FR2614553A1 - Agent de decomposition de l'ozone et appareil a decomposer l'ozone utilisant cet agent - Google Patents
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Abstract
MATIERE A DECOMPOSER L'OZONE ET APPAREILLAGE POUR SA MISE EN OEUVRE. LA MATIERE UTILISEE EST UN AGENT DECOMPOSANT L'OZONE, PAR EXEMPLE UN TERPENOIDE, APPLIQUE SUR UNE MATIERE DE SUPPORT PAR ADSORPTION; DANS L'APPAREIL A DECOMPOSER L'OZONE SELON L'INVENTION, L'AGENT ACTIF EST TRANSPORTE PAR L'AIR CONTENANT L'OZONE SUR LA MATIERE DE SUPPORT SUR LAQUELLE IL EST ADSORBE ET PROVOQUE LA DECOMPOSITION DE L'OZONE.
Description
2 6 14553
La présente invention se rapporte à un agent de décom-
position de l'ozone et un appareil à décomposer l'ozone utilisant cet agent, qu'on peut utiliser par exemple dans des machines à
copier électrostatiques équipées d'un chargeur corona et d'impri-
mantes à laser mais également dans des usines de distribution d'eau et dans des installations de traitement d'eaux usées, et dans des appareils servant à activer la surface de pellicules de résine synthétique en vue d'améliorer leur réceptivité pour l'encre et
leur adhérence.
Dans les installations et appareils dont il est question ci-dessus, par exemple, il y a production d'ozone qui est toxique pour les êtres humaines lorsqu'il est présent dans l'air respiré à une concentration supérieure à 0,1 parties par million pendant une durée prolongée. D'après la Japanese Association of Industrial Health, l'American Conference of Governmental Industrial and Hygienists, et l'Occupational Safety and Health Administration, la concentration moyenne maximale tolérée pour l'ozone dans l'air est de 0,1 ppm lorsque cet air doit être respiré pendant 8 h. De nombreux appareillages prévus pour des applications industrielles doivent respecter ces normes. L'ozone a une odeur âcre caractéristique qui peut être observée même à des concentrations très basses, de 0,01
à 0,02 ppm. A ces concentrations, certains opérateurs d'appareil-
lages industriels produisant de l'ozone peuvent se plaindre de l'odeur. Lorsque la concentration représente environ 0,05 ppm, l'odeur est désagréable et lorsque la concentration dépasse 0,1 ppm, il y a irritation des membranes muqueuses des yeux et
des organes respiratoires.
D'autre part, l'ozone est un agent oxydant puissant qui
dégrade par oxydation les matières organiques. Il est donc souhai-
table que la concentration en ozone soit aussi faible que possible non seulement pour la protection de la santé des opérateurs mais également pour la protection des appareillages et dispositifs industriels. On a déjà mis au point des matières variées décomposant
l'ozone et des appareillages pour la décomposition de l'ozone. Tou-
tefois, lorsqu'on conçoit un appareil pour décomposer l'ozone, il faut tenir compte de La capacité de la matière utilisée à décomposer l'ozone, de la perte de charge et du débit de L'air dont on veut éliminer l'ozone, des conditions d'humidité et de la dégradation de l'agent décomposant l'ozone dans Le cours du temps. Il est extrêmement difficile de concevoir un appareil à décomposer l'ozone et de trouver un agent de décomposition de
l'ozone qui satisfasse à toutes les conditions exigées.
Les machines à copier électrophotographiques comprenant un chargeur corona et des épurateurs d'air produisent de l'ozone à basse concentration. La plupart de ces machines sont équipées d'un appareil à décomposer l'ozone présentant la forme d'unfiltre garni d'un agent de décomposition de l'ozone, par exemple un
filtre à base de charbon actif.
Toutefois, la concentration de l'ozone produite dans les machines à copier sur papier plat d'usage courant est d'environ 1 ppm ou au-dessous; un filtre à charbon actif en forme de nid d'abeilles servant à décomposer l'ozone à des concentrations aussi basses subit des dégradations non négligeables dans le cours du
temps et ne dure en général que quelques mois.
Les chargeurs corona de grande dimension servant à activer la surface d'une pellicule de résine et les appareils de stérilisation exploitant une source de lumière ultraviolette, de même que des appareils de décoloration, produisent de l'ozone àforte concentration. Pour décomposer des concentrations d'ozone aussi fortes, il faut utiliser des grandes quantités de charbon actif granuleux, de catalyseurs métalliques, de composés organiques
tels que le dioxyde de manganèse ou de mélanges de ces produits.
Or, l'efficacité de ces agents dans la décomposition de l'ozone
ne donne pas toujours satisfaction.
D'autre part, avec des filtres variés tels que les filtres à charbon actif et les filtres à base du produit du commerce
Hopcalite, l'air contenant l'ozone doit traverser ces filtres.
Lorsque la densité du filtre augmente, la capacité d'absorption et de décomposition de l'ozone augmente également. Toutefois, l'air passe mal au travers du filtre car il y a augmentation de la perte de charge. D'autre part, la température à l'intérieur de
l'appareil contenant le filtre à décomposer l'ozone augmente.
L'augmentation de température à l'intérieur de l'appareil conduit
éventuellement à une durée de service plus courte.
Par contre, si l'on diminue la densité du filtre, on diminue également la capacité d'adsorption et de décomposition
de l'ozone.
