ES2280030T3 - Un dispositivo para la depuracion de aire viciado que contenga sustancias nocivas. - Google Patents

Abstract

Etapa de reacción de un conducto de aire viciado con varios canales de conducción del aire, estando dispuestos los canales de conducción de aire unos junto a otos en forma de panal, caracterizada porque en los canales de conducción de aire y en dirección longitudinal respecto al flujo del aire viciado está dispuesto respectivamente un radiante UV de forma tubular, donde la sección de cada uno de los canales de conducción de aire es un polígono regular que tenga por lo menos 5 lados.

Description

Un dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas.

La invención se refiere a un dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas, en un conducto de salida de aire.

Un dispositivo de esta clase destinado a la depuración de aire viciado que contenga otras alternativas, se conoce por la patente EP 0 778 080 B1.

La invención se refiere además a una etapa de reacción en un conducto de salida de aire, con varios canales de conducción del aire, en los cuales está dispuesto en cada uno un radiante UV de forma tubular, en dirección longitudinal con respecto al flujo del aire viciado.

Una etapa de reacción de esta clase en un conducto de salida de aire se conoce por la patente JP 07-060058 A.

Por la patente EP 0 778 080 B1 se conoce el hecho de convertir en un conducto de conducción del aire, sustancias nocivas tales como disolventes o sustancias olorosas por procedimiento fotooxidativo en una capa de reacción mediante la irradiación del aire viciado con luz UVC, rica en energía. Para esto se conoce también por principio que para incrementar la efectividad, se dispongan en paralelo varios conductos de conducción del aire. Debido a la interacción de la radiación UVC y el aire viciado, se forman las especies reactivas necesarias para la descomposición de las sustancias nocivas. Debido a la absorción de la luz UVC por las moléculas de oxígeno y de agua en el aire viciado, se forman los productos de oxidación tales como ozono, peróxido de hidrógeno así como radicales O- y OH-. Estos poseen altos potenciales de oxidación, y por lo tanto están en condiciones de oxidar las sustancias nocivas. Con esto se inicia una reacción en cadena en la que se forman nuevos radicales, que a su vez pueden volver a atacar otras moléculas. Al mismo tiempo tiene lugar una absorción de la radiación UVC por las moléculas de la sustancia nociva y de sus productos de descomposición. Debido a la absorción de la energía luminosa, se excitan las sustancias nocivas a unos niveles energéticos superiores, y por lo tanto para una transformación con las especies reactivas o también con el oxígeno del aire. Si la aportación de energía luminosa es suficientemente grande se llega a producir la descomposición de la molécula. Los productos de descomposición de la fotolisis de las sustancias nocivas también pueden formar radicales OH- o iniciar reacciones en cadena radicales. Debido a la excitación luminosa y la presencia de compuestos de oxígeno reactivos se inician unas reacciones homogéneas en fase de gas.

En combinación con esta transformación fotoxidativa, hay a continuación de la etapa de reacción una unidad catalizadora, que permite reacciones de descomposición adicionales, y en la cual se descompone el exceso de ozono con el fin de tener la seguridad de que el ozono como gas nocivo no pase al medio ambiente.

El catalizador conocido por la patente EP 0 778 070 B1 es preferentemente un catalizador de carbón activado. El carbón activado que se utiliza es un material altamente poroso, con una superficie interna de aprox. 1200 m^{2}/g, que se aprovechan como superficie de reacción. La misión del carbón activado consiste por una parte en retener los compuestos difícilmente oxidables, y aumentar de esta manera su tiempo de permanencia en el reactor. Por este motivo se incrementa la concentración de estos componentes en comparación con la fase gaseosa, Lo cual da lugar a un aumento de la velocidad de reacción con las especies de oxígeno formadas sobre la superficie del carbón activado. Por otra parte, se asegura mediante el empleo del carbón activado como catalizador dispuesto a continuación, que el ozono como gas nocivo no llegue al medio ambiente, ya que el carbón activado actúa como filtro de ozono.

