaktiven Prozessen auf ein Fluid (Gel, Paste, Flüssigkeiten, Lösungen, Gase etc.), das entlang von vorgebbaren Strömungswegen eine Reaktionskammer 10 durchquert. Mit der Vorrichtung ist insbesondere ein photochemisch induzierter Abbau von organischen Verbindungen, Teilchen und Mikroorganismen in den Fluiden möglich. Ferner läßt sich dergestalt eine Entkeimung und/oder Sterilisierung des jeweiligen Fluids erreichen. Das Innere 12 der Reaktionskammer 10 läßt sich evakuieren, was im folgenden noch näher erläutert wird. Ferner besteht die Möglichkeit die Reaktionskammer mit einem reaktiven Gas zu versehen. Des weiteren weist die Vorrichtung ein als Ganzes mit 14 bezeichnetes Energie-Eintragmittel auf, dessen Feld eine Entladung erzeugt, deren emittierte Strahlung (UV-Strahlung) das Fluid über seinen Weg in der Reaktionskammer 10 beeinflußt.The in the 1 shown first embodiment of a device is used to carry out photoreactive processes on a fluid (gel, paste, liquids, solutions, gases, etc.), along predetermined flow paths, a reaction chamber 10 crosses. The device is in particular a photochemically induced degradation of orga nical compounds, particles and microorganisms in the fluids possible. Furthermore, a sterilization and / or sterilization of the respective fluid can be achieved in this way. The inner 12 the reaction chamber 10 can be evacuated, which will be explained in more detail below. It is also possible to provide the reaction chamber with a reactive gas. Furthermore, the device as a whole with 14 designated energy-entry means on whose field generates a discharge, the emitted radiation (UV radiation), the fluid through its path in the reaction chamber 10 affected.

Bei der Ausführungsform nach der 1 besteht das Energie-Eintragmittel 14 aus zwei Elektroden 16, 18, die über eine Isoliereinrichtung (Isolator) 20 elektrisch voneinander getrennt sind. Eine der Elektroden ist dabei als Anode und die andere Elektrode (Gegenelektrode) als Kathode ausgebildet. Die Reaktionskammer 10 selbst ist von der Außenelektrode 16 umfaßt, sowie von der Isoliereinrichtung 20, wobei sowohl Elektrode 16 als auch Isoliereinrichtung 20 einen zylindrischen Mantel ausbilden und die Isoliereinrichtung 20 greift mit ihrem einen freien Ende in den Innenumfang der zylindrischen Elektrode 16 ein. Des weiteren ist die Reaktionskammer 10 endseitig von jeweils einem Abschlußdeckel 22, 24 abgeschlossen. Bei der Ausführungsform nach der 1 weist der in Blickrichtung auf die 1 gesehen linke Abschlußdeckel 22 Anschlußstellen 26 für das in die Reaktionskammer 10 ein- und auszubringende Fluid auf, wobei die Pfeildarstellung die Fluidströmungsrichtung widerspiegelt. Des weiteren weist der in Blickrichtung auf die 1 gesehen rechte Abschlußdeckel 24 eine Einlaßstelle 28 für Gas auf, vorzugsweise in Form eines Edelgases wie Xenon oder Argon. Im Bereich der Mitte des linken Abschlußdeckels 22 weist dieser wiederum eine Auslaßstelle 30 für den Anschluß einer Vakuumpumpe auf, mit der sich das Innere 12 der Reaktionskammer 10 mit einem vorgebbaren Unterdruck versehen läßt. Das Fluid ist innerhalb der Reaktionskammer 10 in Einzelrohren 32 aus strahlungsdurchlässigem Material, insbesondere Quarzglas geführt. In der 1 sind als medienführende Quarzrohre 32 im Hinblick auf eine vereinfachte Darstellung nur zwei Stück dargestellt; in Wirklichkeit können hier eine ausgesprochen hohe Anzahl an fluidführenden Rohren 32 die Reaktionskammer 10 in deren Längsrichtung durchqueren und zwar vorzugsweise in paralleler Anordnung zu der zylindrischen Elektrode 16.In the embodiment of the 1 consists of the energy-entry means 14 from two electrodes 16 . 18 that have an insulating device (insulator) 20 are electrically isolated from each other. One of the electrodes is formed as an anode and the other electrode (counter electrode) as a cathode. The reaction chamber 10 itself is from the outer electrode 16 includes, as well as from the insulation device 20 where both electrode 16 as well as insulation device 20 forming a cylindrical shell and the insulating device 20 engages with its one free end in the inner circumference of the cylindrical electrode 16 one. Furthermore, the reaction chamber 10 end of each one end cap 22 . 24 completed. In the embodiment of the 1 points in the direction of the 1 seen left cover 22 interchanges 26 for that into the reaction chamber 10 fluid to be introduced and delivered, wherein the arrow representation reflects the fluid flow direction. Furthermore, pointing in the direction of the 1 seen right end cover 24 an intake point 28 for gas, preferably in the form of a noble gas such as xenon or argon. In the area of the middle of the left cover 22 this in turn has an outlet point 30 for connecting a vacuum pump, with which the inside 12 the reaction chamber 10 provided with a predetermined negative pressure. The fluid is within the reaction chamber 10 in single tubes 32 made of radiation-permeable material, in particular quartz glass. In the 1 are as media-carrying quartz tubes 32 presented in terms of a simplified illustration only two pieces; in reality, here can be a very large number of fluid-carrying pipes 32 the reaction chamber 10 traversing in the longitudinal direction, preferably in a parallel arrangement to the cylindrical electrode 16 ,