De toute manière, il est nécessaire de disposer d'un appareillage puissant d'aspiration ou de refoulement pour provoquer le passage de l'air contenant l'ozone au travers du filtre. Un tel appareillage d'aspiration ou de refoulement est bruyant. De plus, pour réduire l'augmentation de température à l'intérieur de l'appareil produisant l'ozone, il faut également prévoir un dispositif de refroidissement de sorte que l'appareillage tota! comprenant le dispositif classique de décomposition de l'ozone est coOteux. On signalera d'ailleurs qu'il y a une demande pour un dispositif de petite dimension mais puissant, de décomposition de l'ozone, pour utilisation dans les appareils'servant à activer la surface des pellicules de résine et dans les appareils de stérilisation. Jusqu'à maintenant, cette demande n'a pas été
satisfaite.
L'invention concerne donc en premier lieu un agent perfectionné de décomposition de l'ozone dont l'efficacité dure pendant des durées prolongées, cet agent de décomposition de l'ozone consistant de préférence en l'un quetconque des agents de décomposition de l'ozone du type terpénoide tels que décrits dans les demandes de brevet japonais publiées sous le n 61-63315 et 61-202268 et une matière de support sur laquelle l'agent de
décomposition de l'ozone a été adsorbé.
L'invention comprend également un appareil à décomposer l'ozone exploitant l'agent de décomposition de l'ozone qui vient d'être défini, appareil dans lequel l'efficacité de décomposition de l'ozone est portéeau maximum et les pertes de charge de l'air
traversant l'appareil sont réduites au minimum.
Ainsi donc, dans un premier aspect, l'invention concerne un agent de décomposition de l'ozone constitué de l'un quelconque des agents de décomposition de l'ozone du type terpénoide mentionnés
ci-dessus et d'une matière de support pour cet agent de décomposi-
tion, matière de support qui peut être sous forme granuleuse, sous forme de nid d'abeilles ou sous forme fibreuse ou sous toute autre forme physique, et qui peut être constituée d'une matière quelconque mais de préférence d'une matière ayant elle-même une certaine capacité de décomposition de l'ozone, par exemple du charbon actif, des catalyseurs métalliques et des matières inorganiques, cette matière de support absorbant à sa surface ou dans ses parties
poreuses l'agent de décomposition de l'ozone.
Dans son deuxième aspect, l'invention concerne un appareil à décomposer l'ozone qui comprend un premier récipient contenant un agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide et un second récipient contenant une matière de support pour l'agent de décomposition de l'ozone, ce premier et ce deuxième récipient étant reliés entre eux par un conduit d'écoulement de l'air par lequel les vapeurs de l'agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide sont transportées sur la matière de support o elles sont adsorbées. L'appareil à décomposer l'ozone est construit de manière telle que l'agent de décomposition de l'ozone est amené à se disperser sous forme de vapeur dans l'air soumis au traitement de décomposition de l'ozone, par exploitation de l'énergie de l'air se déplaçant sur l'agent de décomposition de l'ozone, lequel est adsorbé en permanence par la matière de support, de sorte que la décomposition de l'ozone se-poursuit avec efficacité pendant
des durées prolongées.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront de la description détaillée donnée ci-après en
référence aux figures des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement les mécanismes par lesquels la capacité de décomposition de l'ozone d'un charbon actif diminue en cours d'utilisation, la figure 2 représente schématiquement un appareil à décomposer l'ozone 100 selon l'invention, la figure 3 représente schématiquement et en perspective la portion principale de l'appareil à décomposer l'ozone de la figure 2, la figure 4 représente schématiquement et en perspective
un récipient pour un agent de décomposition de L'ozone dans l'appa-
reil à décomposer L'ozone de la figure 2, la figure 5 représente schématiquement et en perspective un autre récipient pour un agent de décomposition de l'ozone, utilisé dans l'appareil à décomposer l'ozone de La figure 2, la figure 6 représente schématiquement un-appareil à décomposer l'ozone 200 selon l'invention, la figure 7 représente graphiquement la capacité de décomposition de l'ozone dans L'appareil selon l'invention et la capacité de décomposition de l'ozone d'un appareil classique à décomposer l'ozone, la figure 8 représente schématiquement et en perspective un appareil à décomposer l'ozone 300 selon l'invention, la figure 9 représente une section prise le long de la ligne X-X de la figure 8, la figure 10 représente schématiquement et en perspective
un récipient pour un agent de décomposition de l'ozone dans l'appa-
reil à décomposer l'ozone 300 de la figure 9, les figures 11 à 13 représentent schématiquement des opérations de décomposition de l'ozone dans l'appareil 300 selon l'invention. Les composés du type terpénoide utilisés comme agents de décomposition de l'ozone conformément à l'invention sont des terpénoides répondant à la formule générale CmH2n+ 140P (dans laquelle m a une valeur de 9 à 15, n une valeur de O à 4 et p une valeur de O à 2), qui sont facilement oxydés par l'ozone. On considère qu'un exemple représentatif de ces composés terpénoides, le d- limonène, réagit avec l'ozone de la manière suivante:
CH3 CH CH
0 H3 H
H3+C 3 " + H3C + 2
+03 2 20
H3C CH2 H3 À H2 3 H2
Conformément à l'invention, on utilise en tant que matière de support pour L'agent de décomposition de L'ozone une matière de support qui est capable elle-même de décomposer L'ozone, par exemple du charbon actif, en combinaison avec L'un quelconque des composés du type terpénoide mentionnésci-dessus, de sorte que la dégradation de l'agent de décomposition de l'ozone peut être
réduite au minimum.