Para incrementar la radiación UV conforme a la patente EP 0 778 070 B1, se emplean generalmente radiantes UV de forma tubular. La patente EP 0 778 070 B1 no concreta cómo pueden estar dispuestos los radiantes UV en la tapa de reacción fotooxidativa. Por el estado de la técnica sin embargo ya se conocen unas etapas de reacción correspondientes que proponen disposiciones preferentes para los radiantes UV.

Por la patente JP 07-060-058 A se conoce un dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas, en un conducto de salida de aire, donde hay un radiante UV en un canal de conducción del aire, dispuesto paralelo al flujo del aire, y cuya radiación UV presenta unas longitudes de onda, tanto en la gama de 185 nm como también en la gama de 254 nm. Adicionalmente propone la patente JP 07-060058 A, revestir las paredes interiores del canal de conducción del aire con dióxido de titanio, con el fin de conseguir en la misma etapa de reacción ya un efecto catalizador.

Por la patente DE 197 40 053 A1 se conoce otro dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas en un canal de salida de aire, en un conducto de salida de aire donde hay varios radiantes UV de forma tubular también dispuestos paralelos al flujo del aire en la etapa de reacción fotooxidativa. La patente DE 197 40 053 A1 también menciona el empleo adicional de óxido de titanio como catalizador, y para que haya suficiente interacción entre las sustancias nocivas contenidas en el aire viciado y la radiación UV, propone las correspondientes chapas de desvío y/o chapas perforadas.

Por la patente US 2002/0160913 A1 se conoce una etapa de reacción de un conducto de salida de aire que presenta varios conductos de salida de aire conectados en paralelo, de sección cuadrada. La superficie de los canales de conducción del aire puede estar recubierta de un fotocalentador. Un radiante UV puede estar dispuesto antes de los conductos de conducción del aire, pero no en el interior de los conductos de conducción del aire.

Por la patente US 2.413.704 se conoce una etapa de reacción de un conducto de salida de aire que consta de un canal de conducción del aire de sección redonda, en cuyo interior están dispuestos varios radiantes UV de forma tubular, longitudinalmente respecto al flujo del aire.

Se ha visto que cada vez cobra mayor importancia la disponibilidad de una instalación de depuración de aire viciado compacta y económica, especialmente para pequeñas unidades de producción. Partiendo del dispositivo conocido por la patente JP 07-060058 A es por lo tanto objetivo de la invención, incrementar de forma sencilla la velocidad de descomposición mediante la cual se depura el aire viciado cargado de sustancias nocivas en el interior del canal de conducción del aire, liberándole de las sustancias nocivas, pudiendo facilitar de esta manera una instalación de depuración de aire viciado económica y compacta.

Este objetivo se resuelve mediante una etapa de reacción de un conducto de salida de aire conforme a la reivindicación 1 y un dispositivo para depuración del aire viciado que contenga otras alternativas, conforme a la reivindicación 15.

Uno de los hallazgos esenciales de la invención consiste en que con una modificación adecuada de la geometría de la sección del canal de conducción de aire conocido por la patente JP 07-060058 A se puede conseguir una interacción mejor entre la radiación UV, las sustancias nocivas contenidas en el aire viciado así como el catalizador que reviste las paredes interiores del canal de conducción del aire. La patente JP 07-060058 A propone para el canal de conducción del aire una sección cuadrada o rectangular. A diferencia de esto, la invención ha demostrado que se puede conseguir un incremento de la velocidad de descomposición en el interior del canal de conducción del aire, si la sección del por lo menos un canal de conducción del aire es un polígono regular que tenga como mínimo 5 lados. Además de esto, está previsto conforme a la invención que haya varios canales de conducción del aire dispuestos unos junto a otros en forma de panal. Por el hecho de haber varios canales de conducción del aire se incrementa el rendimiento de la etapa de reacción, mientras que gracias a la disposición en forma de panal se puede construir compacta la etapa de reacción conforme a la invención.

Para formar la estructura en forma de panal, es conveniente que la sección de los canales de conducción del aire sean respectivamente un hexágono regular o un octógono regular.

