DE19901058A1 - Vorrichtung zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid - Google Patents

Abstract

Um bei einer Vorrichtung zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid mit mindestens einer geladene Teilchen vorgegebener Ladung und Energie erzeugenden Emissionsquelle den technischen und konstruktiven Aufwand zu verringern sowie die notwendigen Sicherungsvorkehrungen zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, daß eine Filmerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Fluidfilms vorgesehen ist und daß der Fluidfilm mit den geladenen Teilchen beaufschlagbar ist. Ferner wird, um bei einem Verfahren zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid, umfassend das Bestrahlen des Fluids mit geladenen Teilchen vorgegebener Ladung und Energie, mit möglichst geringem Aufwand und unter minimalen Sicherheitsvorkehrungen das Verfahren zu vereinfachen, vorgeschlagen, daß zum Bestrahlen ein Fluidfilm erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid mit mindestens einer geladene Teilchen vor­ gegebener Ladung und Energie erzeugenden Emissionsquelle.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid umfassend das Bestrahlen des Fluids mit geladenen Teilchen vorgegebener Ladung und Energie.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sind bekannt. Sowohl die Vorrichtung als auch das Ver­ fahren werden zur Abwasserreinigung eingesetzt. Zur Anwendung kommen Elektronenbeschleuniger mit einer thermischen Kathode und Beschleunigerspannungen, die oberhalb 500 kV liegen.

Die Reaktionskinetik für die Reinigung von mit Verunreini­ gungen belasteten Flüssigkeiten erfordert Reaktionszeiten, die kürzer als 1 µs sind. Bei den bekannten Verfahren werden kontinuierliche Elektronenströme angewandt, die eine niedrige Stromdichte aufweisen. Die emittierten Elektronen werden dann auf eine Reaktionsfläche geleitet und ein von den Elektronen gebildeter Elektronenstrahl wird zeilenweise über die Reak­ tionsfläche abgelenkt. Als Nachteil ergeben sich zwangsläufig niedrige Prozeßraten bei vergleichsweise großem technischen Aufwand. Dieser besteht vor allem in einer Fokussierung des Elektronenstrahls sowie einer Elektronenstrahlführung bzw. Elektronenstrahlablenkung. Dies ist erforderlich, da die bis­ lang verwendeten Elektronenbeschleuniger eine thermische Kathode aufweisen, die eine punktförmige Elektronenquelle bildet und deshalb keinen großflächigen Elektronenstrahl erzeugt.

Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß bei einer steigen­ den Beschleunigerspannung zunehmend härtere Röntgenstrahlung entsteht, die aufwendig abgeschirmt werden muß. Als Folge davon werden die Systemkomponenten bei hohen Spannungen stärker strapaziert, was sich negativ auf deren Lebensdauer auswirkt und eine schlechtere Handhabbarkeit der Vorrichtung zur Folge hat. Ferner muß das Bedienungspersonal aufwendig geschult werden, insbesondere auf dem Gebiet der Strahlen­ schutzkunde und der Hochspannungssicherheit. Schließlich weisen Beschleuniger mit hohen Spannungen große Systemab­ messungen auf. Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art mit derartigen Beschleunigern benötigen also viel Platz.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Reichweite geladener Teilchen in Flüssigkeiten begrenzt ist. Sie nimmt in der Regel exponentiell ab. Dies gilt insbesondere auch für die Elektronenreichweite in Wasser, die definiert ist als eine Abnahme der ursprünglichen monoenergetischen Elektronenenergie auf den Betrag 1/e. In der Praxis muß bei der Reinigung von Flüssigkeiten mit Elektronenstrahlen dieser Zusammenhang berücksichtigt werden, bzw. bei der Ermittlung des Wirkungsgrades muß entsprechend das unbestrahlte Volumen in Abzug gebracht werden. Dies hat zur Folge, daß Flüssigkeiten in Behältern relative lange bestrahlt werden müssen. Eine kontinuierliche Prozeßführung ist damit praktisch nicht realisierbar.

Es ist dementsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein Verfahren der ein­ gangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß der technische und konstruktive Aufwand verringert wird sowie die notwen­ digen Sicherungsvorkehrungen beim Betrieb vereinfacht werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Filmerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Fluidfilms vor­ gesehen ist und daß der Fluidfilm mit den geladenen Teilchen beaufschlagbar ist.

Durch die Filmerzeugungsvorrichtung kann ein Fluidfilm erzeugt werden, der gerade so dick ist, daß die verwendeten Teilchenstrahlen diesen vollständig durchdringen können. Dadurch wird auf einfache Weise ein vollständiger Abbau der in dem Fluid befindlichen Verunreinigungen möglich.

Ein weiterer Vorteil ist bei der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, daß bei sehr dünnen Flüssigkeitsschichten die Beschleunigungsspannungen der Emissionsquelle exponentiell mit der abnehmenden Filmdicke abnehmen. Diese niedrigeren Betriebsspannungen führen zu einem geringeren Abschirmaufwand gegen die entstehende Röntgenstrahlung, die Lebensdauer des Systems erhöht sich, die Vorrichtung ist nahezu beliebig skalierbar und besitzt eine wesentlich geringere Baugröße.

Günstig ist es, wenn die Filmerzeugungsvorrichtung mindestens einen bewegbaren Träger umfaßt. Die Erzeugung des Fluidfilms mit einer einen bewegbaren Träger aufweisenden Film­ erzeugungsvorrichtung ist besonders einfach. Ein bewegbarer Träger ermöglicht eine kontinuierliche Prozeßführung und besitzt Vorzüge gegenüber einer als schiefe Ebene gebildeten Filmerzeugungsvorrichtung. Wenn ein Fluid über eine schiefe Ebene geleitet wird, ist die Dicke des Fluidfilms nur schwer einstellbar. Auch ist es damit nur schwer möglich, einen sehr dünnen Fluidfilm zu erzeugen, der noch zusammenhängend ist. Der bewegbare Träger bietet im Gegensatz zu einer Vor­ richtung, die einen Tropfenfilm aus Flüssigkeitstropfen erzeugt, den Vorteil, daß der Fluidfilm homogen ist und auf einem nahezu beliebig skalierbaren Träger erzeugt werden kann. Die Bildung von Tropfen schließt ferner die Verwendung eines Dosierventils oder auch einer Flüssigkeits- oder Fluid­ düse ein, die aufgrund der in dem Fluid befindlichen Ver­ unreinigungen leicht verstopfen kann. Auf derartige Vor­ richtungen kann bei der vorliegenden Erfindung verzichtet werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Träger eine Trägeroberfläche aufweist und wenn der Fluidfilm auf der Trägeroberfläche angeordnet ist. Dies macht den Fluidfilm leicht zugänglich für die von der Emissionsquelle erzeugten Teilchen. Außerdem besteht die Möglichkeit, durch eine besondere Gestaltung der Oberfläche, den Fluidfilm sicher auf dieser zu halten, bei­ spielsweise kann die Oberfläche aufgerauht werden oder ein bestimmtes Muster aus Vertiefungen und Erhöhungen aufweisen.