Comme exemples particuliers des composés du type terpé-
noide répondant à la formule générale ci-dessus, on citera Les suivants: C9H14: santène; C9H140: cryptone; C9H16: cyclogéranioLène; C10H140: safranal, périllaldéhyde, carvone, pipériténone, myrténal, ombellulone, verbénone et pinocarvone; C10H16: -myrcène, ocimène, limonène, dipentène, isolimonène, terpinène, phellandrène, 2,8,(9)-p-menthadiène, sylvestrène, carène pinène, camphénène, bornyLène, fenchène et orthodène; C10H160: citral, tégétone, artémisiacétone, isoartémisiacétone, cyclocitral, alcool périllilylique, carvéol, phellandral, pipéritone, pulégone, isopulégone, carvénone, dihydrocarvone, carvotanacétone, pinol, sabinol, pinocarvéol, myrténol, vervénol et cis-3-hexénol; C10H1602: diosphénol et ascaridole; C10H180: linalol, géraniol, cyclogéraniol, nérol, lavandulol, citronellal, 2,6-diméthyl-7-octène-4-one-dihydrocarvéol, pulégol, isopulégol, pipéritol, terpinéol et terpinénol; C10H18: menthène; C10H20C: citronellol; C11H18 nopol; C13H200: ionone et parmone; C14H220: irone; C15H24: bisabolène, zingibérène, curcumène, cadinène, isocadinène, sesquibénihène, sélinène, caryophyllène, métrosidérène, aromadédrène, cedrène, copaène, longifolène et santalène; C15H240: lancéoL, sesquibénihiol, parthéniol et santaol; C15H260: farnésol, nérolidol, élémol, cadinol, eudesmol, quaiol, carotol et cédrol;
C15H220: atlantone, turmérone, cypérone, érémophilone et vétivone.
Dans les composés du type terpénoide mentionnés ci-dessus et répondant à la formule générale CmH2n+140p (dans laquelle m=9à , n = O à 4 et p = 0 à 2), les composés à 8 atomes de carbone ou moins sont à l'état de vapeur à température ambiante de sorte qu'il
est extrêmement difficile de les maintenir à basse concentration.
D'autre part, ces composés sont inflammables et ils ont une odeur extrêmement désagréable. Les composés du type terpénoide à 16 atomes de carbone ou plus ne s'évaporent pas facilement, de sorte qu'il
est difficile de parvenir à l'efficacité de décomposition de l'ozone.
Parmi les composés du type terpénoide énumérés ci-dessus, le limonène convient tout particulièrement à l'utilisation dans
l'invention car il a la capacité la plus importante de décomposi-
tion de l'ozone. Parmi les produits du commerce à base de limonène, le produit de marque "Odo-Raser Compound" de la firme Vaportek Inc., Wisconsin, Etats-Unis, donne d'excellents résultats: il consiste
en un mélange d'extraits végétaux variés du type terpinéol.
Tous les composés du type terpénoide mentionnés-ci-dessus peuvent être utilisés par introduction dans un récipient prévu pour cet agent de décomposition de l'ozone. De préférence, le composé du type terpénoide sera sous la forme d'un gel alcoolique ou d'un gel
soluble dans l'eau, ce qui permet de contrôler sa vitesse d'évapo-
ration. Lorsque le composé du type terpénoide est utilisé à l'état de gel alcoolique, il sera de préférence contenu dans le gel en quantité de 1 à 80 parties en poids, de préférence de 20 à 50 parties en poids; l'alcool sera présent en quantité de 10 à 97 parties en poids, de préférence de 40 à 60 parties en poids, et Le complément consistera en une solution saturée (à environ 25 %) de dibenzylidène-sorbitol ou du sel de sodium du phosphate de bis-(4-t-butyl-phényte) dans la N-méthyl-2-pyrrolidone, en quantité de I à 10 parties en poids, dans tous Les cas pour 100 parties en
poids de l'agent de décomposition de l'ozone.
D'autre part, il y a avantage à ajouter en tant qu'agent gélifiant auxiliaire à l'agent de décomposition de l'ozone décrit ci-dessus une solution d'un dérivé de la cellulose en quantité de
2 à 3 % dans l'alcool benzylique ou une solution de polyvinyl-
pyrrolidone à une concentration de 2 à 5 % dans l'alcool benzyLique. On peut encore agir sur la vitesse de gélification par addition de
glycols et de glycérol.
On peut utiliser en tant qu'agents gélifiants solubles dans l'eau un polyacrylate de sodium, un alginate de sodium, de
la gélatine,de la gélose, de la gomme gélane ou un succinoglucane.
On peut également utiliser avec ces agents gélifiants solubles dans l'eau des agents gélifiants auxiliaires consistant en dérivés de la cellulose. Dans un tel cas, la quantité du composé du type terpénoide
sera avantageusement d'environ 20 à 50 % en poids.
On peut utiliser comme matières de support pour l'agent de décomposition de l'ozone selon l'invention toutes les matières capables de laisser passer l'air et de maintenir ou d'adsorber en surface un agent de décomposition de l'ozone tel qu'un composé du type terpénoide. Parmi les matières qui conviennent, on citera des matières céramiques en nid d'abeilles et des fibres céramiques en nid d'abeilles (consistant en cordiérite) (par exemple le produit du commerce "Honeycle" de la firme Nichiasu Corporation) et du
charbon actif.
Parmi ces matières, le charbon actif est l'une des matières les plus avantageuses car non seulement il retient ou adsorbe à sa surface les composés du type terpénoide mais il est
également capable de décomposer dans une certaine mesure l'ozone.