El caso límite de la invención lo constituye una sección en la que el polígono regular llega a ser un círculo, que de este modo consta en cierto modo de un número infinito de lados. Desde el punto de vista del incremento de la eficacia, este caso límite de sección circular es óptimo, pero se desaprovecha el espacio intermedio entre los distintos canales de conducción del aire, si se quiere que haya varios canales de conducción del aire dispuestos en paralelo. Como solución de compromiso favorable entre la sección rectangular conocida por el estado de la técnica y la sección circular, ha resultado para la posición paralela de varios canales de conducción de aire, una estructura en forma de panal con secciones hexagonales u octogonales.

De acuerdo con una forma de realización preferida, está previsto que un radiante UV vaya sujeto en un canal de conducción del aire mediante unos perfiles de contacto dispuestos lateralmente. Los perfiles de contacto están configurados preferentemente de tal manera que resulte posible efectuar de forma sencilla el mantenimiento y la sustitución de los radiantes UV de forma tubular.

De acuerdo con otra forma de realización preferida, está previsto que la radiación emitida por un radiante UV provoque en el aire viciado que fluye a lo largo, la formación de medios de reacción reactivos tales como ozono y/o radicales que contengan oxígeno. Es sabido que un efecto de esta clase se puede conseguir especialmente cuando la longitud de onda de la radiación emitida por el respectivo radiante UV está dentro de una gama de 185 nm.

De acuerdo con otra forma de realización preferida está previsto que la radiación emitida por un radiante UV provoque la excitación de los hidrocarburos contenidos en el aire viciado, a unos niveles energéticos superiores. Es sabido que este efecto se puede conseguir especialmente si la longitud de onda de la radiación emitida por el respectivo radiante UV está dentro de la gama de 254 nm.

Resulta por lo tanto especialmente ventajoso utilizar radiantes UV cuya longitud de onda emitida se encuentre dentro de los espectros de absorción de las moléculas gaseosas contenidas en el aire viciado, donde aquí es conveniente el empleo de gamas de longitud de onda de 185 nm y 254 nm, ya que estas gamas de longitud de onda ya se encuentran disponibles en las lámparas de vapor de mercurio convencionales. Con el fin de reducir al mismo tiempo la forma de construcción de la etapa de reacción se puede prever además un aumento de potencia de los respectivos radiantes UV empleados. Para ello es preciso determinar la intensidad luminosa del radiante UV de mayor potencia, en función de la longitud de onda, para seguir disponiendo de suficiente solape de los espectros de absorción de las moléculas de las sustancias nocivas con el espectro de emisión de la fuente luminosa.

Otro de los hallazgos de la invención consiste en que las longitudes de onda emitidas por el radiante UV no se optimicen con respecto a los espectros de absorción de las moléculas gaseosas contenidas en el aire viciado, sino optimizar las longitudes de onda con respecto al material catalizador que se pueda emplear para revestir las paredes interiores del canal de conducción del aire. Partiendo de la patente JP 07-060058 A este hallazgo de la invención se refiere por lo tanto a una etapa de reacción de un conducto de salida de aire que tenga por lo menos un canal de conducción del aire en cuyo interior esté dispuesto en dirección longitudinal respecto al flujo del aire viciado, un radiante UV de forma tubular, y cuyas paredes interiores estén revestidas con un material semiconductor de banda ancha como material catalizador. En la patente JP 07-060058 A se emplea para esto como material catalizador, dióxido de titanio (TiO_{2}).

Partiendo del dispositivo conocido por la patente JP 07-060058 A, se puede resolver el presente objetivo de la invención, de aumentar de forma sencilla la velocidad de descomposición mediante la cual se depura el aire viciado cargado de sustancias nocivas, en el interior del canal de conducción el aire, librándolo de sustancias nocivas, basándose en el revestimiento de las paredes interiores del canal de conducción del aire con un material semiconductor, por el hecho de que la radiación emitida por el respectivo radiante UV presente unas longitudes de onda que sean mayores que 254 nm, y cuya energía de radiación emitida sea esencialmente mayor o igual a la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del material semiconductor.