Günstig ist es, wenn die Vorrichtung eine Benetzungsvor­ richtung zum Benetzen des Trägers mit dem Fluid umfaßt. Vor­ teilhaft dabei ist, daß ganz unterschiedliche Verfahren ange­ wandt werden können, um den Träger mit dem Fluid in Kontakt zu bringen. So kann je nach räumlicher Situation oder sonstigen Gegebenheiten eine entsprechende Benetzungsvor­ richtung vorgesehen werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Benetzungsvorrichtung mindestens ein Bad zum Aufnehmen des Fluids umfaßt. Der Träger wird so auf einfachste Art und Weise benetzt, indem nämlich der Träger mit seiner Oberfläche und das Fluid in Verbindung gebracht werden, das sich in dem Bad befindet. Aufgrund seiner Bewegung und den zwischen dem Fluid und der Trägeroberfläche wirkenden Adhäsionskräften reißt der Träger einen Teil des Fluids an seiner Oberfläche mit. Auf diese Weise wird ein dünner Fluidfilm auf der Oberfläche des Trägers gebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Träger auf einer geschlossenen Bahn umläuft. Dadurch wird es möglich, einen einfach gestalteten Träger zu verwenden und eine kontinuierliche Prozeßführung zu realisieren.

Besonders einfach wird der konstruktive Aufwand dann, wenn der umlaufende Träger durch eine Walze gebildet wird. Walzen können nahezu in beliebiger Art und Größe hergestellt werden.

Ihre Oberfläche kann auf eine besonders vorteilhafte Art und Weise beschichtet werden, um das Fluid mitzureißen und fest­ zuhalten. Ferner haben Walzen den Vorteil, daß sie leicht antreibbar sind. Dazu genügt es, eine die Walze entlang ihrer Drehachse durchsetzende Welle anzutreiben, die lediglich zwei Lager zur Lagerung und Halterung erfordert. Durch die Ver­ wendung einer Walze eignet sich die Vorrichtung besonders für stark verschmutzte Flüssigkeiten, da der Flüssigkeits­ transport von der Walze übernommen wird, und deshalb keine dünnen Zuleitungen oder düsenförmige Flüssigkeitsverteiler, wie sie bei einer schiefen Ebene verwendet werden, erforder­ lich sind. Darüber hinaus eignet sich eine solche Vorrichtung für eine Mehrstufenreinigung. Ein modularer Aufbau zum Abbau von verschiedenen stark oder auch unterschiedlich belasteten Flüssigkeiten in mehreren Stufen kann hierzu vorgesehen sein. Dabei ist es denkbar, mehrere Walzen neben- oder hinterein­ ander anzuordnen und die vorgereinigte Flüssigkeit der Vor­ stufe einer nachfolgenden Reinigungswalze zuzuführen.

Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der umlaufende Träger durch ein Band gebildet wird. Im Gegen­ satz zu einer üblicherweise zylindrischen Walze besitzt ein Band den Vorteil, daß es wesentlich kompliziertere Umlauf­ bahnen beschreiben kann, die zudem unterschiedliche Radien aufweisen können. Mit einem Band ist es ferner möglich, ebene Abschnitte festzulegen. Dies kann insbesondere bei einer flächenhaften Bestrahlung des Fluidfilms vorteilhaft sein.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß die Vorrichtung eine Steuerungseinheit für die Filmerzeugungsvorrichtung umfaßt zur Steuerung und Anpassung der Dicke des Fluidfilms an die Energie der von der Emissionsquelle emittierten geladenen Teilchen. Wie eingangs beschrieben hängt die Eindringtiefe der geladenen Teilchen in das Fluid im wesentlichen exponen­ tiell von der Dicke des Fluidfilms ab. Ist durch die Emissionsquelle die Energie der Teilchen festgelegt, dann kann mit der Steuerungseinheit die Dicke des Fluidfilms variiert werden. Dadurch wird zu jeder Zeit gewährleistet, daß der gesamte Fluidfilm ausreichend bestrahlt wird, um alle darin befindlichen Verunreinigungen in gewünschter Weise abzubauen oder umzuwandeln.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß ein an dem Träger anliegender Abstreifer vorgesehen ist zum Abstreifen des behandelten Fluids von dem Träger. Auf diese Weise wird ver­ mieden, daß das behandelte Fluid wieder mit dem noch unbe­ handelten Fluid in Kontakt tritt. Das abgestreifte Fluid kann beispielsweise in ein Aufnahmebehältnis geleitet werden.

Günstig ist es, wenn der Träger relativ zu dem Bad derart angeordnet ist, daß der Träger mit einem Teil der Trägerober­ fläche in das im Bad befindliche Fluid eintaucht. Auf diese Weise eignet sich die Vorrichtung insbesondere für stark ver­ schmutzte Fluide, da der Fluidtransport von dem Träger über­ nommen wird, weshalb keine dünnen Zuleitungen oder düsen­ förmige Fluidverteiler erforderlich sind.