En d'autres termes, le charbon actif a une capacité d'adsorption non seulement à l'égard de l'agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide mais également à l'égard de l'ozone. Ainsi par exemple, on pourra utiliser avec avantage dans l'invention un
papier du type nid d'abeilles dans lequel, au cours de la fabrica-
tion du papier, on a introduit du charbon actif sous forme d'un nid d'abeilles. Lorsque le composé du type terpénoide est adsorbé dans Le charbon actif, l'efficacité de décomposition de l'ozone est accrue par la synergie des deux constituants au moment o l'ozone entre en contact avec le composé du type terpénoide adsorbé par le
charbon actif.
Le charbon actif qui est considéré c-mme l'une des meilleures matières de support pour les composés du type terpénoîde, contient de nombreux pores fins à un rayon d'environ 10 mg, et il est capable d'adsorber L'ozone et de le décomposer. Toutefois, l'ozone est un agent oxydant extrêmement puissant de sorte que la surface du charbon actif ou La surface des pores fins est oxydée dans le cours de l'adsorption de l'ozone, comme illustré dans la
figure 1 des dessins annexés.
Il peut y avoir alors une diminution importante de La
capacité d'oxydation du charbon actif.
On décrira maintenant des essais mettant en évidence synergie du charbon actif et d'un terpénoide dans la décomposition
de l'ozone.
Essai 1 -
Sur un filtre en charbon actif qui a été utilisé pendant environ 25 h dans une machine à copier électrophotographique, soit la durée nécessaire pour faire environ 10 000 copies sur la machine à copier, on adsorbe environ 6 % en poids d'un terpénoîde (d-limonène) et on soumet à un test de décomposition de l'ozone dans lequeL le filtre est incorporé dans une machine à copier expérimentale sur laquelle on forme des copies en continu. La quantité d'ozone évacuée
de la machine à copier à l'heure au cours des opérations de dupli-
cation est de 0,7 ml/h.
Essai 2 On répète l'opération de l'essai 1 mais on remplace le filtre à charbon actif de l'essai 1 par un filtre à charbon actif
qui a été utilisé pendant 25 h, sans absorption du composé terpé-
noide de l'essai 1. La quantité d'ozone évacuée de La machine à copier à l'heure au cours des opérations de duplication est de
4,0 ml/h.
Essai 3 On répète l'opération de l'essai 1 mais on retire le filtre à charbon actif de cet essai. La quantité d'ozone évacuée de la machine à copier à l'heure au cours des opérations de duplication
est de 13,4 ml/h.
Ces résultats montrent que la capacité de décomposition de l'ozone du charbon actif déjà utilisé peut être rétablie dans une
mesure importante par adsorption du composé terpénoide.
Les résultats obtenus dans les essais ci-dessus suggèrent que lorsqu'on utilise dans l'invention du charbon actif et qu'on adsorbe un composé du type terpénoide à la surface des pores fins de ce charbon actif, l'ozone qui vient en contact avec le charbon
actif est décomposé avant de pouvoir oxyder ce dernier. Par consé-
quent, si l'on fournit en permanence du terpénoide à la surface du charbon actif, la vitesse de décomposition de l'ozone est améliorée
et on évite une dégradation du charbon actif.
En référence maintenant à la figure 2 des dessins annexés, celle-ci représente, dans un mode de réalisation particulier, un
appareil à décomposer l'ozone 100 conformément à l'invention, uti-
lisant un agent de décomposition de l'ozone selon l'invention. Sur
cette figure, l'air d'o on veut éliminer l'ozone s'écoule en direc-
tion de la flèche dans le conduit 1. Dans ce conduit 1, un réci-
pient 2a contenant lui-même un agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide 3 est placé en aval de l'entrée d'air. Ce récipient 2 porte un orifice 6a au travers duquel les vapeurs de l'agent de décomposition de l'ozone du type terpénoîde 3 s'échappent. Un filtre à charbon actif 4 en nid d'abeilles qui
sert non seulement de matière de support pour l'agent de décompo-
sition de l'ozone mais également.d'éLément de décomposition de l'ozone, est placé en aval par rapport au courant d'air. Entre le
récipient 2a et le filtre à charbon actif 4, on voit un ventila-
teur 5. Sous l'effet de ce ventilateur 5, les vapeurs de l'agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide 3 sont entraînées du récipient 2a et viennent s'adsorber sur le filtre à charbon
actif 4.
La figure 3 représente en perspective la partie princi-
pale de l'appareil à décomposer l'ozone de la figure 2. La figure 4 représente en perspective et en agrandissement le récipient 2. Sur ces figures, une plaque de guidage 7 permet une répartition uniforme
des vapeurs de l'agent de décomposition de l'ozone du type ter-
pénolde 3.
La figure 5 représente dans un autre mode de réaLisation
Le récipient de L'agent de décomposition de L'ozone du type terpé-
noide 3, un récipient 2b comportant plusieurs orifices 6b.
Lorsque-La concentration en ozone est forte et par exemple de 100 ppm ou plus, comme c'est le cas dans un appareillage pour activation de La surface de pellicule de résine et dans des appareillages de stérilisation d'installations de production d'eau potable et de traitement d'eaux usées, il est préférable de placer
le filtre à décomposer l'ozone 4 (constitué de charbon actif granu-
Leux, de charbon actif en nid d'abeilles ou de charbon actif fibreux) et le récipient 2a ou 2b de l'agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide 3 alternativement dans Le conduit d'air 1, ce qui conduit à un appareil à décomposer l'ozone 200 tel que représenté dans la figure 6 des dessins annexés. Cet appareil à décomposer
l'ozone fonctionne mieux que Les appareils classiques à décompo-
sition de l'ozone. Mais d'une part il est moins coQteux et d'autre
part, il a des dimensions plus faibles que Les appareillages cLas-
siques à décomposer l'ozone.