Vorzugsweise bestehen die Abschlußdeckel 22, 24 aus wenig-sputternden Metallen, wie Aluminium, Aluminium-Legierungen, Silizium oder aus Gießharz. Über die zylindrische Elektrode 16 sowie die zylindrische Isoliereinrichtung 20 sind die Abschlußdeckel 22, 24 voneinander separiert. Die der Photoreaktion zuzuführenden Stoffströme werden also durch die in der zylindrischen Reaktionskammer 10 befindlichen Bündel an Einzelrohren 32 aus strahlungsdurchlässigem Material, insbesondere Quarzglas geleitet. Die Rohre 32 des Rohrbündels werden dabei vakuumdicht durch die Abschlußdeckel 22, 24 des Reaktors geführt. Somit kann das zu behandelnde Fluid in einfach zu betreibender Rohrströmung durch ein starkes und hinsichtlich seiner Aufgabenstellung optimiertes Strahlungsfeld geleitet werden. Durch Wahl geeigneter Plasmaprozeßparameter, wie Gaszusammensetzung, Druck, HF-Leistung und -Frequenz, lassen sich die gewünschten photochemischen Reaktionen in einem weiten Feld frei einstellen und vorgeben. Sind eine Vielzahl von Rohren 32 in der Reaktionskammer 10 angeordnet, findet die Umlenkung und die Überleitung des Fluids von einem in das andere Rohr in den jeweiligen Abschlußdeckeln 22, 24 statt (nicht dargestellt), die zu diesem Zweck in der Art von Modulen scheibenförmig ausgebildet sind und das mittlere Modul bzw. die mittlere Scheibe weist gegebenenfalls mit dem zu- äußerst angeordneten Modul bzw. Scheibe, die jeweilige Umlenkstelle für das Fluid auf.Preferably, the end covers 22 . 24 from low-sputtering metals, such as aluminum, aluminum alloys, silicon or cast resin. About the cylindrical electrode 16 and the cylindrical insulating device 20 are the end caps 22 . 24 separated from each other. The material flows to be supplied to the photoreaction are thus replaced by those in the cylindrical reaction chamber 10 located bundles of individual tubes 32 made of radiation-permeable material, in particular quartz glass. The pipes 32 of the tube bundle are thereby vacuum-tight through the end cap 22 . 24 led the reactor. Thus, the fluid to be treated in easy to be operated pipe flow can be passed through a strong and optimized in terms of its task radiation field. By choosing suitable plasma process parameters, such as gas composition, pressure, RF power and frequency, the desired photochemical reactions can be freely adjusted and specified in a wide field. Are a variety of pipes 32 in the reaction chamber 10 arranged finds the deflection and the transfer of the fluid from one to the other tube in the respective end caps 22 . 24 instead of (not shown), which are disc-shaped in the manner of modules for this purpose, and the middle module or the middle disc optionally has, with the extremely arranged module or disc, the respective deflection point for the fluid.