Günstig ist es, wenn der Träger relativ zum Bad verstellbar ist. Durch Verstellung des Trägers relativ zum Bad kann die Dicke des Fluidfilms eingestellt werden. Je tiefer der Träger in ein Fluid konstanter Viskosität eintaucht, umso dicker wird der erzeugte Fluidfilm. Auf diese Weise läßt sich eine besonders einfache Fluidfilmdickenverstellung realisieren, die insbesondere dann wichtig ist, wenn Fluide unterschied­ licher Viskositäten gereinigt werden sollen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zwischen dem Abstreifer und einem Auf­ fangbehältnis zum Aufnehmen des behandelten Fluids eine Fluidverbindung vorgesehen ist. Dadurch wird es vermieden, daß das behandelte Fluid zurück in das Bad mit dem noch unbe­ handelten Fluid gelangt. Auf diese Weise läßt sich vorteil­ haft eine mehrstufige Anordnung der Vorrichtung bilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Emissions­ quelle ein Austrittsfenster aufweist, das maximal 1 cm, vor­ zugsweise maximal 5 mm, noch besser maximal 2 mm, von dem auf dem Träger befindlichen Fluidfilm entfernt angeordnet ist. Durch die Anordnung eines Fensters der Emissionsquelle möglichst dicht bei dem Fluidfilm wird die Ionisierung den Fluidfilm umgebender Luft auf ein Minimum reduziert. Der Abstand stellt darüber hinaus sicher, daß noch eine aus­ reichende Strahlungsintensität der Emissionsquelle an dem Fluidfilm wirksam wird.

Vorteilhaft ist es, wenn die Elektronenemissionsquelle relativ zum Träger derart angeordnet ist, daß die Elektronen im wesentlichen quer zur Trägeroberfläche emittiert werden. Dies ermöglicht eine homogene Bestrahlung des Fluidfilms mit dem Elektronenstrahl, denn die zu durchsetzende Luftschicht weist in der Regel bei großen Krümmungsradien eine ebenfalls homogene Dicke auf. Dies führt zu einer homogenen Verteilung der Strahlintensität über die gesamte zu bestrahlende Fläche.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, daß das Fluid durch eine Flüssigkeit und/oder ein Gas gebildet wird. Es ist somit möglich, mit der vorliegenden Vorrichtung sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem Gas oder ein Gasgemisch oder auch Aerosole zu behandeln.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn von der Emissionsquelle ein flächenhafter, in einer quer zu einer Strahlrichtung ver­ laufenden Ebene ausgedehnter Teilchenstrahl erzeugbar ist. Ein flächenhafter Teilchenstrahl umgeht den eingangs beschriebenen Nachteil von Teilchenquellen, insbesondere Elektronenquellen mit thermischer Kathode. Bei einem nahezu punktförmigen Teilchenstrahl derartiger Elektronenquellen muß dieser aufwendig abgelenkt oder auch umgelenkt werden, um einen flächenhaften Fluidfilm zu überstreichen. Durch die Wahl einer Emissionsquelle, die einen flächigen Teilchen­ strahl erzeugen kann, wird somit der konstruktive Aufwand dahingehend reduziert, daß aufwendige Ablenk- und Umlenkvor­ richtungen für den Teilchenstrahl entfallen können. Darüber hinaus sind flächenhafte Emissionsquellen derart kombinier­ bar, daß dadurch die Fläche des Teilchenstrahls nahezu beliebig vervielfacht werden kann. Somit ist die Vorrichtung in nahezu jeder Größe herstellbar.

Günstig ist es, wenn durch die Emissionsquelle möglichst geringe Teilchenenergien in einem Bereich von ungefähr 50 keV bis ungefähr 300 keV, vorzugsweise ungefähr 100 keV bis unge­ fähr 200 keV, erzeugbar sind. Diese Begrenzung der Elek­ tronenenergien verringert den Abschirmaufwand gegen ent­ stehende Röntgenstrahlung erheblich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Emissionsquelle gepulst betreibbar ist. Ein gepulster Betrieb reicht aus, um die benötigten Sekundärelektronen zu erzeugen. Ferner kann eine Reaktion zum Abbau insbesondere durch eine temporär höhere Leistungsdichte besonders gut initiiert werden. Außerdem bietet sich dadurch die Möglichkeit, die Bestrahlungsdauer und die Bestrahlungs­ frequenz an die Reaktionskinetik der chemischen und/oder biologischen Verunreinigungen anzupassen. Dadurch kann mit möglichst wenig Strahlung und somit unter Minimierung der insgesamt aufgewandten Energie sowie der Strahlenbelastung ein maximales Abbauergebnis erzielt werden.

Günstig ist es dabei, wenn die Vorrichtung eine Steuer- und Regelungseinheit zum Anpassen der Pulsdauer der Emissions­ quelle an die Reaktionskinetik umfaßt. Je nach der Art der vorliegenden Verunreinigungen, die beispielsweise über ein Nachweissystem bestimmt werden können, kann die Pulsdauer und auch die Pulslänge individuell auf den vorliegenden Reini­ gungsbetrieb eingestellt werden. Dies steigert die Effizienz zum Abbau der Verunreinigungen.

Dabei ist es besonders günstig, wenn durch die Emissions­ quelle Pulsdauern kürzer als 10 µsek, vorzugsweise als 5 µsek erzeugbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, Pulsdauern und Pulsabstände so zu wählen, daß sie mit Sicherheit im Bereich der Reaktionszeiten der abzubauenden chemischen und biologischen Systeme bzw. Moleküle liegen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Emissionsquelle durch eine Elektronenemissionsquelle gebildet wird, die Elektronen emittiert. Elektronenstrahlen eignen sich insbesondere zum direkten und unmittelbaren Schadstoffabbau in Luft und Flüssigkeiten. Dabei werden im wesentlichen hochenergetische Primärelektronen mit Elektronenenergien größer als 100 keV genutzt, um durch direkte Elektronenstoßionisation im Medium niederenergetische Sekundärelektronen mit Elektronenenergien kleiner als 100 kev zu produzieren. Letztere sind für die Einleitung der chemischen Prozesse beim Schadstoffabbau ver­ antwortlich. Die niederenergetischen Elektronen besitzen große Wirkungsquerschnitte zum Aufbrechen atomarer Bindungen in den chemischen und biologischen Molekülen und damit für die Zerlegung der Schadstoffe in unschädliche chemische Komponenten. Elektronenemissionsquellen haben gegenüber anderen Emissionsquellen, die beispielsweise Ionen erzeugen, den Vorteil, daß Elektronen in der Regel tiefer in Materialien eindringen. Außerdem sind Elektronenquellen relativ einfach zu realisieren.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Elektronenemissions­ quelle durch einen Feldemissionsemitter gebildet wird. Auf diese Weise wird die Anwendung einer Elektronenemissions­ quelle mit einer thermischen Kathode umgangen.