En particulier, Lorsque La concentration en ozone est très forte, par exemple de 500 ppm ou plus, du fait qu'on ne peut pas revenir en une seule opération à une concentration résiduelle de 0,1 ppm, L'appareil à décomposer l'ozone de La figure 6 est efficace car, en-exploitant plusieurs combinaisons de l'agent de décomposition de l'ozone 3 contenu dans le récipient 2a ou 2b et du filtre à décomposer L'ozone 4, il provoque une décomposition de L'ozone par paliers successifs. Le nombre des récipients 2a ou 2b et des filtres à décomposer l'ozone 4, la Longueur du conduit d'air 1, La puissance du ventilateur 5 et le nombre des orifices -pratiqués dans chaque récipient 2b sont déterminés en fonction du
taux de décomposition voulu pour l'ozone.
Dans une machine à copier éLectrophotographique, Le filtre à décomposer l'ozone 4, le ventilateur 5 et le récipient 20 du composé terpénoide sont proches Les uns des autres; il y a alors avantage à utiliser la plaque de guidage 7 pour guider les
vapeurs de l'agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide 3 -
sur toute la surface du filtre à décomposer l'ozorfe 4.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée; dans ces exemples, les indications de parties et de pourcentages s'entendent en poids, sauf mention contraire.
Exemple 1-1
On place un filtre en charbon actif du type nid d'abeilles (de la firme Toyobo Co., Ltd.) qui a été utilisé dans une machine à copier électrophotographique pendant une durée correspondant à la confection d'environ 15 000 copiesdans un dessiccateur avec du d-limonène pendant 2 jours: le d-limonène est adsorbé par le filtre de charbon actif utilisé. Les proportions relatives en poids entre
le U-limonène adsorbé et le charbon actif sont de 1:17, c'est-à-
dire que 17 g de charbon actif ont adsorbé 1 g de d-limonène.
Mesure 1
On fait passer de l'air contenant de l'ozone, sans utili-
ser le filtre à charbon actif, dans un conduit d'air à une vitesse de 1 m/s et on mesure au moyen d'un analyseur à ozone (appareil de marque "Monitor Labs Ozone Analyzer 4810E) la quantité d'ozone
qui s'est accumulée en 1 h à la sortie. On trouve 14,0 ml/h.
Mesure 2 On repète la mesure 1 mais on place dans le conduit d'air le filtre à charbon actif dont il a été question ci-dessus mais sur lequel on n'a pas absorbé de d-limonène; avec le même appareil d'analyse de l'ozone, on trouve que la quantité d'ozone
à la sortie est de 5,0 ml/h.
Mesure 3 On repète la mesure 1 mais on place dans le conduit d'air le filtre à charbon actif ayant absorbé le d-limonène: avec le même appareil à analyse de l'ozone, on trouve que la
quantité d'ozone évacuée en 1 h est de 1,0 ml.
Exemple 1-2.
On introduit de l'hydroxypropylcellulose à la concentra-
tion de 3 % dans de l'alcool benzylique purifié et on mélange sous
agitation à haute vitesse: l'hydroxypropylcellulose se dissout.
On mélange 40 parties de cette solution, 40 parties de
d-limonène et 15 parties de propylèneglycol et on agite lentement.
On ajoute goutte à goutte 5 parties d'unesolution saturée de dibenzylidène-sorbitoL dans La N-méthyL-2-pyrrolidone et on agite pendant 10 min; on obtient un liquide visqueux qu'on abandonne à température ambiante pendant 1 h; on obtient ainsi un agent de décomposition de l'ozone du type terpénoide à l'état de gel. Dans le conduit d'air représenté sur la figure 2 des dessins annexés, on place le filtre à charbon actif de l'exemple 1-1,
le ventilateur 5 et le récipient 2a contenant l'agent de décomposi-
tion de l'ozone du type terpénoide 3 préparé ci-dessus; le réci-
pient 2a a un orifice 6 d'un diamètre de 2 mm. On fait alors passer au travers du conduit de l'air contenant de l'ozone à la vitesse
de 1 m/s.
Avec l'appareil à analyse de l'ozone de l'exemple 1-1, on mesure la concentration en ozone à la sortie. A l'origine, celle-ci est de 0,02 ppm. Elle se maintient pendant 5 h. Ces résultats montrent que l'introduction du d-limonène dans le récipient 2a a empêché la dégradation du filtre à charbon actif. La vitesse d'évaporation du terpénoide à l'heure à 20 C à la vitesse d'écoulement de l'air indiquée ci-dessus est de 0,1 g
et la quantité de terpénoide contenue dans le récipient est de 100 g.
Par conséquent, si on l'incorpore dans un photoconducteur électrophotographique opérant 5 h par jour, l'agent de décomposition
de l'ozone restera efficace pendant environ 200 jours.
La perte de charge au travers du filtre à charbon actif dans le conduit d'air est de 2 mm d'eau. Cette perte de charge ne
varie pas pendant toutes les opérations.