Sofern in die fluidführenden Rohre 32 selbst Füllkörper aus strahlungsdurchlässigem Material eingebracht sind, lassen sich, beispielsweise durch die Wahl geeigneter Katalysatorwerkstoffe als Füllkörper, diese für heterogene Katalysen fixieren. Die dahingehenden Füllkörper können auch selbst Träger von Katalysatoren sein, beispielsweise indem das Katalysatormaterial in das Füllkörpermaterial eindringt oder unmittelbar eingesintert wird. Die Füllkörper sind vorzugsweise in die Rohre 32 eingesetzt, da hier das zu behandelnde Fluid mit ihnen unmittelbar in Kontakt gebracht wird. Die Füllkörper sind strahlungsleitend, um die Strahlungsübertragungsfläche auf das Fluid zu erhöhen. Sofern sie zusätzlich eine Katalysatoreigenschaft ausbilden, erlauben sie dergestalt die Beschleunigung der gewünschten Photoreaktion.If in the fluid-carrying pipes 32 Even packing made of radiation-permeable material are introduced, can be fixed, for example by the choice of suitable catalyst materials as filler, these for heterogeneous catalysis. The pertinent packing may also be itself a carrier of catalysts, for example by the catalyst material penetrates into the filler material or sintered directly. The fillers are preferably in the tubes 32 used, since here the fluid to be treated is brought into contact with them directly. The fillers are radiation conducting to increase the radiation transfer area to the fluid. In addition, if they form a catalyst property, they allow the acceleration of the desired photoreaction to take place.

Bei der Ausführungsform nach der 1 ist in die Gaseinlaßstelle 28 des Abschlußdeckels 24 eine hohlzylindrische Gegen- oder Mittelelektrode 18 eingesetzt, die sich entlang der Längsachse der Vorrichtung erstreckt und über weite Bereiche in die Außenelektrode 16 eingreift. Sofern die dahin gehende Elektrode 18 entlang ihres stirnseitigen Endes und/oder entlang ihres Außenumfanges Durchlaßstellen aufweist, ist es möglich über ihren hohlzylindrischen Querschnitt den gewünschten Gaseintrag in die Reaktionskammer 10 zu veranlassen.In the embodiment of the 1 is in the gas intake point 28 of the end cover 24 a hollow cylindrical counter or center electrode 18 used, which extends along the longitudinal axis of the device and over wide areas in the outer electrode 16 intervenes. If the going there electrode 18 has passage points along its front end and / or along its outer circumference, it is possible via their hollow cylindrical cross section the desired gas entry into the reaction chamber 10 to induce.

Die Gesamtvorrichtung läßt sich modular aufbauen; insbesondere können in der Art eines Baukastens vorgebbare Längen und Querschnitte an zylindrischen Elektroden 16, Isolatoreinrichtungen 20 sowie Abschlußdeckeln 22, 24 zur Verfügung stehen.The overall device can be modular; In particular, predeterminable lengths and cross sections of cylindrical electrodes can be used in the manner of a construction kit 16 , Isolatoreinrichtungen 20 and end caps 22 . 24 be available.