Besonders günstig ist es, wenn der Feldemissionsemitter durch einen Kaltkathodenemitter gebildet wird, mit einer Kathode, umfassend mehrere auf einer Fläche im Abstand voneinander angeordneten kleinflächigen Faseremittern, mit einer Anode, die ein sich in einer Fläche erstreckendes Anodengitter ist, und wenn die kleinflächigen Faseremitter so auf der Kathode angeordnet sind, daß sich der jeweils von einem der klein­ flächigen Faseremitter ausgehende Feldlinienverlauf mit dem der jeweils benachbarten kleinflächigen Faseremitter so ergänzt und überlappt, daß in der Fläche des Anodengitters eine über dessen Ausdehnung im wesentlichen konstante Elektronenstromdichte bei großflächiger Feldemission von Elektronen aus der Kathode vorliegt. Mit einem derartigen Kaltkathodenemitter ist also ein flächiger Elektronenstrahl erzeugbar. Das bedeutet, daß ein flächenhafter Fluidfilm gleichmäßig und konstant bestrahlbar ist. Und dies ohne zusätzliche Ablenkvorrichtungen für den Teilchenstrahl. Darüber hinaus kann mit einer solchen Elektronenquelle ein nahezu beliebig skalierbarer Teilchenstrahl erzeugt werden, der exakt an die zu bestrahlende Fläche anpaßbar ist.

Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Bestrahlen ein Fluid­ film erzeugt wird. Durch die Erzeugung eines Fluidfilms wird wie bereits beschrieben die benötigte Beschleunigungsspannung für die geladenen Teilchen mit der Abnahme der Dicke des Fluidfilms exponentiell verringert. Die notwendigen Sicher­ heitsvorkehrungen lassen sich dadurch wirkungsvoll redu­ zieren.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Fluidfilm relativ zur Ausbreitungsrichtung der geladenen Teilchen bewegt wird. Auf diese Weise läßt sich ein kontinuierlicher Prozeßablauf realisieren, indem kontinuierlich ein Fluidfilm durch den Teilchenstrahl hindurchbewegt wird.

Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens kann vorge­ sehen sein, daß ein flächenhafter, in einer quer zu einer Strahlrichtung verlaufenden Ebene ausgedehnter Teilchenstrahl erzeugt wird. Bei einer entsprechenden Wahl der Größe des großflächigen Teilchenstrahls kann der Fluidfilm auf seiner gesamten Breite gleichzeitig mit dem Teilchenstrahl beauf­ schlagt werden. Zusätzliche Verfahrensschritte zum Ablenken des Teilchenstrahls sind dadurch unnötig.

Günstig ist es dabei, wenn der Fluidfilm großflächig bestrahlt wird. Dadurch läßt sich ohne zusätzliche Ablenkungsschritte ein Fluidfilm homogen mit einem Teilchen­ strahl beaufschlagen.

Bei einer weiteren Variante des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß der Fluidfilm auf seiner gesamten Breite quer zur seiner Bewegungsrichtung bestrahlt wird. Dieser Verfahrens­ schritt läßt sich beispielsweise mit einer stationären An­ ordnung einer Teilchenquelle realisieren, die einen Teilchen­ strahl erzeugt, der mindestens so breit wie der Fluidfilm ist. Dadurch läßt sich eine kontinuierliche Bewegung des Fluidfilms durch den Teilchenstrahl erzeugen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fluidfilm mit Elek­ tronen bestrahlt wird. Aufgrund ihrer günstigen Eindringtiefe eignen sich Elektronen besonders gut zum Abbau chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid.

Besonders günstig ist es, wenn das behandelte Fluid aufge­ fangen wird und das aufgefangene Fluid erneut behandelt wird. Durch einen derartigen mehrstufigen Prozeß, der in einer beliebigen Anzahl von Reinigungsstufen durchgeführt werden kann, ist es möglich, eine vollständige Reinigung des ver­ schmutzten Fluids zu erzielen.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines ersten Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Bestrah­ lungsfläche auf einer Walze;

Fig. 3 eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer Elektronen­ emissionsquelle;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines zweiten Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 eine Querschnittansicht eines dritten Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer mehrstufigen Reinigungsanlage.

In den Fig. 1 bis 6 sind Vorrichtungen zum Reinigen ver­ schmutzter Flüssigkeiten und Teile derartiger Vorrichtungen dargestellt. Zur Vereinfachung sind identische Teile mit den selben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 ver­ sehene Reinigungsvorrichtung dargestellt. Sie umfaßt einen Kaltkathodenbeschleuniger 2 und einen Walzenreaktor 3. Der Walzenreaktor 3 wird durch eine zylindrische Walze 4 gebildet, durch deren Symmetrieachse eine Welle 5 verläuft, die eine Drehachse für die Walze 4 festlegt. Die Welle 5 wird von einem nicht dargestellten Motor angetrieben und dadurch in Pfeilrichtung in Drehung versetzt. Die Walze 4 ist relativ zu einem Schmutzwasserbehälter 6 so angeordnet, daß eine durch die Umfangswandung der Walze 4 gebildete Walzenober­ fläche 4a teilweise in Schmutzwasser 7 eintaucht, das sich in dem Schmutzwasserbehälter 6 befindet.

Die mit ihrer Walzenoberfläche 4a in das Schmutzwasser 7 ein­ tauchende Walze 4 reißt aufgrund ihrer Umlaufbewegung einen Teil des Schmutzwassers 7 mit, das aufgrund von Adhäsions­ kräften an der Walzenoberfläche 4a haften bleibt. Auf diese Weise bildet sich auf der Walzenoberfläche 4a ein Wasserfilm 8. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich Wasserfilme 8 mit Dicken kleiner 1 mm erzeugen.

Der Kaltkathodenbeschleuniger 2 ist relativ zum Walzenreaktor 3 derart angeordnet, daß die in der Kathode 9 des Kalt­ kathodenbeschleunigers 2 erzeugten Elektronen durch ein Aus­ trittsfenster 10 austreten können und im wesentlichen quer zur Walzenoberfläche 4a auf den Wasserfilm 8 auftreffen.

