DE29916518U1 - Device for continuous light-induced germ reduction by means of solid, insoluble and layered photosensitizer structures for applications in preservation and storage containers, circulation and flow systems - Google Patents

Device for continuous light-induced germ reduction by means of solid, insoluble and layered photosensitizer structures for applications in preservation and storage containers, circulation and flow systems

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Claims (23)

1. Vorrichtung zur licht-induzierten Keimreduzierung in Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß Farbstoffmoleküle als Lichtabsorber (Photosensibilisatoren) in fester Form als Schicht auf mindestens einer Seite einer Unterlage aufgebracht sind und auf diese Schicht mindestens eine weitere Schicht oder Struktur aus geeigneten organischen Molekülen (Akzeptormoleküle) aufgebracht ist, die die durch Lichtabsorption erzeugte primäre elektronische Anregung der Farbstoffmoleküle über Energie- und/oder Elektronentransferprozesse sehr effizient in eigene langlebige Zustände übernehmen, von denen mittels Energietransfer zum Sauerstoff, der in der diese Schicht berührenden Flüssigkeit enthaltenen ist, toxischer Singulett-Sauerstoff oder Radikale mit antibakterieller, antimikrobieller und antifungizider Wirkung erzeugt werden.1. Device for light-induced germ reduction in liquids, characterized in that dye molecules as light absorbers (photosensitizers) are applied in solid form as a layer on at least one side of a base and at least one further layer or structure of suitable organic molecules (acceptor molecules) on this layer ) is applied, which takes the primary electronic excitation of the dye molecules generated by light absorption very efficiently into its own long-lived states via energy and / or electron transfer processes, of which by means of energy transfer to the oxygen contained in the liquid touching this layer, toxic singlet oxygen or radicals with antibacterial, antimicrobial and antifungal effects. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage oder Substrat, auf denen die Schichten aufgebracht werden, ein transparentes Material vorgesehen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that as a base or substrate, on which the layers are applied, a transparent material is provided. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als transparentes Material Glas, Quarzglas oder Kunststoff vorgesehen ist.3. Device according to claim 2, characterized in that Glass, quartz glass or plastic is provided as the transparent material. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensibilisator-Farbstoffmoleküle Tetrapyrrole und/oder deren Derivate vorgesehen sind.4. The device according to claim 1, characterized in that tetrapyrroles and / or their derivatives are provided as sensitizer dye molecules. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Tetrapyrrole Chlorophyll, Phäophorbid, Porphyrine, Porphycene, Phthalocyanine oder Naphthalocyanine oder die entsprechenden Derivate vorgesehen sind.5. The device according to claim 4, characterized in that as tetrapyrroles chlorophyll, pheophorbide, porphyrins, porphycenes, phthalocyanines or Naphthalocyanines or the corresponding derivatives are provided. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Schicht eine Fullerenschicht vorgesehen ist, die die durch Lichteinwirkung erzeugte elektronische Anregung der Farbstoffmolekülschicht durch Energie- und/oder Elektronentransferprozesse möglichst vollständig in einen eigenen elektronischen Zustand übernimmt und von diesem aus durch Energieabgabe an den umgebenden Sauerstoff Singulettsauerstoff und /oder Radikale in der Flüssigkeit erzeugt.6. The device according to claim 1, characterized in that a fullerene layer is provided as the second layer, which layer is exposed to light generated electronic excitation of the dye molecule layer by energy and / or Electron transfer processes as completely as possible in their own electronic state takes over and from this by releasing energy to the surrounding oxygen Singlet oxygen and / or radicals generated in the liquid. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Schicht eine Dendrimerschicht oder eine Schicht aus Dendrimer-Farbstoff Komplexen vorgesehen ist, die die durch Lichteinwirkung erzeugte elektronische Anregung der Farbstoffmolekülschicht durch Energie- und/oder Elektronentransferprozesse möglichst vollständig übernimmt und durch Energieabgabe an den umgebenden Sauerstoff Singulettsauerstoff und /oder Radikale in der Flüssigkeit erzeugt.7. The device according to claim 1, characterized in that the second layer is a dendrimer layer or a layer of dendrimer dye Complexes are provided, the electronic excitation generated by exposure to light of the dye molecule layer by energy and / or electron transfer processes if possible completely takes over and by releasing energy to the surrounding oxygen Singlet oxygen and / or radicals generated in the liquid. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von zwei Schichten mit unterschiedlichen Molekülen nur eine Schicht aus bereits kovalent verbundenen Farbstoff-Fulleren oder Farbstoff-Dendrimer Komplexen vorgesehen ist, die auf transparente Unterlage aufgebracht wird. 8. The device according to claim 1 to 7, characterized in that instead of two layers with different molecules just one layer from already covalently linked dye-fullerene or dye-dendrimer complexes are provided which is applied to a transparent base.   9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des spektralen Absorptionsverhaltens der Farbstoffschicht das Einbringen von Metallclustern in die Farbstoffschicht bei deren Herstellung vorgesehen ist.9. The device according to claim 1 to 5, characterized in that to improve the spectral absorption behavior of the dye layer the introduction of metal clusters into the dye layer is provided during their manufacture is. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Unterlage und die aufgebrachten Schichten unlöslich in der zu behandelnden Flüssigkeit sind.10. The device according to claim 1 to 9, characterized in that the transparent base and the applied layers insoluble in the one to be treated Are liquid. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen ist, die für die Lichtabsorption verantwortlichen Farbstoffmoleküle und die Akzeptormoleküle mit solchen geeigneten Substituenten zu versehen, daß sie in Polymere eingebettet werden können oder selber polymerisieren können, so daß Folien mit bei Lichteinstrahlung keimreduzierender Wirkung entstehen und das Substrat entfällt.11. The device according to claim 1 to 10, characterized in that is provided, the dye molecules responsible for light absorption and the To provide acceptor molecules with such suitable substituents that they are in polymers can be embedded or polymerize themselves, so that films with Light radiation of germ-reducing effect is created and the substrate is eliminated. 12. Vorrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß derartige Schichtstrukturen auf der Innenseite von lichtdurchlässigen Behältnissen vorgesehen sind, um bei Lichteinfall auf physikalischem Wege ohne chemische Zusatzstoffe eine kontinuierliche Keimreduzierung in der in den Behältnissen enthaltenen Flüssigkeit zu erreichen.12. Device according to the preceding claims, characterized in that such layer structures are provided on the inside of translucent containers are a physically effective way without chemical additives Continuous germ reduction in the liquid contained in the containers to reach. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als transparente Behältnisse Flaschen, Gläser, Konserven, Aquarien und Vorratsbehälter vorgesehen sind.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that as transparent containers bottles, jars, preserves, aquariums and storage containers are provided. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß derartigen Schichtstrukturen auf der Innenseite von Rohren vorgesehen sind, um im Rohr und in der Flüssigkeit eine kontinuierliche Keimreduzierung zu erzielen, wobei transparente Rohre oder bei nichttransparenten Rohren künstliche Lichtquellen im Rohrsystem vorzusehen sind.14. The apparatus according to claim 12, characterized in that such layer structures are provided on the inside of tubes to in the tube and to achieve a continuous reduction of germs in the liquid, whereby transparent Provide pipes or, in the case of non-transparent pipes, artificial light sources in the pipe system are. 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von mindestens einseitig oder vorzugsweise beidseitig beschichteten transparenten Substraten lamellenartig in jeweils geringem Abstand zueinander so angeordnet sind, daß die zu behandelnde Flüssigkeit dazwischen hindurch treten, hindurch fließen oder hindurch gepumpt werden kann.15. The device according to claims 1 to 11, characterized in that a plurality of coated at least on one side or preferably on both sides transparent substrates arranged in a lamella-like manner at a short distance from one another are that the liquid to be treated pass through, flow through or can be pumped through. 