Bei der Ausführungsform nach der 2 wird diese nur noch insofern erläutert, als sie sich wesentlich von der Ausführungsform nach der 1 unterscheidet. Dabei werden dieselben Bauteile in 2 mit denselben Bezugszeichen beziffert, wie in der 1, sofern sie sich einander entsprechen. Bei der Ausführungsform nach der 2 wurde auf die Mittelelektrode verzichtet und die Gegenelektrode 18 ist nunmehr über Metalldrähte, vorzugsweise in Form eines Geflechtes gebildet, welches die Quarzrohre 32 längs ihres Außenumfanges umgeben. Um die dahingehende Umflechtung 34 bildet sich dann der sogenannte Glimmsaum aus, welcher die maximale UV-Strahlen-Emission im gesamten Plasma bildet. Dergestalt kann man eine extrem hohe Strahlungsenergiedichte in den Quarzrohren 32 selbst erreichen. Bei nicht weiter dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können einzelne Quarzrohre 32, die auch zu Bündeln zusammengefasst sein können, von einer weiteren Wendel eines Quarzrohres umgeben sein. Dergestalt wird eine längere Wegstrecke für das die Vorrichtung zu durchströmende Fluid geschaffen und die Erhöhung der Verweildauer erlaubt eine verbesserte Einwirkung des Plasmafeldes auf das in den Rohren 32 geführte Fluid.In the embodiment of the 2 this is only explained in so far as they differ significantly from the embodiment of the 1 different. The same components are in 2 numbered with the same reference numerals as in the 1 if they correspond to each other. In the embodiment of the 2 was dispensed with the center electrode and the counter electrode 18 is now formed over metal wires, preferably in the form of a braid, which the quartz tubes 32 Surrounded along its outer periphery. To the pertinent braiding 34 then forms the so-called Glimmsaum, which forms the maximum UV radiation emission in the entire plasma. In this way you can get an extremely high radiation energy density in the quartz tubes 32 reach for yourself. In non-illustrated embodiments of the device according to the invention can individual quartz tubes 32 , which may also be combined into bundles, be surrounded by another filament of a quartz tube. In this way, a longer path for the fluid to be flowed through the device is created and the increase in the residence time allows an improved effect of the plasma field on that in the tubes 32 guided fluid.

Eine weitere nicht näher dargestellte Methode des Energie-Eintrags über das Energie-Eintragmittel 14 ist die Plasmaanregung nicht ausschließlich durch die Elektrode in 16, 18 sondern durch eine Mikrowelle. Sie wird vorzugsweise mit einem handelsüblichen 2,45 GHz-Magnetron (nicht dargestellt) erzeugt und in einen metallischen, ringförmigen Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt (nicht dargestellt) eingespeist, der vorzugsweise auf die Außenelektrode 16 aufgesetzt ist und zwar vorzugsweise benachbart zum linken Abschlußdeckel 22. Aus diesem ringförmigen Mikrowellen-Hohlleiter gelangt die Mikrowelle dann vorzugsweise durch koaxiale Schlitze im Mantel der Außenelektrode 16 in die Reaktionskammer 10, wobei durch die dortige Zündung dann die Gasentladung erfolgt.Another method, not shown, of the energy entry via the energy entry means 14 the plasma excitation is not exclusively due to the electrode in 16 . 18 but by a microwave. It is preferably generated with a commercially available 2.45 GHz magnetron (not shown) and fed into a metallic annular waveguide of rectangular cross-section (not shown), preferably on the outer electrode 16 is placed and preferably adjacent to the left cover 22 , From this annular microwave waveguide, the microwave then passes preferably through coaxial slots in the shell of the outer electrode 16 in the reaction chamber 10 , in which case by the local ignition then the gas discharge takes place.