Ein Ausführungsbeispiel eines Kaltkathodenbeschleunigers 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Er umfaßt ein Gehäuse 40, in welchem die als Ganzes mit 9 bezeichnete Kathode angeordnet ist, welche über eine Zuleitung 41 mit einer Hochspannungs­ quelle 42 verbunden ist. Diese Kathode 9 umfaßt eine Kathodenplatte 43, welche sich in einer Ebene 44 erstreckt und an ihrem Außenrand als Feldformer einen im Querschnitt kreisförmigen Wulst 45 trägt, welcher symmetrisch zur Ebene 44 angeordnet ist und die gesamte Kathodenplatte 43 an ihrem Außenumfang umschließt.

Auf einer der Zuleitung 41 gegenüberliegenden Seite der Kathodenplatte 43 sind in einem regelmäßigen Muster 46 klein­ flächige Faseremitterplättchen 47 angeordnet, welches bei­ spielsweise aus verfilzten Kohlefasern hergestellt sind. Vor­ zugsweise haben diese Faseremitterplättchen 47 eine Außen­ kontur 48, die rechteckig ist. Die Außenkontur 48 kann aber auch kreisrund oder dreieckig sein.

Das Muster 46, an welchem die Faseremitterplättchen 47 auf der Kathodenplatte 43 angeordnet sind, ist im einfachsten Fall ein quadratisches Muster, d. h. die Faseremitterplättchen 47 liegen jeweils an den Eckpunkten eines Quadrats. Es sind aber in gleicher Weise alle anderen Arten eines regelmäßigen Musters denkbar.

Der Seite der Kathodenplatte 43, welche die Faseremitter­ plättchen 47 trägt, zugewandt ist eine als Ganzes mit 49 bezeichnete Anode in dem Gehäuse 40 angeordnet, welche ein Anodengitter 50 umfaßt, das sich parallel zur Ebene 44 und im Abstand von der Kathodenplatte 43 erstreckt und eine Fläche aufweist, welche mindestens der Größe der Kathodenplatte 43 entspricht und deckungsgleich mit dieser liegt. Vorzugsweise erstreckt sich das Anodengitter 50 in Richtung seiner Ebene 51 über die Kathodenplatte 43 und vorzugsweise auch über den Wulst 45 hinaus.

Das Anodengitter 50 ist seinerseits über eine Zuleitung 38 ebenfalls mit der Hochspannungsquelle 42 verbunden.

Auf der der Kathode 9 gegenüberliegenden Seite der Anode 49 ist in dem Gehäuse das als Ganzes mit 10 bezeichnete Aus­ trittsfenster vorgesehen, welches eine von einem Rahmen 53 umgebene Fensteröffnung 55 aufweist, die von einer über die Fensteröffnung 55 gespannten Folie 57 verschlossen ist.

Vorzugsweise ist der Rahmen 53 aus zwei Rahmenhälften 59 und 60 aufgebaut, zwischen denen die sich über die Fensteröffnung 55 hinweg erstreckende Folie 57 eingespannt ist.

Der Rahmen 53 ist vorzugsweise aus rechteckförmig ange­ ordneten und parallel zueinander verlaufenden Längsschenkeln 52 und Querschenkeln 54 aufgebaut, wobei sich zusätzlich noch zwischen den Querschenkeln 54 über die Fensteröffnung 55 hinweg Stützstege 56 erstrecken, die senkrecht zu einer Ebene 58 stehen, in der sich die Folie 57 erstreckt, und sehr schmal ausgebildet sind, so daß von den Stützstegen 56 nur ein geringstmöglicher Teil der Fensteröffnung 55 überdeckt ist, während die Stützstege 56 zur Erhöhung ihrer Stabilität eine senkrecht zur Ebene 58 verlaufende Höhe H aufweisen, welche ungefähr der der Längsschenkel 52 und Querschenkel 54 entspricht.

Vorzugsweise sind die Stützstege 56 parallel und äquidistant über die Fensteröffnung 55 verteilt angeordnet und mit den Querschenkeln 54 verbunden. Es ist aber auch möglich, sich kreuzende Stützstege 56 vorzusehen, die ebenfalls äquidistant zueinander angeordnet sind, so daß ein Teil der Stützstege 56 parallel zu den Längsschenkeln 52 und ein Teil parallel zu den Querschenkeln 54 verläuft und die Stützstege 56 vorzugs­ weise an ihren Schnittpunkten miteinander fest verbunden sind.

Sowohl die Längsschenkel 52, die Querschenkel 54, als auch die Stützstege 56 sind Teil jeweils einer Rahmenhälfte 59 und 60, wobei jede Rahmenhälfte 59 und 60 des Rahmens 53 die Folie 57 in der Ebene 58 hält und abstützt. Zusätzlich ist die Folie 57 noch gegenüber einer Verschiebung in Richtung der Ebene 58 zwischen den jeweiligen Längsschenkeln 52 und Querschenkeln 54 kraftschlüssig festgespannt.

Der Kaltkathodenbeschleuniger 2 funktioniert so, daß nach Anliegen der Hochspannung durch die Hochspannungsquelle 42, ausgehend von den Faseremitterplättchen 47 ein Feldlinien­ verlauf 68 entsteht, der in der Ebene 51 des Anodengitters 50 senkrecht zu dieser steht und für die gesamte Ausdehnung der Ebene 51 im wesentlichen homogen ist. Ebenso sind die Faser­ emitterplättchen 47 in entsprechenden Abständen A, B so anzu­ ordnen, daß sich der jeweils von einem Faseremitterplättchen 47 ausgehende Feldlinienverlauf 68 mit dem des jeweils benachbarten Faseremitterplättchens 47 so weit ergänzt und überlappt, daß in der Ebene 51 in beiden Abstandsrichtungen A und B eine im wesentlichen konstante Feldliniendichte vor­ liegt.

Vorzugsweise haben die Faseremitterplättchen 47 Flächen von 100 mm² und die Abstände in Richtung A und B betragen vor­ zugsweise mindestens 100 mm.