16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktorgefäß vorgesehen ist, das aus mindestens einer lichtdurchlässigen Wand besteht oder oben offen ist und in dem sich eine Vielzahl von lamellenartig angeordneten, mindestens einseitig beschichteten lichtdurchlässigen Substraten befinden, die einen nur geringen Abstand zueinander haben, der es jedoch gestattet, daß Flüssigkeit hindurch treten kann. 16. The apparatus of claim 1 to 11 and 15, characterized in that a reactor vessel is provided which consists of at least one translucent wall or is open at the top and in which a plurality of lamellar arranged, at least translucent substrates coated on one side are only a small Have a distance from each other, which, however, allows liquid to pass through.   17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht für den Lichteinfall genutzten Wände des Reaktorgefäßes von innen hoch reflektierend oder verspiegelt sind oder bei transparenten Wänden von außen verspiegelt oder mit Spiegeln versehen sind, so daß mindestens ein doppelter Lichtdurchlauf im Reaktorgefäß erreicht wird.17. The apparatus of claim 15 and 16, characterized in that the walls of the reactor vessel not used for the incidence of light from the inside up are reflective or mirrored or mirrored on the outside of transparent walls or are provided with mirrors so that at least one double passage of light in the reactor vessel is achieved. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß für den Lichteinfall in ein Reaktorgefäß mit nichttransparenten Wänden Lichtleiter zur Einleitung von Licht oder Lichtquellen im Reaktorgefäß vorgesehen sind.18. The apparatus of claim 16 and 17, characterized in that for the incidence of light in a reactor vessel with non-transparent walls Introduction of light or light sources are provided in the reactor vessel. 19. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorgefäß mit Ein- und Ausflußöffnung versehen ist und mindestens eine Pumpe vorgesehen ist, die die zu behandelnde Flüssigkeit vor dem Eintritt in das Reaktorgefäß mit zusätzlichem Luftsauerstoff anreichert und durch das Reaktorgefäß pumpt.19. The apparatus of claim 15 to 18, characterized in that the reactor vessel is provided with an inlet and outlet opening and at least one pump is provided which the liquid to be treated with before entering the reactor vessel enriches additional atmospheric oxygen and pumps it through the reactor vessel. 20. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen ist, die Fließgeschwindigkeit der zu behandelnden Flüssigkeit entlang der Lamellen im Reaktor und die gesamte Durchflußmenge pro Zeiteinheit durch den Abstand zwischen den beschichteten Lamellen und durch deren Anzahl sowie durch die Pumpleistung in weiten Grenzen zu regulierbar zu gestalten und damit für die entsprechende Anwedung zu optimieren.20. The apparatus according to claim 15 to 19, characterized in that is provided, the flow rate of the liquid to be treated along the Fins in the reactor and the total flow rate per unit of time by the distance between the coated slats and by their number as well as by the pump power to be regulatable within wide limits and thus for the corresponding application optimize. 21. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11 und 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beschriebene Anordnung als mobiles Teil oder Nachrüstteil vorgesehen ist und in Gefäße eingehangen oder schwimmend in ihnen gelagert werden kann, um bei Lichteinfall eine keimreduzierende Wirkung in der zu behandelnden Flüssigkeit hervorzurufen.21. The apparatus according to claim 1 to 11 and 15 to 20, characterized in that the arrangement described is provided as a mobile part or retrofit part and in vessels can be hung or floating in them to make a light to produce a germ-reducing effect in the liquid to be treated. 22. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11 und 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination von Reaktorgefäß und Pumpe als Umwälzsystem mit keimreduzierender Wirkung für Flüssigkeiten in Vorratsbehältern, Swimming Pools, Aquarien, Heizungs- und Kühlsystemen vorgesehen ist.22. The apparatus of claim 1 to 11 and 16 to 20, characterized in that the combination of reactor vessel and pump as a circulation system with a germ-reducing Effect for liquids in storage containers, swimming pools, aquariums, heating and Cooling systems is provided. 23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11 und 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorgefäß zur Nachbehandlung bereits mechanisch und biologisch vorgeklärter Abwässer vorgesehen ist.23. The device according to claim 1 to 11 and 16 to 20, characterized in that the reactor vessel for post-treatment has already been mechanically and biologically clarified Sewage is provided.
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