Für die Zündung einer kontinuierlichen Plasmaentladung oder die Triggerung einer gepulsten Plasmaentladung können diese durch parallel zu den Arbeitselektroden 16, 18 geschaltete Kondensatoren (nicht dargestellt) und die triggernde Entladung gegebenenfalls mit Zusatzelektroden (nicht dargestellt) realisiert werden.For the ignition of a continuous plasma discharge or the triggering of a pulsed plasma discharge, these can be carried out in parallel to the working electrodes 16 . 18 switched capacitors (not shown) and the triggering discharge optionally with additional electrodes (not shown) can be realized.

Synergie-Effekte von spezifischer UV-Absorption, z. B. bei 254 nm-Wellenlänge mit der Auslösung chemischer Prozesse und durch strahlungslose Übergänge erzielten Erwärmungen, die Rekombinationen/Rückreaktionen benachteiligen, können durch den vorstehend beschriebenen pulsweisen Energieeintrag genutzt werden. Dadurch kann man bei gleichen mittleren Strahlungsleistungen höhere Temperaturen in den Mikroorganismen erzeugen; letzteres ist möglich, ohne dass es zu einem verstärkten Verschleiß für die jeweils eingesetzten Elektrodenpaare 16, 18 kommen würde.Synergy effects of specific UV absorption, e.g. B. at 254 nm wavelength with the triggering of chemical processes and by radiationless transitions achieved by heating, the recombinations / reverse reactions disadvantage, can be used by the pulse-wise energy input described above. As a result, it is possible to generate higher temperatures in the microorganisms at the same mean radiation power; the latter is possible without causing increased wear on the electrode pairs used in each case 16 . 18 would come.

Claims (12)