Von den Faseremitterplättchen 47, insbesondere einzelnen Faserspitzen der die Faseremitterplättchen 47 bildenden Fasern, austretende Elektronen folgen den Feldlinien 68 zum Anodengitter 50, werden im Verlauf ihres Weges bis zum Anodengitter 50 beschleunigt, treten dann durch das Anoden­ gitter 50 hindurch und treffen auf das Fenster 10, wobei die Folie 57 so ausgebildet ist, daß auch die Elektronen durch die Folie hindurchtreten und als ein senkrecht zu den Feld­ linien flächenhaft ausgedehnter Elektronenstrahl 11 das Gehäuse 40 des Kaltkathodenbeschleunigers 2 verlassen. Auf­ grund der gleichförmigen Dichte der Feldlinien 68 in der Ebene 51 erfolgt auch die Verteilung der aus den Faser­ emitterplättchen 47 austretenden Elektronen in der Ebene 51 gleichförmig, so daß bereits bei der Anode 49 ein flächen­ hafter und in allen Flächenausdehnungen gleichförmiger Elektronenstrahl 11 zur Verfügung steht und somit auch der flächenhafte, aus dem Gehäuse 40 austretende Elektronenstrahl 11 in allen Richtungen der Flächenausdehnung der Ebene 58 eine im wesentlichen konstante Dichte aufweist.

Der verwendete Kaltkathodenbeschleuniger 2 wird mit Be­ schleunigungsspannungen bis zu 200 kV betrieben und ermöglicht ferner Pulsdauern bei gepulstem Betrieb von typischerweise ≦ 10 µsek. Es werden dabei Stromdichten von etwa 0,1 A/cm² erzeugt. Ferner kann der verwendete Kalt­ kathodenbeschleuniger 2 mit Wiederholraten bis zu 100 Hz betrieben werden.

Der durch den Kaltkathodenbeschleuniger 2 erzeugte flächige Elektronenstrahl 11 trifft die Walzenoberfläche 4a in einer Bestrahlungszone 20, die sich über die gesamte Breite der Walzenoberfläche 4a in Richtung der Drehachse sowie über einen Teil der Walzenoberfläche 4a in Umfangsrichtung erstreckt, der durch einen Umfangswinkelausschnitt α bestimmt ist.

Der auf der Walzenoberfläche 4a befindliche Wasserfilm 8 wird aufgrund der Rotation der Walze 4 durch die Bestrahlungszone 20 hindurchbewegt, wobei die Rotationsgeschwindigkeit so ein­ gestellt wird, daß der Wasserfilm 8 beim Durchwandern der Bestrahlungszone 20 von dem Elektronenstrahl 11 vollständig durchdrungen wird. Beispielsweise beträgt bei Beschleuni­ gungsspannungen bis etwa 200 kV die Eindringtiefe der Elek­ tronen in Wasser etwa 0,5 mm.

Die Dicke des Wasserfilms 8 kann auf verschiedene Arten variiert werden. In Abhängigkeit der Eintauchtiefe der Walze 4 in das Schmutzwasser 7 des Schmutzwasserbehälters 6 ändert sich die Dicke des Wasserfilms 8. Je tiefer die Walze 4 in das Schmutzwasser 7 eintaucht, um so dicker ist der ent­ stehende Wasserfilm 8. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Viskosität des Schmutzwassers 7 gleichbleibt. Ändert sich jedoch die Viskosität des Schmutzwassers, hat dies auch eine Änderung der Adhäsionskräfte zur Folge, die wiederum einen direkten Einfluß auf die Dicke des Wasserfilms 8 haben. Um so größer die Adhäsionskräfte sind, um so dicker wird der Wasserfilm 8. Deswegen genügt es, wenn nur ein kleiner Teil der Walzenoberfläche 4a in das Schmutzwasser 7 eintaucht, wenn die Adhäsionskräfte zwischen den Wasserteilchen und der Walzenoberfläche 4a groß sind. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 1 zu sehen. Sind die Adhäsionskräfte zwischen den Wasserteilchen und der Walzenoberfläche 4a gering, dann wird bevorzugt eine Anordnung gewählt, bei der der überwiegende Teil der Walzenoberfläche 4a in das Schmutzwasser 7 ein­ taucht. Diese Anordnung findet bei der Reinigungsvorrichtung Anwendung, wie sie in Fig. 5 zu sehen ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Variation der Dicke des Wasser­ films 8 besteht darin, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walze 4 zu variieren. Eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Walze 4 führt zu einer Abnahme der Dicke des Wasserfilms 8.

Bislang wurde nichts zum Abstand zwischen dem Kaltkathoden­ beschleuniger 2 und dem Walzenreaktor 3 ausgesagt. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen dem Austrittsfenster 10 des Kaltkathodenbeschleunigers 2 und dem Wasserfilm 8, der sich auf der Walze 4 des Walzenreaktors 3 befindet, etwa 1 cm. Je geringer der. Abstand zwischen Austrittsfenster 10 und Wasser­ film 8 ist, um so geringer wird der Elektronenverlust oder, anders ausgedrückt, erhöht sich die Wirkung der Elektronen in dem zu bestrahlenden Wasserfilm 8.

Der Schadstoffabbau im Wasserfilm 8 wird in einem mehr­ stufigen Prozeß erreicht. Dabei werden hochenergetische Primärelektronen mit Elektronenenergien größer als 100 keV genutzt. Durch diese werden durch direkte Elektronenstoß­ ionisation im Wasserfilm 8 niederenergetische Sekundärelek­ tronen mit Elektronenenergien kleiner als 100 kev erzeugt. Diese niederenergetischen Sekundärelektronen sind für die Einleitung der chemischen und/oder biologischen und/oder physikalischen Prozesse beim Abbau der Verunreinigungen im Wasserfilm 8 verantwortlich. Im Schmutzwasser 7 können sich chemische und biologische Schadstoffe befinden, die die Qualität des Wassers in vielfältiger Hinsicht herabsetzen können. Aufgrund ihrer großen Wirkungsquerschnitte zum Auf­ brechen atomarer Bindungen in den Molekülen und damit für die Zerlegung der Schadstoffe in unschädliche chemische Kompo­ nenten eignen sich besonders die niederenergetischen Elek­ tronen.

Das in Form des Wasserfilms 8 bestrahlte Schmutzwasser 7 bleibt nach dem Bestrahlen durch den Elektronenstrahl 11 weiter an der Walzenoberfläche 4a haften und gelangt aufgrund der Drehung der Walze 4 in den Bereich eines Abstreifers 12, der so angeordnet ist, daß eine walzenseitige Kante 16 quer zur Bewegungsrichtung der Walze 4 an der Walzenoberfläche 4a anliegt und auf diese Weise den Wasserfilm 8 von der Walzenoberfläche 4a abstreift. Der Abstreifer 12 legt eine Ebene fest, die eine Neigung von der Walze 4 weg aufweist, damit das von der Walze 4 in Form des Wasserfilms 8 entfernte Wasser 17 über den geneigten Abstreifer 12 abfließen kann. Eine parallel zur Drehachse der Walze 4 am anderen Ende des Abstreifers 12 angeordnete Rinne 13 leitet das Wasser 17 in einen weiteren Wasserbehälter 14, der zur Aufnahme des gereinigten Wassers 15 dient.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die wesentlichen Unter­ schiede einer Reinigungsvorrichtung 1' zum ersten Aus­ führungsbeispiel sind darin zu sehen, daß der Kaltkathoden­ beschleuniger 2 relativ zum Walzenreaktor 3 derart angeordnet ist, daß der Elektronenstrahl 11 in einer Richtung aus dem Austrittsfenster 10 austritt, die sowohl quer zur Oberfläche der Walze 4 als auch zur Oberfläche des im Schmutzwasser­ behälter 6 befindlichen Schmutzwassers 7 verläuft. Im ersten Ausführungsbeispiel treten die Elektronen aus dem Austritts­ fenster 10 des Kaltkathodenbeschleunigers 2 im wesentlichen parallel zur Oberfläche des im Schmutzwasserbehälter 6 befindlichen Schmutzwassers 7 aus. Diese Anordnung des Kaltkathodenbeschleunigers 2 relativ zur Walze 4 ist not­ wendig, da die Walze 4 mit mehr als der Hälfte ihrer Walzen­ oberfläche 4a in das Schmutzwasser 7 eintaucht. Es besteht also nur noch auf einem begrenzten Bereich der Walzenober­ fläche 4a die Möglichkeit, diese mit dem Elektronenstrahl 11 zu beaufschlagen, ohne daß der Elektronenstrahl 11 etwa auch den Schmutzwasserbehälter 6 und zusätzlich darin befindliches Schmutzwasser 7 durchdringen muß. Durch das tiefere Ein­ tauchen der Walze 4 in das Schmutzwasser 7 kann ein dickerer Wasserfilm 8 auf der Walzenoberfläche 4a erzeugt werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das Schmutzwasser 7 schlecht auf der Walzenoberfläche 4a haftet.

In Fig. 5 ist als drittes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung eine Bandreinigungsvorrichtung 30 dargestellt, die im wesentlichen identisch mit der Reini­ gungsvorrichtung 1 aus Fig. 1 ist. Jedoch ist bei der Bandreinigungsvorrichtung 30 der Walzenreaktor 3 durch ein Förderband 21 ersetzt. Das Förderband 21 umgibt drei Antriebsrollen 22a, 22b und 22c, deren Antriebsachsen sowohl parallel zueinander als auch parallel zu einer Oberfläche 23 des im Schmutzwasserbehälter 6 befindlichen Schmutzwassers 7 verlaufen. Zwei der Antriebsrollen 22a und 22b sind derart angeordnet, daß das Förderband 21 die Rolle 22b, die inner­ halb des Schmutzwasserbehälters 6 angeordnet ist, teilweise umläuft und in der Folge davon quer zur Oberfläche 23 in Richtung auf die andere Antriebsrolle 22a zuläuft, die sich außerhalb des Schmutzwasserbehälters 6 befindet. Ausgehend von dieser Antriebsrolle 22a verläuft das Förderband 21 auf die Antriebsrolle 22c hin, so daß dieser Abschnitt des Förderbands 21 in Richtung auf die Oberfläche 23 hin geneigt ist.

Wie bei den Reinigungsvorrichtungen 1 und 1', bei denen der Walzenreaktor 3 vorgesehen ist, wird an einer von den Rollen 22a, 22b und 22c weg weisenden Bandoberfläche 24 in Folge der Bewegung des Förderbands 21 durch Adhäsionskräfte zwischen den Wasserteilchen und der Bandoberfläche 24 ein Wasserfilm 8 gebildet, indem das Förderband 21 durch das Schmutzwasser 7 bewegt wird. Der Wasserfilm 8 wird mittels des Elektronen­ strahls 11 bestrahlt und im weiteren Verlauf der Bewegung des Förderbands 21 durch die Kante 16 des Abstreifers 12 von der Bandoberfläche 24 gelöst. Das abgestreifte Wasser 17 wird über die Rinne 13 in den Wasserbehälter 14 für das gereinigte Wasser 15 geleitet.

In Fig. 6 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Reini­ gungsvorrichtung dargestellt. Dabei handelt es sich um eine Kombination der in Fig. 1 dargestellten Reinigungsvor­ richtung 1 mit der Reinigungsvorrichtung 1', wie sie in Fig. 4 zu sehen ist. Die in der Fig. 6 rechts dargestellte Reinigungsvorrichtung 1 reinigt in der oben beschriebenen Weise den Wasserfilm 8 und leitet das gereinigte Wasser 17 über den Abstreifer 12 und die Rinne 13 in den Schmutzwasser­ behälter 6' der Reinigungsvorrichtung 1'. Damit befindet sich in diesem Schmutzwasserbehälter 6' das durch die Reinigungs­ vorrichtung 1 in einer ersten Stufe gereinigte Wasser 15. Dieses vorgereinigte Wasser 15 wird einer zweiten Reinigungs­ stufe zugeführt, die beispielsweise durch die Reinigungs­ vorrichtung 1' gebildet wird. Es ist aber auch denkbar, die zweite Reinigungsstufe andersgeartet, beispielsweise als bio­ logische, chemische und/oder physikalische Stufe, auszu­ bilden.

In Fig. 6 ist der Kaltkathodenbeschleuniger 2' gegenüber dem Kaltkathodenbeschleuniger 2 der Reinigungsvorrichtung 1 um 90° gedreht angeordnet, damit die Walze 4' tiefer in das im Schmutzwasserbehälter 6' vorgereinigte Wasser 15 eintauchen kann. Der Kaltkathodenbeschleuniger 2' kann auch in anderen Winkelstellungen relativ zur Walze 4' angeordnet werden, solange sichergestellt ist, daß der Elektronenstrahl 11' in einer Richtung parallel zur Normalen der Bestrahlungszone 20 auf den auf der Walzenoberfläche 4a befindlichen Wasserfilm 8' auftrifft. Das von der Reinigungsvorrichtung 1' gereinigte Wasser 15' wird schließlich in einem Wasserbehälter 14 aufge­ fangen. Das gereinigte Wasser 15' im Wasserbehälter 14 hat somit zwei Reinigungsstufen durchlaufen.

Es ist jedoch auch denkbar, mehr als nur zwei Reinigungs­ vorrichtungen 1, 1' oder 30 miteinander zu kombinieren. Es ist jede beliebige Anzahl von derartigen Reinigungsvor­ richtungen 1 denkbar. Dabei können diese wie in Fig. 3 dar­ gestellt in Serie angeordnet sein, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese parallel anzuordnen, und zwar derart, daß die Drehachsen der Walzen 4 der Reinigungsvorrichtungen 1 zusammenfallen. Das bedeutet, daß sich die Reinigungsvor­ richtung 1 in Richtung der Drehachse der Walze 4 beliebig erstreckt. Gleiches gilt für die Reinigungsvorrichtung 1' und die Bandreinigungsvorrichtung 30, wobei sich bei letzterer das Förderband 21 in Richtung der Drehachsen der Antriebs­ rollen 22a, 22b und 22c beliebig erstreckt.

Diese Form der Mehrstufenreinigung kann zum Abbau von ver­ schieden stark oder aber auch unterschiedlich belasteten Flüssigkeiten Verwendung finden.

Claims (31)

1. Vorrichtung zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid mit mindestens einer geladene Teilchen vorgegebener Ladung und Energie erzeugenden Emissionsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filmerzeugungsvorrichtung (3; 21) zum Erzeugen eines Fluidfilms (8) vorgesehen ist und daß der Fluidfilm mit den geladenen Teilchen beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmerzeugungsvorrichtung (3) mindestens einen bewegbaren Träger (4; 21) umfaßt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4; 21) eine Trägerober­ fläche (4a; 24) aufweist und daß der Fluidfilm (8) auf der Trägeroberfläche (4a; 24) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1; 1'; 30) eine Benetzungsvorrich­ tung (6) zum Benetzen der Trägeroberfläche (4a; 24) mit dem Fluid (7) umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzungsvorrichtung mindestens ein Bad (6) zum Aufnehmen des Fluid (7) umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4; 21) auf einer geschlossenen Bahn umläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Träger durch eine Walze (4) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Träger durch ein Band (21) gebildet wird.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1; 1'; 30) eine Steuerungseinheit für die Filmerzeugungsvorrich­ tung (3) umfaßt zur Steuerung und Anpassung einer Dicke des Fluidfilms (8) an die Energie der von der Emissionsquelle (2) emittierten geladenen Teilchen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Träger (4) anliegender Abstreifer (12) zum Abstreifen des behandelten Fluids (8) von dem Träger vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4; 21) relativ zu dem Bad (6) derart angeordnet ist, daß der Träger (4; 21) mit einem Teil der Trägeroberfläche (4a; 24) in das im Bad (6) befindliche Fluid (7) eintaucht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4; 21) relativ zum Bad (6) verstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluidverbindung (13) zwischen dem Abstreifer (12) und einem Auffangbehältnis (14) zum Aufnehmen des behandelten Fluids (15) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsquelle (2) ein Austrittsfenster (10) aufweist, das maximal 1 cm von dem Fluidfilm (8) entfernt angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsquelle (2) relativ zum Träger (4; 21) derart angeordnet ist, daß die Teilchen im wesentlichen quer zur Trägeroberfläche (4a; 24) emittiert werden.

16. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (7) durch eine Flüssigkeit und/oder ein Gas gebildet wird.

17. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Emissionsquelle (2) ein flächenhafter, in einer quer zu einer Strahl­ richtung verlaufenden Ebene ausgedehnter Teilchenstrahl (11) erzeugbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Emissionsquelle (2) Teilchenenergien im Bereich von ungefähr 50 keV bis ungefähr 300 keV erzeugbar sind.

19. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsquelle (2) gepulst betreibbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine Steuer- und Regelungs­ einheit zum Anpassen der Pulsdauer der Emissionsquelle (2) an eine Reaktionskinetik der Verunreinigungen umfaßt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Emissionsquelle (2) Pulsdauern kürzer als 10 µsek erzeugbar sind.

22. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsquelle durch eine Elektronenemissionsquelle (2) gebildet wird, die Elektronen emittiert.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionsquelle durch einen Feld­ emissionsemitter (2) gebildet wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldemissionsemitter durch einen Kaltkathoden­ emitter (2) gebildet wird, mit einer Kathode (9), umfassend mehrere auf einer Fläche (43) im Abstand (A, B) voneinander angeordneten kleinflächigen Faser­ emittern (47), mit einer Anode (49), die ein sich in einer Fläche erstreckendes Anodengitter (50) ist, und daß die kleinflächigen Faseremitter (47) so auf der Kathode (9) angeordnet sind, daß sich der jeweils von einem der kleinflächigen Faseremitter (47) ausgehende Feldlinienverlauf (68) mit dem der jeweils benachbarten kleinflächigen Faseremitter (47) so ergänzt und über­ lappt, daß in der Fläche des Anodengitters (50) eine über dessen Ausdehnung im wesentlichen konstante Elektronenstromdichte bei großflächiger Feldemission von Elektronen aus der Kathode (9) vorliegt.

25. Verfahren zum Abbau und/oder Umwandeln chemischer und/oder biologischer Verunreinigungen in einem Fluid umfassend das Bestrahlen des Fluids mit geladenen Teilchen vorgegebener Ladung und Energie, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestrahlen ein Fluidfilm erzeugt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidfilm relativ zu den geladenen Teilchen bewegt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein flächenhafter, in einer quer zu einer Strahlrichtung verlaufenden Ebene ausgedehnter Teilchenstrahl erzeugt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidfilm großflächig bestrahlt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidfilm auf seiner gesamten Breite quer zu seiner Bewegungsrichtung bestrahlt wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidfilm mit Elektronen, bestrahlt wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Fluid aufgefangen wird und daß das aufgefangene Fluid erneut behandelt wird.