Exemple 1-3
On relie au conduit d'air de l'appareil à décomposer l'ozone de la figure 6 des dessins annexés l'orifice d'échappement des gaz d'un appareil servant à activer la surface de pellicules de résine (par exemple de pelliculesde polyester et de pellicules
de polyéthylène).
La concentration de l'ozone dans les gaz sortant de l'appareil est de 500 ppm. Le diamètre du conduit d'air est de 100 mm et sa longueur de 3 m. Dans ce conduit d'air, on a placé 10 filtres
2614 5 5 3
à charbon actif (filtres de marque "TAK Filter 800 Cell" de la firme TokyoRoki Company, Ltd.) et 10 récipients (de 50 x 50 x 5 mm) de feuille mince et flexible d'aluminium, avec 3 orifices au diamètre de 2 mm, fixés au fond du conduit d'air à l'aide d'un ruban adhésif duplex comme illustré sur la figure 6. La vitesse d'écoulement de l'air évacué à la sortie du conduit est de 0,5 m/s. La perte de charge sur chaque filtre est
de 4 mm d'eau.
Lorsqu'on place uniquement les filtres à charbon actif, le taux de décomposition de l'ozone tombe à 45 % en 25 h, comme illustré par la courbe B de la figure 7 des dessins annexés. Par contre, lorsqu'on place en combinaison avec les filtres à charbon
actif les récipients contenant le terpénoide, le taux de décompo-
sition de l'ozone se maintient à 95 %, comme illustré par la courbe A de la figure 7. On considère que cette haute efficacité de décomposition de l'ozone pendant une durée prolongée est due au fait que le terpénoîde (dlimonène) s'évaporant des orifices des récipients est entraîné à l'état de vapeur et absorbé par le charbon actif, de sorte que le d-limonène est oxydé par l'ozone qui est donc décomposé, avant que le charbon actif puisse être oxydé. La figure 8 des dessins annexes représente un appareil à décomposer l'ozone 300 selon l'invention dans un autre mode de réalisation. L'appareil à décomposer l'ozone 300 comprend une partie supérieure A contenant un agent de décomposition de l'ozone et une partie inférieure B contenant également un agent de décomposition de l'ozone, ces deux parties étant maintenues entre elles par une paroi extérieure 12. La partie A consiste par exemple en un filtre à charbon actif 13 avec une partie vide 19 (apparaissant sur la figure 9), et la partie B consiste en un récipient 14 contenant
par exemple un agent de décomposition de l'ozone 17 du type terpé-
noide gélifié. La partie B comporte un orifice 11 au travers duquel les vapeurs du terpénoide de l'agent de décomposition de l'ozone 17 s'échappent et se dispersent. Les vapeurs du terpénolde se dispersent dans la partie libre 19 et sont absorbées par le filtre à charbon
actif 13.
Dans cet appareil à décomposer l'ozone, la dimension de l'orifice 11 du récipient 14 et la forme de la partie vide 19 peuvent être modifiées selon par exemple la volatilité du terpénoide, le degré de gélification de ce terpénoide utilisé comme agent de décomposition de l'ozone, de manière à bien équilibrer la consomma-
tion du terpénoîde et son alimentation.
La récipient 14 comporte une fenêtre 20 avec une ligne limite d'utilisation 18 au travers de laquelle on peut voir la
quantité résiduelle de l'agent de décomposition de l'ozone 17 con-
sistant en le terpénoide gélifié. Lorsque la quantité de terpénoide gelifié 17 diminue au-dessous du niveau indiqué par la ligne limite d'utilisation 18, on rejette l'agent de décomposition de l'ozone du
type terpénoide gelifié 17.
La figure 9 représente une section prise le long de la ligne X-X de la figure 8. Sur cette figure, une tige d'ouverture 16 est maintenue par un élément de support 30 de manière à pouvoir se déplacer en direction de la flèche. L'ouverture 11 du récipient 14 est fermée par une feuille d'aluminium 15. La paroi extérieure 12 consiste par exemple en une pellicule de matière élastique, une feuille métallique ou un ruban adhésif. Lorsqu'on appuie sur la paroi extérieure 12 dans le sens de la flèche de manière à déplacer vers le bas la tige d'ouverture 16, on fait un trou dans la feuille d'aluminium 15, et on ouvre donc l'orifice 11. Par suite, les
vapeurs du terpénoide s'échappant du gel se déplacent par l'inter-
médiaire de la partie vide 19 vers le filtre à charbon actif 13.
La figure 10 représente en perspective le récipient 14
pour le terpénoide gelifié. Comme on l'a signalé ci-dessus, l'ori-
fice 11 de la surface supérieure du récipient 14 est fermée par une feuille d'aluminium 15 et lorsque la tige d'ouverture 16 est poussée en direction de la flèche, la feuille d'aluminium 15 est percée et l'orifice 11 est ouvert. Naturellement, on peut former lorsque c'est nécessaire plusieurs orifices à la surface supérieure du récipient 14. En général, lorsque l'air ne s'écoule pas au-dessus de l'orifice 11, le taux de dispersion des vapeurs du terpénoide à partir de l'orifice 11 dépend de la pression de vapeur de ce composé car le diamètre de l'orifice 11 n'est que de I à 3 mm. Toutefois, Lorsque l'air passe sur l'orifice 11, le taux de dispersion des vapeurs du terpénoide augmente dans une mesure importante, en fonction de la différence entre la pression à l'intérieur du
récipient 14 et la pression à l'extérieur de ce récipient.