Vorrichtung zur Durchführung von photoreaktiven Prozessen bei einem Fluid, das entlang von vorgebbaren Strömungswegen mindestens eine Reaktionskammer (10) durchquert, die evakuierbar und/oder mit einem reaktiven Gas versehen ist und die mindestens ein Energie-Eintragmittel (14) aufweist, dessen Feld eine Entladung erzeugt, deren emittierte Strahlung das Fluid mindestens über einen Teil seines Weges in der Reaktionskammer (10) beeinflußt, wobei das Energie-Eintragmittel (14) mindestens zwei Elektroden (16, 18) aufweist, wobei die Reaktionskammer (10) zumindest teilweise von einer zylindrischen Elektrode (16) umfaßt ist und wobei mindestens eine Gegenelektrode (18) innerhalb der Reaktionskammer (10) angeordnet und von der zylindrischen Elektrode (16) elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid innerhalb der Reaktionskammer (10) in Rohren (32) aus strahlungsdurchlässigem Material geführt ist.Device for carrying out photoreactive processes in the case of a fluid which has at least one reaction chamber along predeterminable flow paths ( 10 ), which is evacuable and / or provided with a reactive gas and the at least one energy input means ( 14 ) whose field produces a discharge whose emitted radiation occupies the fluid at least over part of its path in the reaction chamber ( 10 ), wherein the energy input means ( 14 ) at least two electrodes ( 16 . 18 ), wherein the reaction chamber ( 10 ) at least partially from a cylindrical electrode ( 16 ) and wherein at least one counterelectrode ( 18 ) within the reaction chamber ( 10 ) and from the cylindrical electrode ( 16 ) is electrically isolated, characterized in that the fluid within the reaction chamber ( 10 ) in pipes ( 32 ) is guided from radiation-permeable material. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer (10) endseitig von zwei Abschlußdeckeln (22, 24) begrenzt ist, an die die Elektrodenspannung anlegbar ist und dass der eine Abschlußdeckel (22) mit der zylindrischen Elektrode (16) leitend in Verbindung steht und der andere Abschlußdeckel (24) mit der jeweiligen Gegenelektrode (18).Apparatus according to claim 1, characterized in that the reaction chamber ( 10 ) end of two end covers ( 22 . 24 ) is limited, to which the electrode voltage can be applied and that the one end cover ( 22 ) with the cylindrical electrode ( 16 ) is conductively connected and the other end cover ( 24 ) with the respective counterelectrode ( 18 ). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Elektrode (16) von dem Abschlußdeckel (24) mit der jeweiligen Gegenelektrode (18) über eine Isoliereinrichtung (20) elektrisch getrennt ist.Device according to claim 2, characterized in that the cylindrical electrode ( 16 ) from the end cover ( 24 ) with the respective counterelectrode ( 18 ) via an insulating device ( 20 ) is electrically isolated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (18) eine Mittelelektrode ist, die sich entlang der Längsachse der Vorrichtung und zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Elektrode (16) erstreckt.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the counter electrode ( 18 ) is a central electrode extending along the longitudinal axis of the device and at least partially within the cylindrical electrode (FIG. 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlußdeckel (22, 24) zumindest Anschlußstellen für einen Gaseinlaß (28) und eine Vakuumpumpe (30) aufweisen und/oder für das in die Reaktionskammer (10) ein- und auszubringende Fluid.Device according to claim 4, characterized in that the end caps ( 22 . 24 ) at least connection points for a gas inlet ( 28 ) and a vacuum pump ( 30 ) and / or for the in the reaction chamber ( 10 ) fluid to be delivered and discharged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsdurchlässige Material der Rohre (32) Quarzglas ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the radiation-permeable material of the tubes ( 32 ) Is quartz glass. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidführenden Rohre (32) die Reaktionskammer (10) durchqueren und mit ihren freien Enden in die beiden Abschlußdeckel (22, 24) münden und/oder mehrfach in die Reaktionskammer (10) ein- und austreten und/oder in Form mindestens einer Wendel in der Reaktionskammer (10) angeordnet sind.Apparatus according to claim 6, characterized ge indicates that the fluid-carrying tubes ( 32 ) the reaction chamber ( 10 ) and with their free ends in the two end covers ( 22 . 24 ) and / or several times into the reaction chamber ( 10 ) and / or in the form of at least one helix in the reaction chamber ( 10 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (16, 18) aus einem nicht-sputterndem Material, insbesondere aus Aluminiummaterial bestehen.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrodes ( 16 . 18 ) consist of a non-sputtering material, in particular of aluminum material. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rohren (32) Füllkörper aus strahlungsdurchlässigem Material eingebracht sind, die insbesondere als Trägermaterial für Katalysatoren fungieren.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the tubes ( 32 ) Packing of radiation-permeable material are introduced, which act in particular as a support material for catalysts. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die Gegenelektrode (18) ein reaktives Gas in die Reaktionskammer (10) zuführbar ist.Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that via the counter electrode ( 18 ) a reactive gas in the reaction chamber ( 10 ) can be fed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidführenden Rohre (32) mit einer teilweise strahlungsdurchlässigen Metallumantelung, vorzugsweise in Form eines Geflechtes (44), als jeweilige Gegenelektrode (18) versehen sind.Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the fluid-carrying tubes ( 32 ) with a partially radiation-permeable metal coating, preferably in the form of a braid ( 44 ), as respective counterelectrode ( 18 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reaktionskammern (10) parallel und/oder seriell geschaltet die Vorrichtung bilden.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a plurality of reaction chambers ( 10 ) parallel and / or serially connected to form the device.
DE10236717A 2001-08-07 2002-08-06 Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid Expired - Fee Related DE10236717B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10236717A DE10236717B4 (en) 2001-08-07 2002-08-06 Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10138785 2001-08-07
DE10138785.7 2001-08-07
DE10236717A DE10236717B4 (en) 2001-08-07 2002-08-06 Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10236717A1 DE10236717A1 (en) 2003-02-27
DE10236717B4 true DE10236717B4 (en) 2006-04-20