La irradiación de un fotosemiconductor con fotones cuya energía sea mayor o igual a la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del semiconductor, da lugar por principio a la generación de parejas de electrones/agujeros. El hallazgo decisivo de la invención consiste en que las longitudes de onda emitidas por el radiante UV son especialmente eficaces para la transformación de las reacciones fotocatalíticas, en las proximidades de la arista de absorción del semiconductor, dando lugar a reacciones fotocatalíticas. Por lo tanto no son determinantes las gamas de longitud de onda de 185 nm y 254 nm de las lámparas de vapor de mercurio convencionales, sino como alternativa o complemento unas gamas de longitudes de onda que tengan longitudes de onda superiores, cuya energía de radiación emitida es correspondientemente menor pero que al mismo tiempo es todavía suficiente para superar la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del material semiconductor.

Para esta fotocatálisis son adecuados en principio todos los semiconductores que tengan brechas de energía entre 2 eV y 4 eV, tal como por ejemplo dióxido de titanio (TiO_{2}), óxido de zinc (ZnO), sulfato de cadmio (CdS), dióxido de circonio (ZrO_{2}), trióxido de wolframio (WO_{3}), dióxido de cerio (CeO_{2}), trióxido de estroncio titanio (SrTiO_{3}) u óxido de titanio circonio (ZrTiO_{4}). Ha resultado especialmente adecuado el dióxido de titanio (TiO_{2}), o también dióxido de titanio dotado, ya que aquí se pueden combinar bien las propiedades de reactividad, compatibilidad con el medio ambiente, estabilidad a largo plazo y también la efectividad relativa a los costes. Todos los fotosemiconductores se pueden activar mediante luz equivalente energética de longitudes de onda entre 340 nm y
500 nm.

En general se ha observado que el efecto catalizador deseado se puede conseguir en la gama de la etapa de reacción conforme a la invención, si las paredes interiores del canal de conducción de aire están revestidas de un material semiconductor que actúa de material catalizador. Para ello es preciso que para el respectivo radiante UV esté garantizado que la gama de la longitud de onda de la radiación emitida por el radiante UV se elija de tal manera que la energía de radiación emitida sea al menos mayor o igual a la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del material semiconduc-
tor.

De acuerdo con una forma de realización preferida, el material semiconductor consiste en forma conocida de óxido de titanio. Pero el material semiconductor puede ser también de dióxido de titanio dotado. Mediante la irradiación del óxido de titanio o del dióxido de titanio dotado mediante radiación UV, cuya energía sea mayor o igual a la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del semiconductor, se generan primeramente parejas de electrones/agujeros en el material semiconductor. A continuación tiene lugar la formación de radicales que contengan oxígeno, que apoyan eficazmente el proceso de oxidación de las sustancias nocivas. Aquí se ha visto que para conseguir una interacción óptima entre la radiación UV y el material catalizador, hay que tener en cuenta la separación entre el radiante UV y las paredes interiores del canal de conducción del aire. Para optimizar un canal de conducción del aire conforme a la invención, se elige por tanto la distancia siempre de tal manera que para un material catalizador dado y un radiante UV determinado, se pueda conseguir una velocidad de descomposición óptima de las sustancias nocivas respectivas. A este respecto, los ensayos han mostrado que la longitud de onda de la radiación emitida por el radiante UV correspondiente para conseguir el efecto catalizador con dióxido de titanio se encuentra preferentemente en la gama entre 380 nm y 420 nm.

La etapa de reacción conforme a la invención se puede utilizar para perfeccionar el dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas en un canal de conducción de aire, conocida por la patente EP 0 778 070 B1, en lo que se refiere a velocidad de descomposición y dimensiones.

Otra solución de la presente invención consiste por lo tanto en un dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas en un canal de salida de aire con la etapa de reacción conforme a la invención antes descrita, y con una unidad catalizadora dispuesta a continuación de esta etapa de reacción.

Con este dispositivo se consigue obtener una instalación compacta económica, que es especialmente adecuada para caudales de volumen reducidos y unidades de producción pequeñas, como por ejemplo, pequeñas empresas de pintura o restaurantes.

De acuerdo con una forma de realización preferida, la unidad catalizadora se compone de un catalizador de carbón activado. Como ya se ha descrito anteriormente, la unidad catalizadora dispuesta a continuación no solamente provoca un incremento de la velocidad de reacción del caudal de aire suministrado por la tapa de reacción, sino también la descomposición del ozono que todavía está contenido dentro del caudal de aire entrante, pero que no se debería evacuar al medio ambiente. Por lo tanto, si llega exceso de ozono a la superficie del carbón activado, entonces, o bien reacciona con las sustancias nocivas absorbidas en la superficie, o produce la oxidación del carbón activado. Esto último significa una pérdida de energía ya que el ozono obtenido sirviéndose de la energía luminosa se pierde de forma desaprovechada, es decir sin haber dado lugar a una oxidación de las sustancias nocivas.

De acuerdo con una forma de realización preferida se propone por lo tanto crear un sistema redox, que si bien impida con seguridad la salida de ozono al medio ambiente, pero en cambio acumule la fuerza de oxidación del ozono. Como pareja redox resulta conveniente por ejemplo permanganato potásico/dióxido de manganeso. Debido a la oxidación de las sustancias nocivas orgánicas por el permanganato potásico se forma dióxido de manganeso, que por reacción con el ozono se regenera formando nuevamente permanganato potásico.

Al preparar la unidad catalizadora situada a continuación hay que tener en cuenta además que las mezclas de sustancias nocivas que se han de desintegrar en la práctica, constan por lo general de una multitud de diferentes sustancias, ya que a menudo es preciso eliminar mezclas de sustancias nocivas con un componente principal y numerosos componentes secundarios. Debido a la fotooxidación durante la etapa de reacción se forman además constantemente nuevas sustancias nocivas, que también es preciso desintegrar en la unidad catalizadora dispuesta a continuación. Dado que las reacciones de oxidación de los compuestos orgánicos se desarrollan siguiendo unos mecanismos de reacción complejos, la oxidación de las sustancias nocivas para formar CO_{2} a menudo sólo se puede conseguir mediante una secuencia de varios pasos de oxidación. En el curso de la reacción total para llegar al producto final CO_{2}, aumenta la polaridad de los compuestos orgánicos. La complejidad de la mezcla de sustancias nocivas da lugar a una competencia entre los componentes por alcanzar los puestos de absorción en la unidad catalizadora. Pero esto significa que un único material absorbente ya no está en condiciones de absorber suficientemente todos los compuestos de una mezcla compleja de sustancias nocivas. Así por ejemplo, el carbón activado, siendo un absorbente apolar, absorbe también preferentemente sustancias nocivas apolares.

De acuerdo con otra forma de realización preferida se ha previsto por lo tanto que la unidad catalizadora esté compuesta por catalizadores de diferente polaridad. De este modo se puede conseguir un aumento adicional de la velocidad de descomposición, si las sustancias nocivas presentes en el aire nocivo suministrado por la etapa de reacción presentan diferentes polaridades.

De acuerdo con otra forma de realización preferida está previsto que haya varias unidades compuestas por una etapa de reacción seguida de una unidad catalizadora, conectadas una tras otra. Al disponer de varias unidades catalizadoras cada una seguida de una etapa de reacción se puede optimizar el diseño de una planta depuradora de aire viciado en el caso de unas cargas no estacionarias de sustancias nocivas en los gases brutos, de acuerdo con la concentración media de sustancias nocivas. En el caso de una sola unidad catalizadora es preciso efectuar el diseño con vistas a la concentración máxima de sustancias nocivas que aparezca, lo cual da lugar a instalaciones grandes, por lo tanto caras. Pero en los procesos de pintura, hay presentes unas cargas no estacionarias de sustancias nocivas en los gases viciados, condicionados por la producción. Mediante el empleo de unidades catalizadoras intercaladas seguidas de etapas de reacción se captan las puntas de sustancias nocivas que así no pueden "evadirse". Cuando una punta de concentración de sustancia nociva incide sobre una unidad catalizadora, se absorben las sustancias nocivas y se transforman sobre la superficie del catalizador, o se vuelven a ceder sólo lentamente de nuevo a la fase gaseosa, para poder ser descompuestas por otra etapa de reacción subsiguiente. De este modo se puede incrementar más la velocidad de descomposición del conjunto del sistema, diseñando el sistema de modo fiable incluso para oscilaciones fuertes de concentración. De este modo, la disposición de varias etapas de reacción y unidades catalizadoras situadas una tras otra, da lugar finalmente a una instalación más compacta y por lo tanto a una reducción de costes.

A continuación se describe con mayor detalle la invención sirviéndose de varios ejemplos de realización y haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Éstos muestran:

Figura 1 la sección y una vista en perspectiva del canal de conducción de aire conforme a la invención.

Figura 2 una vista en perspectiva de una etapa de reacción conforme a la invención, con varios canales de conducción de aire en paralelo, y

Figura 3 una vista en perspectiva de una instalación depuradora de aire viciado con etapas de reacción conformes a la invención.

La figura 1 muestra la sección y una vista en perspectiva de un canal de conducción de aire conforme a la invención. Tal como se puede ver por la sección a través del plano A-B, el canal de conducción de aire 101 presenta la sección de un hexágono regular. Centrado en el canal de conducción de aire 101 está situado un radiante UV 102 de forma tubular. El aire viciado cargado de sustancias nocivas penetra por el orificio de entrada 103 y vuelve a salir por el orificio de salida 104. Para conseguir un efecto catalizador ya dentro del mismo canal de conducción de aire 101, sus paredes interiores 105 están recubiertas de un material semiconductor de banda ancha, por ejemplo dióxido de titanio o dióxido de titanio dota-
do.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una etapa de reacción conforme a la invención, con varios canales de conducción de aire paralelos entre sí. Los distintos canales de conducción de aire 101 se corresponden con el canal de conducción de aire representado en la figura 1, y están dispuestos en paralelo en forma de panal. De forma correspondiente hay un radiante UV de forma tubular dispuesto en cada canal de conducción de aire 101. Los canales de conducción de aire 101 conectados entre sí de esta manera están rodeados de una carcasa metálica, formando de este modo la etapa de reacción 201. En la boca de entrada de aire 203 y en la boca de salida de aire 204 están previstos sendos perfiles de contacto 202, que por una parte sirven como conductos de cables para las acometidas eléctricas de los radiantes UV, y por otra parte sujetan mecánicamente los radiantes UV en los canales de conducción de aire 101. Para la activación eléctrica de los radiantes UV están previstas lateralmente las correspondientes reactancias 205. Las caras inferiores de la etapa de reacción 201 están previstos unos perfiles de deslizamiento 206 y 207, para en la etapa de reacción 201 se pueda introducir o sacar en el conjunto del sistema para fines de mantenimiento, sobre los rodillos correspondientes.

Puede conseguirse otra mejora de la velocidad de descomposición si las paredes interiores del canal de conducción de aire se recubren de un material catalizador. Debido a la estructura en forma de panal de la etapa de reacción, con varios canales de conducción de aire, se pueden situar grandes superficies de catalizador en las inmediaciones de la radiación UV, con unas pérdidas de presión reducidas. Gracias a la irradiación directa de la superficie del catalizador se tiene la posibilidad de aprovechar materiales semiconductores de banda ancha de forma eficaz para la fotocatálisis. Como material catalizador ha resultado especialmente adecuado el dióxido de titanio. Irradiando el dióxido de titanio con luz UV, cuya energía sea mayor o igual a la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del semiconductor, se generan primeramente parejas de electrones/agujeros en el material semiconductor. A continuación se produce la formación de especies reactivas de O_{2}-, que favorecen eficazmente el proceso de oxidación de las sustancias nocivas. Para iniciar este proceso se emplean radiantes UV con longitudes de onda en la gama entre 340 nm y 420 nm.

A continuación tiene lugar una absorción de moléculas de gas en las cargas que se han generado debido a las parejas de electrones/agujeros producidas por la radiación de la luz. Las moléculas que ahora se co-absorben están activadas, y forman un estado de transición desde el cual reaccionan para llegar a los productos finales, formando productos intermedios.

Los productos de reacción inocuos se desorben y se pueden entregar al medio ambiente. La transformación fotocatalítica se puede dividir por lo tanto en cuatro pasos:

1.

Generación de las parejas de cargas

2.

Absorción de los gases en las cargas generadas.

3.

Reacción entre moléculas reactivas absorbidas contiguas.

4.

Desorción de los productos.

Sirviéndose de la fotocatálisis heterogénea se tiene por ejemplo la posibilidad de quemar con gran eficacia a temperatura ambiente con el oxígeno del aire para formar nitrógeno o CO_{2} y agua, compuestos tales como amoniaco, formaldehído o alcoholes de bajo peso molecular, que con la fotooxidación son difíciles de oxidar. En este caso, el desarrollo de la reacción descrito de forma general, es como sigue:

El aire viciado se conduce a un canal de reacción en el cual hay dióxido de titanio activado por luz UV. La irradiación del fotosemiconductor da lugar a la generación de parejas de electrones/agujeros. A continuación tiene lugar la absorción de moléculas de gas en las cargas que se han generado, donde la ganancia de energía durante la absorción decide qué moléculas interactúan preferentemente con los electrones y cuáles con los agujeros. En el caso de las parejas de reacción amoniaco y oxígeno y debido a las respectivas propiedades de las moléculas, el amoniaco reacciona con los agujeros y el oxígeno con los electrones. Las moléculas que ahora están co-absorbidas están activadas y constituyen un estado de transición, desde el cual reaccionan para formar productos finales a través de la formación de productos intermedios. Los productos de reacción inocuos, nitrógeno y agua, son desorbidos y se pueden evacuar al medio ambiente.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una instalación depuradora de aire viciado 301, con etapas de reacción 306 y 307 conformes a la invención. Las etapas de reacción 306 y 307 se corresponden respectivamente con la etapa de reacción 201 representada en la figura 2. El aire viciado cargado de sustancias nocivas se conduce a la instalación de depuración de aire nocivo 301 a través de un tubo de alimentación 302. Con el fin de incrementar los caudales de aire a depurar se pueden prever opcionalmente 2 sistemas 303 y 304 de idéntica construcción, que en la representación conforme a la figura 3 están dispuestos uno sobre el otro. Para simplificar, se describe a continuación únicamente el sistema 304, cuyos distintos componentes están representados con mayor detalle mediante una sección parcial.

De acuerdo con esto, a continuación del tubo de alimentación 302 sigue primeramente una etapa de distribución 305 que reparte uniformemente el aire que entra, y eventualmente separa partículas gruesas de sustancias nocivas. El aire que continua desde la etapa de distribución 305 pasa a las etapas de reacción 306 y 307 conformes a la invención. Para aumentar la velocidad de descomposición se han conectado aquí dos etapas de reacción de idéntica construcción 306 y 307, una tras otra. La instalación de depuración de aire viciado 301 naturalmente puede estar compuesta también de una sola etapa de reacción 306. A continuación de las dos etapas de reacción 306 y 307 hay una unidad catalizadora 308 que puede estar compuesta en la forma antes descrita, por ejemplo de material de carbón activado de alta porosidad esparcido, con una superficie interna de aprox. 1200 m^{2}/g, que se aprovecha como superficie de reacción.

El aire que sale de la unidad catalizadora 308 continúa a la unidad de soplante 309, que sirve para mantener el correspondiente gradiente de presión entre el tubo de alimentación 302 y el tubo de salida
310.

La instalación de depuración de aire viciado 301 trabaja por principio conforme al procedimiento según la patente EP 0 778 070 B1, pero se caracteriza, de acuerdo con la invención, por tener una o varias etapas de reacción 306, 307, tal como está representado en la figura 2. El aire viciado con carga de sustancias nocivas pasa por lo tanto desde el tubo de alimentación 302 a través de la etapa de distribución a las etapas de reacción 306 y 307, en las cuales luz UVC de onda corta inicia una reacción química. De este modo se disgregan las moléculas de sustancias olorosas y de sustancias nocivas. Al mismo tiempo se generan como medios de oxidación radicales de las sustancias nocivas y ozono. La oxidación de las sustancias nocivas da lugar a los productos CO_{2} y H_{2}O, compatibles con el medio ambiente. En la unidad catalizadora 308 dispuesta a continuación se descomponen los compuestos de difícil oxidación y el exceso de ozono. El aire depurado e inodoro se evacua al medio ambiente a través de la unidad de soplante 309 y del tubo de salida 310.

Para lograr un tratamiento eficaz de cargas de sustancias nocivas no estacionarias se puede intercalar en el punto 311 otra unidad catalizadora en la forma antes descrita. Gracias a la unidad catalizadora adicional intercalada se logra descomponer también sustancias nocivas que aparezcan brevemente con concentraciones muy elevadas.

Claims (19)

1. Etapa de reacción de un conducto de aire viciado con varios canales de conducción del aire, estando dispuestos los canales de conducción de aire unos junto a otos en forma de panal, caracterizada porque en los canales de conducción de aire y en dirección longitudinal respecto al flujo del aire viciado está dispuesto respectivamente un radiante UV de forma tubular, donde la sección de cada uno de los canales de conducción de aire es un polígono regular que tenga por lo menos 5 lados.

2. Etapa de reacción según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección de los canales de conducción de aire es respectivamente un hexágono regular.

3. Etapa de reacción según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección de los canales de conducción de aire es respectivamente un círculo.

4. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque un radiante UV va sujeto en un canal de conducción de aire por unos perfiles de contacto dispuestos lateralmente.

5. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque la radiación emitida por un radiante UV provoca la formación de medios de reacción reactivos tales como ozono y/o radicales que contengan oxígeno, en el aire viciado que fluye a lo largo.

6. Etapa de reacción según la reivindicación 5, caracterizada porque la longitud de onda de la radiación emitida por el respectivo radiante UV está en la gama de 185 nm.

7. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 1-6, caracterizada porque la radiación emitida por un radiante UV provoca la excitación a niveles energéticos superiores de los hidrocarburos contenidos en el aire viciado.

8. Etapa de reacción según la reivindicación 7, caracterizada porque la radiación emitida por el respectivo radiante UV está dentro de la gama de 254 nm.

9. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 1-8, caracterizada porque las paredes interiores de los canales conductores del aire están recubiertos de un material semiconductor de banda ancha como material catalizador.

10. Etapa de reacción según la reivindicación 9, caracterizada porque la radiación emitida por el respectivo radiante UV presenta unas longitudes de onda que son superiores a 254 nm, y cuya energía de radiación emitida es esencialmente mayor o igual a la diferencia de energía entre la banda de valencias y la banda de conducción del material semiconductor.

11. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 9-10, caracterizada porque la radiación emitida por el respectivo radiante UV presenta unas longitudes de onda que están situadas dentro de la gama de la arista de absorción del material semiconductor.

12. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 9-11, caracterizada porque la radiación emitida por el respectivo radiante UV presenta unas longitudes de onda que están en la gama entre 340 nm y 500 nm, preferentemente entre 350 nm y 420 nm.

13. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 9-12, caracterizada porque el material semiconductor es de óxido de titanio (TiO_{2}) o de óxido de titanio dotado.

14. Etapa de reacción según una de las reivindicaciones 9-12, caracterizada porque el material semiconductor es de óxido de zinc (ZnO), sulfato de cadmio (CdS), dióxido de circonio (ZrO_{2}), trióxido de wolframio (WO_{3}), dióxido de cerio (CeO_{2}), trióxido de estroncio titanio (SrTiO_{3}) u óxido de titanio circonio (ZrTiO_{4}).

15. Dispositivo para la depuración de aire viciado que contenga sustancias nocivas en un conducto de salida de aire, con una etapa de reacción según una de las reivindicaciones 1-14, y con una unidad catalizadora dispuesta a continuación de la etapa de reacción.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque la unidad catalizadora consiste en un catalizador de carbón activado.

17. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque la unidad catalizadora está basada en un sistema redox.

18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque el sistema redox está formado por los componentes permanganato potásico/dióxido de manganeso.

19. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque la unidad catalizadora consta de catalizadores de diferente polaridad.