La figure 11 représente schématiquement un appareil à
décomposer l'ozone 400 selon l'invention, convenant pour l'utilisa-
tion dans une installation pour activer la surface de pellicuLes de résine dont on veut améliorer la réceptivité pour l'encre et l'adhérence, et dans les installations de stérilisation pour production d'eau potable et traitement d'eaux usées, dans lesquelles on produit de l'ozone à une concentration de 500 ppm ou plus. Dans cet appareil à décomposer l'ozone, et comme illustré sur la figure 11, on a incorporé plusieurs appareils à décomposer l'ozone des figures 8 à 10 dans un conduit d'air 1. A cet égard, cet appareil est beaucoup plus simple de conception que les systèmes classiques utilisés dans les installations dont on vient de parler pour
décomposer l'ozone.
La figure 12 des dessins annexes représente schématique-
ment un appareil d'essai permettant d'étudier l'efficacité de l'appareil à décomposer l'ozone 300 de la figure 8 lorsqu'on l'utilise pour un appareil à chargement corona 115 d'une machine à copier électrophotographique; dans cet appareil, on a placé une
soufflante 114 entre l'appareil à chargement corona 115 et l'appa-
reil à décomposer l'ozone 300.
La figure 13 représente schématiquement une machine à
copier électrophotographique dans laquelle on a incorporé l'appa-
reil à décomposer l'ozone de la figure 8.
Aussi biendans l'appareilà décomposer l'ozone 400 de la figure 11 que dans l'appareil à décomposer l'ozone incorporé dans la machine à copier électrophotographique 300 de la figure 13, la durée au bout de Laquelle on doit changer le gel de terpénolde usé et le remplacer par un gel de terpénoide frais peut être déterminée par observation de la ligne de limite d'utilisation 18 de la
fenêtre 20, déjà décrite ci-dessus.
ExemDle 2-1 L'appareil à décomposer l'ozone 300 des figures 8 à 10 a été construit de la manière suivante: On a fixé deux filtres à charbon actif en nid d'abeilles de 80 mm de hauteur sur 80 mm de largeur sur 10 mm de profondeur de la firme Toyobo Co., Ltd., à un espacement de 10 mm entre eux, à un récipient de 80 x 30 x 30 mm contenant 50 g de terpénoide gélifié, à l'aide d'lun ruban adhésif. L'agent de décomposition de L'ozone consistant en le terpénoide gélifié est le même que dans
l'exemple 1-2.
Le récipient consiste en polypropylène transparent avecun orifice de 2 mm de diamètre sur sa face supérieure. Cet orifice est fermé par une feuille d'aluminium. Une tige d'ouverture en bois d'une longueur de 80 mm, avec un diamètre de 1,8 mm à l'extrémité, est supportée à l'aide d'un ruban adhésif et d'un élément de support
comme illustré sur la figure 9.
Exemple 2-2
On utilise un filtre à charbon actif en nid d'abeilles
(de la firme Toyobo Co., Ltd.) dans une machine à copier électro-
photographique de type classique pendant la- durée nécessaire pour faire 15 000 copies dans la machine; ce filtre à charbon actif en
nid d'abeilles est le premier préparé.
On prépare de la manière un deuxième filtre à charbon actif en nid d'abeilles. On place ce deuxième filtre à charbon
actif avec le terpénoide gélifié de l'exemple 1-2 dans un déssic-
cateur pendant 1 journée au bout de laquelle le terpénoide est
adsorbé par Le filtre à charbon actif.
On incorpore successivement le premier filtre à charbon actif sans terpénoide et le deuxième à charbon actifavec terpénoide dans une machine à copier électrophotographique pour essai comme
illustré dans la figure 13 des dessins annexes.
Le débit d'air à la sortie de la machine d'essai, o l'on a incorporé les filtres à charbon actif ci-dessus, est de I m/s. On mesure la quantité d'ozone sortant de la machine à copier
à l'aide de l'appareil Monitor Labs Ozone Analyzer 8410E.
2614 5 53
Essai 4 On fait fonctionner la machine à copier sans placer de
filtre à charbon actif.
Essai 5 On fait fonctionner la machine. à copier avec le premier
filtre à charbon actif.
Essai 6 On fait fonctionner la machine à copier avec le deuxième
filtre à charbon actif.
Les quantités d'ozone évacuées de la machine à copier dans ces essais sont les suivantes: Essai 4 Essai 5 Essai 6 (sans filtre) (avec premier (avec deuxième filtre) fiLtre)
,.......
1er jour 14,0 ml/h 5,0 ml/h 1,0 ml/h 2e jour 14,0 ml/h 5,1 ml/h 1,1 ml/h 3e jour 14,0 ml/h 5,3 ml/h 0,9 ml/h e jour 14,0 ml/h 5,8 ml/h 0,8 ml/h Dans ces essais, au premier jour, les résultats ont été obtenus une heure après le démarrage de la machine à copier puis après fonctionnement de la machine à copier pendant 5 h. Au second, au troisième et au cinquième jour, les résultats ont été obtenus
min après le démarrage de la machine à copier puis après fonc-
tionnement de la machine à copier pendant 5 h.
Le premier filtre à charbon actif sans terpénoide décom-
pose l'ozone dans une certaine mesure. Toutefois, le taux de décom-
position de l'ozone diminue progressivement, comme on peut le voir
à l'examen des résultats ci-dessus.
* Par contre, le deuxième filtre à charbon actif contenant le terpénoide adsorbé conserve une haute capacité de décomposition de l'ozone pendant une durée prolongée, probablement parce que le
terpénoide est fourni en continu au filtre à charbon actif.
2 6 1 4 5 D 2
Exemple 2-3
On prépare les deux types de filtre à charbon actif usés ci-après avec la même forme et la même construction que le filtre
à charbon actif usé de l'exemple 2-1.
Filtre à charbon actif A Filtre en nid d'abeilles, avec charbon actif déposé sur
fibres de papier.
Filtre à charbon actif B Filtre en nid d'abeilles avec charbon actif contenu dans
une matière céramique.
On a utilisé les deux types de filtres à charbon actif A et B individuellement ou en combinaison avec le terpénoide gélifié de l'exemple 1-2, par montage des quatre appareils à décomposer l'ozone différents du type suivant qu'on a incorporé dans l'appareil pour essai représenté sur la figure 12. IL s'agit de l'appareil à décomposer l'ozone A (filtre à charbon actif A + terpénoide gélifié),
appareil à décomposer l'ozone A' (filtre à charbon actif A unique-
ment), appareil à décomposer l'ozone B (filtre à charbon actif B + terpénoide gélifié), et appareil à décomposer l'ozone B' (filtre
à charbon actif B' uniquement).
Les conditions de décomoosition de l'ozone sont les suivantes: vitesse de l'air à la sortie: 0,8 m/s température et humidité: 20 à 25 C, 60 à 80 % d'humidité relative perte de charge: 2 mm d'eau appareil à détecter l'ozone: Ozone Analyzer 8410E point de mesure: dans une zone de 10 cm à partir de la sortie d'air quantité d'ozone produite: 25 ml/h dans une zone de 10 cm à partir
de la sortie d'air en l'absence d'appa-
reil à décomposer l'ozone concentration de l'ozone 1,0 à 1,2 ppm dans une zone de 10 cm produit: à partir de la sortie d'air en l'absence d'appareil à décomposer l'ozone méthode de mesure de la comme dans l'exemple 2-2 concentration en ozone:
2614 5 5 3
vitesse d'évaporation du terpénoide: 0,1 g/h à la vitesse de l'air indiqueci-dessus à partir d'un orifice d'un diamètre de 2 mm,
et 0,01 g/h à partir de l'ori-
fice lorsque l'air ne passe pas
au-dessus de l'orifice.
Les résultats de ces mesures sont rapportés ci-après: Appareil à décomposer Concentration en ozone, ppm l'ozone. 1er jour 2e jour 3e jour 5e jour
A 0,10 0,10 0,08 0,07
A 0,10 0,10 0,11 0,14.
B 0,10 0,10 0,11 0,0614
0,10 0,10 0,10 0,06.
B'0,10 0,10 0,12 0,13
Ces résultats montrent que le terpénoide qui s'évapore par l'orifice du récipient est adsorbé sur les filtres à charbon actif utilisés, quels que soient leur type et leur forme, de sorte que la capacité de décomposition de l'ozone de chacun des filtres
à charbon actif A et B se maintient.
Claims (11)
1. Matière de décomposition de l'ozone caractérisée en ce qu'elle comprend un agent de décomposition de L'ozone et une matière de support supportant cet agent de décomposition de l'ozone par adsorption.
2. Matière de décomposition de l'ozone selon la revendi-
cation 1, caractérisée en ce que la matière de support a une capacité
d'adsorption à l'égard de l'agent de décomposition.
3. Matière de décomposition de l'ozone selon la revendi-
cation 1, caractérisée en ce que la matière de support a une capacité d'adsorption à la fois à l'égard de l'agent de décomposition de
l'ozone et à l'égard de l'ozone.
4. Matière de décomposition de l'ozone selon la rever--
cation 1, Garactérisée en ce que la matière de support est du charbon
actif.
5. Matière de décomposition de l'ozone selon la revendi-
cation 1, caractérisée en ce que l'agent de décomposition de l'ozone
comprend un composé du type terpénoîde.
6. Matière de décomposition de l'ozone selon la revendi-
cation 1, caractérisée en ce que l'agent de décomposition de l'ozone
est un terpénoide gélifié.
7. Appareil à décomposer l'ozone utilisant une matière
de décomposition de- l'ozone selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une source de l'agent de décomposition de l'ozone apportant ledit agent à la matière de
support sur laquelle il est adsorbé.
8. Appareil à décomposer l'ozone selon la revendication 7, caractérisé en ce que la matière de support présente la forme d'un
filtre en nid d'abeilles laissant passer. l'air.
9. Appareil à décomposer l'ozone selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source de l'agent de décomposition de l'ozone comprend un récipient ayant au moins un orifice et contenant l'agent de décomposition de l'ozone, et permettant l'échappement des vapeurs de cet agent de décomposition de l'ozone au travers dudit orifice, et un ventilateur pour transporter l'air contenant l'ozone, en même temps que les vapeurs de l'agent de.décomposition
de l'ozone, sur la matière de décomposition de l'ozone.
2614 5 53
10. Appareil à décomposer l'ozone selon l'une quelconque
des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une
portion contenant une matière de décomposition de l'ozone et une autre portion contenant un agent de décomposition de l'ozone, ces deux portions étant reliées entre elles par une partie vide au. travers de laquelle l'agent de décomposition de l'ozone est fourni
sous forme de vapeur à la matière de décomposition de l'ozone.
11. Appareil à décomposer l'ozone selon la revendica-
tion 10, caractérisé en ce que la portion contenant l'agent de décomposition de l'ozone comporte en outre une fenêtre au travers de laquelle la quantité de l'agent de décomposition de l'ozone est visible.
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20051230 |