Family

ID=7694694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10236717A Expired - Fee Related DE10236717B4 (en) 2001-08-07 2002-08-06 Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10236717B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101400649B (en) 2006-03-17 2012-07-04 利奥制药有限公司 Isomerisation of pharmaceutical intermediates
DE102010035698A1 (en) 2010-08-27 2012-03-01 Innowa Gmbh Multichannel membrane
US20180093247A1 (en) * 2015-03-20 2018-04-05 Cnr - Consiglio Nazionale Delle Ricerche Structure of integrated photochemical reactor
EP4071108A1 (en) * 2017-04-18 2022-10-12 Breakthrough Technologies, LLC Sulfur production

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19507189C2 (en) * 1995-03-02 1997-09-11 Stengelin Gmbh & Co Kg Process for medium preparation with an excimer emitter and excimer emitter to carry out such a method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19507189C2 (en) * 1995-03-02 1997-09-11 Stengelin Gmbh & Co Kg Process for medium preparation with an excimer emitter and excimer emitter to carry out such a method

Also Published As

Publication number Publication date
DE10236717A1 (en) 2003-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH652381A5 (en) DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING OZONE.
EP2016809B1 (en) Cold plasma hand set for plasma treatment of surfaces
CH648155A5 (en) MERCURY LOW-PRESSURE LAMP.
AT405472B (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A PLASMA
DE4440813C2 (en) Process for the treatment of liquids and device for carrying out the process
EP0482230B1 (en) High power radiation device
DE102010044252A1 (en) Apparatus and method for generating a barrier discharge in a gas stream
EP3562276A1 (en) Device for plasma-supported treatment of liquids
DE102010042670B4 (en) Device for UV irradiation
DE10236717B4 (en) Apparatus for carrying out photoreactive processes in a fluid
DE10143377B4 (en) Microwave reactor and method for controlling reactions of activated molecules
DE102004029081A1 (en) Device for processing a substrate by means of at least one plasma jet
DE4302465C1 (en) Appts. for producing dielectrically-hindered discharge - comprises gas-filled discharge space between two ignition voltage-admitted electrodes
EP1291076B1 (en) Pyrolysing apparatus and pyrolysing process
EP0602505B1 (en) Apparatus for treating polluant containing liquids with UV radiation
EP2016028A1 (en) Device for treating fluids, especially water sterilization, comprising an electrode-less gas discharge lamp
DE102006022970B3 (en) UV-light source
EP2909856B1 (en) Uv light source having combined ionization and formation of excimers
DE19727857C1 (en) Plasma detector with impingement flow for surface treatment
EP3003988B1 (en) System for treating fluids by producing corona discharges in a fluid volume
DE102016102187B3 (en) Device for the treatment of a substrate with UV radiation and use of the device
EP2420257A1 (en) Reactor for disinfecting or preparing a liquid through the combined use of UVC irradiation and ozone and mercury vapour lamp for use in the reactor
DE19507189A1 (en) Processing medium, esp. water, gas mixt. or air, in UV excimer-emitter
EP1394118B1 (en) Method and apparatus for the uv radiation of liquids
EP0408974B1 (en) Laser device with Raman cell

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: THOMAS DAUB, DE

Representative=s name: THOMAS DAUB, 88662 UEBERLINGEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: THOMAS DAUB, 88662 UEBERLINGEN, DE

Representative=s name: THOMAS DAUB, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INNOWA MEMBRANE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: GUDERNATSCH, WILLI, DR.-ING., 70199 STUTTGART, DE

Effective date: 20111114

R082 Change of representative

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB RECHTSANWAELTE PATE, DE

Effective date: 20110701

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB RECHTSANWAELTE PATE, DE

Effective date: 20111114

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB, DE

Effective date: 20110701

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB, DE

Effective date: 20111114

Representative=s name: ,

Effective date: 20110701

Representative=s name: ,

Effective date: 20111114

R082 Change of representative

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB RECHTSANWAELTE PATE, DE

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB, DE

Representative=s name: ,

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee