專利名稱：用于從水性流出物中分離化合物的處理腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于從水溶液中分離化合物的處理腔。具體而言，本發(fā)明涉及使 用超聲能量和電極電勢(shì)高效且有效地除去如紡織品流出物的水性流出物中的化合物的處理腔。
背景技術(shù)：
在幾乎所有織物印染工藝中，總有部分所用著色劑沒(méi)有與基質(zhì)結(jié)合。這些未結(jié)合 的染料和反應(yīng)物通常由水沖洗過(guò)程去除，從而產(chǎn)生大量的必須以對(duì)環(huán)境而言可接受的方式 處理的紡織品流出物。之前處理紡織品流出物的方法是使流出物經(jīng)過(guò)離子交換樹脂或活性炭。在這些反 應(yīng)期間，這些材料或樹脂慢慢吸附紡織品流出物中的染料和其他可溶組份，且為了有效實(shí) 現(xiàn)目的，需要大量吸附劑。其它方法使用了連續(xù)化學(xué)反應(yīng)器，如包括具有特定表面功能的吸附性珠子或微粒 的活塞流反應(yīng)器，通過(guò)這些反應(yīng)器，在紡織物中的染料和反應(yīng)物得到吸附。具體而言，將珠 子或微粒封裝在活塞流反應(yīng)器中的柱狀物里面，對(duì)紡織品流出物的水溶液進(jìn)行泵吸使之流 經(jīng)該柱狀物，從而暴露珠子或微粒的表面以吸附流出物中的染料和反應(yīng)物。這部分組份可 以被珠子或微粒的表面或其中的小孔吸附。用如傳統(tǒng)活塞流反應(yīng)器中的柱狀物來(lái)處理紡織品流出物的一個(gè)問(wèn)題是，待吸附的 許多化合物(如染料和反應(yīng)物)必須通過(guò)圍繞珠子或微粒的液力邊界層。該邊界層對(duì)于這 些化合物而言是阻力源，這會(huì)延長(zhǎng)吸附過(guò)程、增加去除紡織品流出物中未結(jié)合的染料和反 應(yīng)物的時(shí)間和成本。之前用來(lái)降低去除紡織品流出物中的化合物所需的吸附時(shí)間的一種嘗試是增加 活塞流反應(yīng)器中的處理流的流速。這會(huì)減小液力邊界層的厚度，由此增加向珠子和微粒表 面?zhèn)魉突衔锏乃俾?。然而，該方案使得?duì)于吸附過(guò)程而言在活塞流反應(yīng)器中的停留時(shí)間 較短。此外，反應(yīng)器上的壓力降會(huì)增大，因而需要較大幾何形狀的活塞流反應(yīng)器和處理設(shè)備?；谇笆鰞?nèi)容，本領(lǐng)域需要一種處理腔，該處理腔可以防止形成厚的液力邊界層， 從而可以更快更有效地除去水性流出物中的化合物，如染料和反應(yīng)物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用新的處理腔從水性流出物中除去如染料和反應(yīng)物的化合物的方法。 處理腔可用于從各種水性流出物中除去化合物，例如，紡織品流出物、飲料和水體(bodies of water) 0此外，還可使用本發(fā)明的方法除去廢水流中的化合物，如氮、氧等。具體而言， 和傳統(tǒng)活塞流反應(yīng)器相比，本方法中使用的處理腔具有較薄的液力邊界層，使得可以更快 更有效地除去化合物?？傮w而言，處理腔包括細(xì)長(zhǎng)外殼，該外殼包括入口端部、出口端部和 超聲波導(dǎo)組件。一個(gè)實(shí)施例中，超聲波導(dǎo)組件包括超聲變幅桿組件，其包括變幅桿構(gòu)件。超聲波導(dǎo)組件通常完全放置在處理腔內(nèi)。因而，本發(fā)明涉及用于從水性流出物中除去化合物的方法。該方法包括通過(guò)處理 腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入水性流出物，所述外殼包括縱向相對(duì)端和內(nèi)部空間， 所述外殼還總體上在至少一個(gè)縱向端封閉；以預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi) 的細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，以從所述水性 流出物中除去化合物；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述水性流出 物。進(jìn)而，本發(fā)明還涉及用于從水性流出物中除去化合物的方法。該方法包括通過(guò)處 理腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相對(duì)端和內(nèi)部 空間，所述外殼還總體上在至少一個(gè)縱向端封閉；以第一預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于 所述外殼內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第一細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì) 其充電，并以第二預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的 第二細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合 物，其中所述第一波導(dǎo)組件和所述第二波導(dǎo)組件在所述外殼內(nèi)平行取向；以及從所述外殼 的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述水性流出物。本發(fā)明還涉及用于從水性流出物中除去化合物的方法。該方法包括通過(guò)處理 腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相對(duì)端和內(nèi)部空 間，所述外殼還總體上在至少一個(gè)縱向端封閉；以第一預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所 述外殼內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第一細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其 充電，并以第二預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第 二細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合 物，其中所述第一波導(dǎo)組件和第二波導(dǎo)組件都獨(dú)立包括末端，其中所述第一波導(dǎo)組件的末 端面對(duì)所述第二波導(dǎo)組件的末端；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述 水性流出物。本發(fā)明還涉及用于從水性流出物中除去化合物的方法。該方法包括通過(guò)處理 腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相對(duì)端和內(nèi)部空 間，所述外殼還總體上在至少一個(gè)縱向端封閉；以第一預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所 述外殼內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第一細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其 充電，并以第二預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第 二細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合 物，其中所述第一波導(dǎo)組件和第二波導(dǎo)組件都獨(dú)立包括末端，其中所述第一波導(dǎo)組件的末 端背對(duì)所述第二波導(dǎo)組件的末端；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述 水性流出物。本發(fā)明的部分其他特征是顯而易見的，還有部分其他特征在下文中進(jìn)行描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲 處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物；圖2A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物；圖2B是圖2A的處理腔的俯視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物；圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物；圖5是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲 處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物；圖6是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲 處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲 處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物。圖8是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的方法中使用的處理腔的示意圖，該方法用于超聲 處理超聲變幅桿并對(duì)超聲變幅桿充電，以從水性流出物中除去化合物。所有圖中相應(yīng)的參考符號(hào)指示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明總體涉及用于從水性流出物中除去化合物的處理腔。具體而言，一個(gè)實(shí)施 例中，處理腔可以例如通過(guò)電解過(guò)程除去廢水中的化合物，如氮、氯和氧。例如，處理腔用于 使用超聲處理和電解來(lái)將如水和氨水這樣的化合物分解成較簡(jiǎn)單的組份(如，氧氣、氮?dú)狻?氫氣等)的過(guò)程。此外，這些過(guò)程可用于還原金屬離子以沉淀出溶液中的金屬(如金、銅、 銀等)。另一實(shí)施例中，處理腔除去紡織品流出物中的染料和反應(yīng)物。另一個(gè)實(shí)施例中，處 理腔除去飲用水中的微生物和其他污染物。圖1示出總體以121指示的處理腔，處理腔121用于根據(jù)本發(fā)明的方法除去水性 流出物中的化合物。具體而言，處理腔121適用于通過(guò)超聲攪動(dòng)液體溶液(如下文詳述的， 這與對(duì)液體施加電極電勢(shì)結(jié)合)除去水性流出物中的化合物的液體處理系統(tǒng)。例如，一個(gè) 具體應(yīng)用中，如上所述，處理水性紡織品流出物，以在清除前消滅、去除和/或氧化微生物 (例如，細(xì)菌、病毒、孢子等)。本發(fā)明的處理腔可通過(guò)向腔內(nèi)噴射臭氧氣體并添加過(guò)氧化氫 實(shí)現(xiàn)這些處理。此外，如下文所述，超聲變幅桿工作于空化模式，以增強(qiáng)廢水中的化合物和 臭氧氣體及過(guò)氧化氫之間的聲化學(xué)反應(yīng)。由于本發(fā)明的處理腔還被充電作為電極類系統(tǒng)， 所以該腔還可引起氧化還原反應(yīng)以除去流出物中的化合物。要從水溶液(例如流出物)中 去除的其他化合物包括，例如細(xì)菌、病毒、孢子、氮?dú)狻Ⅺu素、氧氣、有機(jī)聚合物、金、銀和銅。如圖1所示，處理腔121總體是細(xì)長(zhǎng)的，具有總的(general)入口端部(inlet end) 125 (所示實(shí)施例的下端)和總的出口端部(outlet end) 127 (所示實(shí)施例的上端)。處 理腔121設(shè)置成使流體(如包括待去除的化合物的水溶液/流出物)通常從處理腔121的 入口端部125進(jìn)入處理腔121，通常在腔內(nèi)縱向流過(guò)(如，在所示實(shí)施例中為向上流)，并通 常從腔的出口端部流出腔外。本文中所用的“上”和“下”兩詞是針對(duì)各圖所示的處理腔121的豎直朝向而言， 而不是為了描述使用腔時(shí)的必須朝向。即，雖然腔121最適于如各圖所示豎直定向，同時(shí)使腔的出口端部127位于入口端部125之上，但是，應(yīng)該理解，腔的朝向也可以設(shè)定成使得入 口端部位于出口端部之上，或者，可以不是豎直朝向的(參看圖4-6)，這仍落入本發(fā)明范圍 內(nèi)。術(shù)語(yǔ)“軸向”和“縱向”在本文中方向性地表示腔121的豎直方向(例如，端到端， 如圖1所示實(shí)施例中的豎直方向)。術(shù)語(yǔ)“橫向”、“橫的”和“徑向”在此指垂直于軸向(例 如縱向)的方向。術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”和“外”也用于指橫切于處理腔121軸向的方向，其中術(shù)語(yǔ)“內(nèi)” 表示向著腔內(nèi)部的方向，而術(shù)語(yǔ)“外”則表示向著腔外部的方向。處理腔121的入口端部125和總體以129指示的適當(dāng)輸入系統(tǒng)流體連通，該輸入 系統(tǒng)用于將一種或多種水性流出物導(dǎo)引至腔121，更適于將一種或多種水性流出物導(dǎo)引流 過(guò)腔121。雖然圖中未示出，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解輸入系統(tǒng)129可以包括一個(gè)或多個(gè) 泵，用于將來(lái)自其各自源的各種相應(yīng)流出物通過(guò)適當(dāng)?shù)墓艿?未示出)抽送到腔121的入 口端部125。應(yīng)該理解，輸入系統(tǒng)129可配置為將多于一種水溶液輸送到處理腔121，這不脫離 本發(fā)明的范圍。還可以預(yù)見，不同于圖1所示和這里所述的輸入系統(tǒng)可用于將一種或多種 流出物輸送到處理腔121的入口端部125，這也不脫離本發(fā)明的范圍。此外，入口端部125可以和總體以171指示的空氣噴射頭流體連通，其被設(shè)計(jì)成迫 使空氣進(jìn)入外殼的內(nèi)部?？諝鈬娚漕^171促使液體流(例如水性流出物)橫向向內(nèi)流向變 幅桿，從而有助于對(duì)液體施加超聲能量(即攪動(dòng))。通常，迫使空氣經(jīng)過(guò)多孔介質(zhì)，以產(chǎn)生 小的氣泡。希望處理腔中使用的空氣噴射頭的氣體擴(kuò)散器的孔隙度為中等到細(xì)小，氣體流 速為約0. 01升/分鐘到約100升/分鐘，更適宜地，為約10升/分鐘到約50升/分鐘。 此外，空氣噴射頭迫使空氣進(jìn)入外殼內(nèi)部的氣壓為約0. 2psi到約lOOpsi，更適宜地，為約 IOpsi到約50psi，這取決于所需的氣體流速和處理系統(tǒng)的背壓。還是參看圖1，處理腔121包括限定處理腔內(nèi)部空間153的外殼151，輸送到腔內(nèi) 的液體流過(guò)該內(nèi)部空間153從處理腔的入口端部125流到出口端部127。適當(dāng)?shù)?，外?51 包括細(xì)長(zhǎng)管155，其大體上至少部分限定腔121的側(cè)壁157。管155可以具有在其中形成的 一個(gè)或多個(gè)輸入端口(inletport)(圖1示出一個(gè)這樣的輸入端口，用159表示)，一種或多 種待在腔121內(nèi)處理的流出物通過(guò)輸入端口被輸送到腔121的內(nèi)部空間153。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解，外殼的入口端部可以包括多于一個(gè)的端口。例如，雖然未示出，外殼可以包 括兩個(gè)輸入端口，其中，適當(dāng)?shù)兀谝惠斎攵丝诤偷诙斎攵丝诒舜似叫星议g隔開。此外，如 圖2A所示，外殼可以包括兩個(gè)入口端部269和279。兩個(gè)入口端部269、279還可以各自包 括至少一個(gè)輸入端口(總的分別以235和245指示)。此外，一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，外殼還包括連接并安裝到管的一端的輸入環(huán)(未示 出)，以進(jìn)一步(和輸入端口一起)限定腔的入口端部。腔的入口端部的輸入環(huán)通常是環(huán)形 的，其中形成有至少一個(gè)輸入端口，更適宜地有多個(gè)輸入端口，用于將水性流出物接收到腔 的內(nèi)部空間中。至少一個(gè)輸入端口的朝向相對(duì)于環(huán)形環(huán)總體成切向，這樣，液體總體以切向 方向流入腔的內(nèi)部空間，從而在液體進(jìn)入腔時(shí)引起液體的渦旋動(dòng)作。更適宜地，設(shè)置一對(duì)彼 此平行對(duì)準(zhǔn)的輸入端口，其通常相對(duì)于環(huán)形環(huán)切向延伸，這里，一個(gè)端口被指定為外部輸入 端口，另一個(gè)端口被指定為內(nèi)部輸入端口。雙切向輸入端口結(jié)構(gòu)對(duì)于在腔內(nèi)對(duì)流出物進(jìn)行超聲處理和電解之前對(duì)流出物中的組份進(jìn)行初始混合而言是非常有用。該動(dòng)作和由水性流出物被引導(dǎo)進(jìn)腔內(nèi)的切向方向所 造成的渦旋動(dòng)作相結(jié)合，有助于在水性流出物進(jìn)一步流過(guò)腔進(jìn)行超聲處理和電處理之前對(duì) 這些組份進(jìn)行初始混合。如果需將其他組份加入混合物，可以通過(guò)在腔側(cè)壁上形成的輸入 端口將這些組份輸送到腔的內(nèi)部空間。輸入環(huán)還可以具有另一組切向輸入端口和一對(duì)大體 為豎直朝向的輸入端口。然而，應(yīng)該理解，不必將任何一個(gè)端口相對(duì)于輸入環(huán)切向朝向，仍 落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。還可以預(yù)見可以徹底省略輸入環(huán)，這樣，所有組份被輸送至腔側(cè)壁 上形成的輸入端口?，F(xiàn)在參看圖2A，一個(gè)實(shí)施例中，外殼251可以包括連接到側(cè)壁257的縱向相對(duì)端并 基本將縱向相對(duì)端封閉的封蓋263，封蓋263上具有至少一個(gè)輸出端口 265，其通常用于限 定處理腔221的出口端部227。腔221的側(cè)壁257 (例如，由細(xì)長(zhǎng)管255限定)具有內(nèi)部表 面267，內(nèi)部表面267和波導(dǎo)組件(或者如下文所述的總體由201和203指示的多個(gè)波導(dǎo)組 件)以及封蓋263共同限定腔的內(nèi)部空間253。在所示實(shí)施例中，管255通常是圓柱形的， 這樣，腔側(cè)壁257的橫截面大體是環(huán)形的。然而，可以預(yù)見，腔側(cè)壁257的橫截面也可以是 除環(huán)形以外的形狀，比如多邊形的或者其他適當(dāng)形狀，這仍在本發(fā)明范圍內(nèi)。適當(dāng)?shù)?，所?腔221的腔側(cè)壁257由透明材料構(gòu)成，雖然可以理解的是也可以使用任何適當(dāng)?shù)牟牧?，只?該材料和腔中處理的液體溶液、該腔工作所處的壓力以及腔內(nèi)的其他環(huán)境條件(如溫度) 相兼容?，F(xiàn)在參看圖1，總體用101指示的波導(dǎo)組件至少部分在腔121的內(nèi)部空間153內(nèi)縱 向延伸，以對(duì)腔121的內(nèi)部空間153內(nèi)流動(dòng)的液體(及水性流出物的任何其他組份)施加 超聲能量。具體而言，所示實(shí)施例的波導(dǎo)組件101從腔121的下端或入口端部125縱向向 上延伸至腔的內(nèi)部空間153，然后延伸至設(shè)置在輸入端口(例如，所示的輸入端口 159)中間 的波導(dǎo)組件的末端(terminal end) 113。雖然在圖1和2A中示出的波導(dǎo)組件縱向延伸到腔 121的內(nèi)部空間153，但是，如圖4-6具體所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，波導(dǎo)組件可以自 腔外殼側(cè)壁橫向延伸并水平經(jīng)過(guò)腔的內(nèi)部空間。典型地，如下文所述，波導(dǎo)組件101直接或 間接安裝到腔外殼151上。還參看圖1，波導(dǎo)組件101適當(dāng)?shù)匕傮w用133指示的細(xì)長(zhǎng)變幅桿組件，其完全 放置在輸入端口 159和輸出端口 165之間的外殼151的內(nèi)部空間153內(nèi)，以完全浸在腔121 內(nèi)所處理的液體中；更恰當(dāng)?shù)兀谒緦?shí)施例中，變幅桿組件133和腔側(cè)壁157同軸對(duì)準(zhǔn)。 變幅桿組件133的外表面107與側(cè)壁157的內(nèi)表面167共同限定腔121的內(nèi)部空間153內(nèi) 的流動(dòng)通道，液體及其他組份沿該流動(dòng)通道流過(guò)腔內(nèi)的變幅桿(本文中，這一部分流動(dòng)通 道廣義地稱為超聲處理區(qū)域)。變幅桿組件133具有限定變幅桿組件末端的上端(因而也 限定波導(dǎo)組件的末端113)和縱向相對(duì)的下端111。雖然未示出，特別優(yōu)選的是，波導(dǎo)組件 101還包括和變幅桿組件133的下端111同軸對(duì)準(zhǔn)且在其上端連接到變幅桿組件133的下 端111的增強(qiáng)器。然而，應(yīng)該理解，波導(dǎo)組件101可以只包括變幅桿組件133，這依然落入本 發(fā)明范圍內(nèi)?？深A(yù)見，增強(qiáng)器可以完全放置在腔外殼151之外部，同時(shí)變幅桿組件133安裝 在腔外殼151上，這不脫離本發(fā)明的范圍。適當(dāng)?shù)?，波?dǎo)組件101，更具體地是增強(qiáng)器在其上端通過(guò)安裝構(gòu)件(未示出)安裝 在腔外殼151上，例如，安裝在限定腔側(cè)壁157的管155上，該安裝構(gòu)件用于震動(dòng)隔離波導(dǎo) 組件(其在工作時(shí)超聲震動(dòng))和處理腔外殼。即，安裝構(gòu)件防止波導(dǎo)組件101的縱向和橫向機(jī)械震動(dòng)傳導(dǎo)到腔外殼151，同時(shí)保持波導(dǎo)組件(具體為變幅桿組件133)在腔外殼內(nèi)部 空間153內(nèi)的所需橫向位置，并使得變幅桿組件可在腔外殼內(nèi)進(jìn)行縱向和橫向位移。安裝 構(gòu)件也至少部分(例如同增強(qiáng)器和/或變幅桿組件的下端一起)封閉腔121的入口端部 125。美國(guó)專利No. 6，676，003說(shuō)明并描述了安裝構(gòu)件結(jié)構(gòu)的適當(dāng)例子，此專利的全部公開 內(nèi)容通過(guò)引用與其一致的內(nèi)容而并入本申請(qǐng)。在一個(gè)特別適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，安裝構(gòu)件是單件結(jié)構(gòu)。更恰當(dāng)?shù)?，安裝構(gòu)件可以與增 強(qiáng)器整體形成在一起(更廣義而言與波導(dǎo)組件101整體形成)。然而，應(yīng)該理解，安裝構(gòu)件 可以構(gòu)造為和波導(dǎo)組件101分立的，這依然落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。還應(yīng)理解，可以單獨(dú)構(gòu) 造安裝構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)部件，并將它們適當(dāng)?shù)剡B接或組裝起來(lái)。一個(gè)適當(dāng)實(shí)施例中，安裝構(gòu)件還構(gòu)造成總體上是剛性的(如，負(fù)載情況下抗靜態(tài) 位移)，以保持波導(dǎo)組件101在腔121內(nèi)部空間153內(nèi)的正確對(duì)準(zhǔn)。例如，一個(gè)實(shí)施例中的 剛性安裝構(gòu)件可以包括非彈性材料，更適當(dāng)?shù)貫榻饘?，更加適當(dāng)?shù)厥呛驮鰪?qiáng)器(更廣義而 言即波導(dǎo)組件101)使用相同的材料。然而，術(shù)語(yǔ)“剛性”并不意味著安裝構(gòu)件不能響應(yīng)于 波導(dǎo)組件101的超聲震動(dòng)而動(dòng)態(tài)撓曲和/或彎曲。其他實(shí)施例中，剛性安裝構(gòu)件可以由在 負(fù)載情況下足夠抗靜態(tài)位移的彈性材料構(gòu)成，然而在別的方面，這種材料能夠響應(yīng)于波導(dǎo) 組件101的超聲震動(dòng)而動(dòng)態(tài)撓曲和/或彎曲。至少包括激勵(lì)器(未示出)和電源(未示出)的適當(dāng)超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)131設(shè)置在腔 121之外，并且可操作地連接到(未示出的)增強(qiáng)器(更廣義而言連接到波導(dǎo)組件101)， 以對(duì)波導(dǎo)組件供能使之超聲機(jī)械震動(dòng)。適當(dāng)?shù)某曭?qū)動(dòng)系統(tǒng)131的實(shí)例包括可從伊利諾 伊州St. Charles的DukaneUltrasonics購(gòu)得的Model 20A3000系統(tǒng)和可從伊利諾伊州 Schaumberg 的 Herrmann Ultrasonics 購(gòu)得的 Model 2000CS 系統(tǒng)。一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)131可以在約15kHz到約IOOkHz的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行波導(dǎo) 組件101，更適當(dāng)?shù)?，在約15kHz到約60kHz的范圍內(nèi)，甚至更適當(dāng)?shù)?，在約20kHz到約40kHz 的范圍內(nèi)。這種超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)131對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，本文無(wú)需進(jìn)一步描述。具體參看圖1，變幅桿組件133包括細(xì)長(zhǎng)、通常為圓柱形的變幅桿105，其具有外表 面107和兩個(gè)或更多(即多個(gè))攪動(dòng)構(gòu)件137，攪動(dòng)構(gòu)件137連接到變幅桿并且以彼此縱向 間隔開的關(guān)系至少部分從變幅桿的外表面橫向向外延伸。變幅桿105的大小適當(dāng)?shù)剡x擇為 長(zhǎng)度等于大約變幅桿諧振波長(zhǎng)的一半(換句話說(shuō)通常稱為半波波長(zhǎng))。在一個(gè)具體實(shí)施例 中，變幅桿105適當(dāng)?shù)嘏渲脼樵谇笆龀曨l率范圍內(nèi)諧振，最適當(dāng)?shù)闹C振頻率為20kHz。例 如，適當(dāng)?shù)?，變幅桿105由鈦合金構(gòu)成(例如Ti6A14V)，大小適于諧振于20kHz。工作于該 頻率的半波變幅桿105的長(zhǎng)度范圍(對(duì)應(yīng)于半波)由此在約4英寸到約6英寸之間，更適 當(dāng)?shù)卦诩s4. 5英寸到約5. 5英寸之間，甚至更適當(dāng)?shù)卦诩s5. 0英寸到約5. 5英寸之間，最適 當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度為約5. 25英寸(133. 4mm)。然而，應(yīng)該理解，處理腔121可以包括其大小以半波長(zhǎng) 增加的變幅桿105，這不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。所示實(shí)施例中，攪動(dòng)構(gòu)件137包括一組六個(gè)墊圈形狀的環(huán)，其以縱向彼此間隔開的關(guān)系連續(xù)繞變幅桿105的外緣延伸出，并且從變幅桿的外表面橫向(例如，在所示實(shí)施 例中為徑向)向外延伸。這樣，每個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件137相對(duì)于變幅桿105的震動(dòng)位移繞變幅桿 的外緣相對(duì)均一。但是，應(yīng)該理解，攪動(dòng)構(gòu)件137無(wú)需每個(gè)都連續(xù)圍繞變幅桿105的外緣。 例如，攪動(dòng)構(gòu)件137的形狀相反可以是輻條、葉片、翅片或從變幅桿105的外表面107橫向向外延伸的其他不連續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。例如，如圖7所示，六個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件中有兩個(gè)是T形的，即 701,703,705和707。具體而言，如下文所詳述的，圍繞波節(jié)區(qū)域的兩個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件是T形的。 已發(fā)現(xiàn)具有T形的構(gòu)件產(chǎn)生較強(qiáng)的徑向(如水平方向)聲波，這進(jìn)一步增加如本發(fā)明中詳 述的空化效應(yīng)。舉個(gè)大小方面的例子，圖1所示實(shí)施例的變幅桿組件133的長(zhǎng)度為約5. 25英寸 (133. 4mm)，一個(gè)環(huán)137適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在鄰近變幅桿105的末端113 (因而也鄰近波導(dǎo)組件101 的末端)處，更適當(dāng)?shù)?，縱向和變幅桿105的末端間隔開約0. 063英寸(1. 6mm)。其他實(shí)施 例中，最上面的環(huán)137可以設(shè)置在變幅桿105的末端，這依然落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。每個(gè) 環(huán)137的厚度為約0. 125英寸(3. 2mm)，彼此縱向間隔開(環(huán)的相面對(duì)的表面之間)的距離 為約 0. 875 英寸(22. 2mm)。應(yīng)該理解，攪動(dòng)構(gòu)件137(例如，所示實(shí)施例中的環(huán))的數(shù)目在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍情況下可以多于或少于六個(gè)。還應(yīng)該理解，攪動(dòng)構(gòu)件137之間的縱向間隔可以和圖 1所示及上文所述不同(例如，間隔更近或更遠(yuǎn))。此外，雖然圖1所示的環(huán)137彼此縱向 均勻間隔開，但是，還可預(yù)見存在多于兩個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件時(shí)，縱向相鄰的攪動(dòng)構(gòu)件之間的間隔不 需要是均一的，這依然落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，如圖4-6所示，波導(dǎo)組件在腔內(nèi)部空 間內(nèi)橫向延伸時(shí)，攪動(dòng)構(gòu)件可以彼此橫向間隔開。具體而言，攪動(dòng)構(gòu)件137的位置至少部分是變幅桿組件133震動(dòng)時(shí)所需的攪動(dòng)構(gòu) 件震動(dòng)位移的函數(shù)。例如，在圖1所示實(shí)施例中，變幅桿組件133的波節(jié)區(qū)域通常位于變幅 桿105的縱向中心處(例如，位于第三和第四環(huán)之間)。如此處所用且在圖1具體所示的， 變幅桿105的“波節(jié)區(qū)域”指變幅桿構(gòu)件的一段縱向區(qū)域或縱向部分，沿著這一區(qū)域或部 分，在變幅桿超聲震動(dòng)期間很少出現(xiàn)(或不出現(xiàn))縱向位移，而變幅桿的橫向(例如，所示 實(shí)施例的徑向)位移通常最大。適當(dāng)?shù)?，變幅桿組件133的橫向位移包括變幅桿的橫向膨 脹，但也可以包括變幅桿的橫向運(yùn)動(dòng)(如彎曲)。類似的，圖4-6中，S卩，變幅桿沿腔外殼的 內(nèi)部空間內(nèi)的橫向延伸的情況中，“波節(jié)區(qū)域”指變幅桿構(gòu)件的一段橫向區(qū)域或部分，沿著 這一區(qū)域或部分，在變幅桿超聲震動(dòng)期間很少出現(xiàn)(或不出現(xiàn))橫向位移，而變幅桿的軸向 (例如，所示實(shí)施例的縱向)位移通常最大。圖1所示實(shí)施例中，半波變幅桿105的配置為使得波節(jié)區(qū)域具體由波節(jié)平面(即， 存在一個(gè)橫穿變幅桿構(gòu)件的平面，在該平面上不出現(xiàn)縱向位移而橫向位移通常最大)限 定。這個(gè)平面有時(shí)也稱為“波節(jié)點(diǎn)”。相應(yīng)地，設(shè)置成縱向離變幅桿105的波節(jié)區(qū)域較遠(yuǎn)的 攪動(dòng)構(gòu)件137(例如，圖示實(shí)施例中的環(huán))主要進(jìn)行縱向位移，而相對(duì)于縱向遠(yuǎn)端的攪動(dòng)構(gòu) 件而言，縱向離該波節(jié)區(qū)域較近的攪動(dòng)構(gòu)件的橫向位移量增加但縱向位移量減小。應(yīng)該理解，可將變幅桿105配置為使得波節(jié)區(qū)域不是位于變幅桿構(gòu)件的縱向中 心，這不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。還應(yīng)理解，一個(gè)或多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件137可以縱向位于變幅桿 上，以在變幅桿105超聲震動(dòng)時(shí)既相對(duì)變幅桿縱向位移又相對(duì)變幅桿橫向位移。還是參看圖1，攪動(dòng)構(gòu)件137充分構(gòu)造為(例如，就材料和/或尺寸而言，尺寸如 厚度和橫向長(zhǎng)度，橫向長(zhǎng)度是攪動(dòng)構(gòu)件從變幅桿105的外表面107橫向向外延伸的距離) 有助于動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，具體而言，有助于攪動(dòng)構(gòu)件響應(yīng)于變幅桿的超聲震動(dòng)而進(jìn)行的動(dòng)態(tài)撓曲/ 彎曲。一個(gè)特別適當(dāng)?shù)膶?shí)例中，對(duì)于在處理腔中波導(dǎo)組件101所要工作的給定超聲頻率(這 里也稱為波導(dǎo)組件的預(yù)定頻率)以及有待在腔121內(nèi)處理的特定液體，攪動(dòng)構(gòu)件137和變幅桿105適當(dāng)?shù)貥?gòu)造并設(shè)置為使攪動(dòng)構(gòu)件以預(yù)定頻率工作于這里所謂的超聲空化模式。如此處所述，攪動(dòng)構(gòu)件的超聲空化模式指攪動(dòng)構(gòu)件的震動(dòng)位移足以引起被處理的液體在預(yù)定超聲頻率下的空化(即，液體中氣泡的形成、增長(zhǎng)和破裂坍塌)。例如，當(dāng)腔內(nèi) 流動(dòng)的液體包括水性流出物(具體而言為水)且波導(dǎo)組件101將工作在約20kHz的超聲頻 率(即預(yù)定頻率)下，則一個(gè)或多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件137可適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成提供至少1. 75mils (即 0.00175英寸，即0.044mm)的震動(dòng)位移，以建立攪動(dòng)構(gòu)件的空化模式。應(yīng)該理解，波導(dǎo)組件 101的配置可以不同(例如，材料、大小等)，以實(shí)現(xiàn)和所處理的特定液體相關(guān)的所需空化模 式。例如，在所處理的液體的粘性改變時(shí)，需要改變攪動(dòng)構(gòu)件的空化模式。在一個(gè)特別適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，攪動(dòng)構(gòu)件的空化模式對(duì)應(yīng)于攪動(dòng)構(gòu)件的諧振模式， 通過(guò)該模式，攪動(dòng)構(gòu)件的震動(dòng)位移相對(duì)于變幅桿的位移被放大。然而，應(yīng)該理解，攪動(dòng)構(gòu)件 不工作于其諧振模式時(shí)也可出現(xiàn)空化，甚至攪動(dòng)構(gòu)件的震動(dòng)位移大于變幅桿的震動(dòng)位移時(shí) 也可出現(xiàn)空化，這不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍。一個(gè)適當(dāng)實(shí)施例中，至少一個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件(更適當(dāng)?shù)厍闆r下所有攪動(dòng)構(gòu)件)的橫向 長(zhǎng)度和攪動(dòng)構(gòu)件的厚度之比范圍為約2 1到約6 1。再例如，每個(gè)環(huán)從變幅桿105的 外表面107向外橫向延伸出的長(zhǎng)度為約0.5英寸(12. 7mm)，每個(gè)環(huán)的厚度為約0. 125英寸 (3. 2mm)，因而，每個(gè)環(huán)的橫向長(zhǎng)度和厚度之比為約4 1。然而，應(yīng)該理解，攪動(dòng)構(gòu)件的厚度 和/或橫向長(zhǎng)度可以和上文所述環(huán)的厚度和/或長(zhǎng)度不同，這不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍。而 且，雖然每個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件137 (環(huán))可以適當(dāng)?shù)鼐哂邢嗤臋M向長(zhǎng)度和厚度，但應(yīng)該理解，攪動(dòng) 構(gòu)件也可以具有不同的厚度和/或橫向長(zhǎng)度。上述實(shí)施例中，攪動(dòng)構(gòu)件的橫向長(zhǎng)度還至少部分限定流動(dòng)通道的大小(并且至少 部分限定其方向)，腔內(nèi)部空間內(nèi)的液體或其他可流動(dòng)組份沿該流動(dòng)通道流過(guò)變幅桿的外 表面。例如，變幅桿的半徑可以為約0. 875英寸(22. 2mm)，每個(gè)環(huán)的橫向長(zhǎng)度為如上述的約 0. 5英寸(12. 7mm)。外殼側(cè)壁的內(nèi)表面半徑為約1. 75英寸(44. 5mm)，這樣，每個(gè)環(huán)和外殼 側(cè)壁內(nèi)表面之間的橫向間隔為約0. 375英寸(9. 5mm)?？梢灶A(yù)見，變幅桿外表面和腔側(cè)壁內(nèi) 表面之間的間隔和/或攪動(dòng)構(gòu)件和腔側(cè)壁內(nèi)表面之間的間隔可以大于或小于上述值，這不 脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。通常，變幅桿105可由具有適當(dāng)聲學(xué)和機(jī)械特性的金屬構(gòu)成。用于構(gòu)造變幅桿105 的適當(dāng)金屬的例子包括但不限于鋁、蒙耐合金、鈦、不銹鋼和一些合金鋼。還可預(yù)見，變幅 桿105的一部分或其全部可用另一種金屬涂布，如銀、鉬、金、鈀、二氧化鉛和銅，僅舉這幾 個(gè)為例。在一個(gè)特別適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，構(gòu)成攪動(dòng)部件137的材料和變幅桿105相同，更適當(dāng) 地，攪動(dòng)構(gòu)件和變幅桿整體成形。在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件137可以與變幅桿 105分開而形成，并連接到變幅桿上。雖然圖1所示攪動(dòng)構(gòu)件137 (例如，環(huán))相對(duì)扁平，即，橫截面相對(duì)為長(zhǎng)方形，應(yīng)該 理解，環(huán)的橫截面可以是長(zhǎng)方形以外的形狀，這不脫離本發(fā)明范圍。本例中使用的術(shù)語(yǔ)“橫 截面”用于指沿橫向方向(例如，在所示實(shí)施例中為相對(duì)于變幅桿外表面107的徑向)所獲 得的截面。此外，雖然圖1所示攪動(dòng)構(gòu)件137 (如環(huán))構(gòu)造為僅具橫向部件，可以預(yù)見，一個(gè) 或多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件可以具有至少一個(gè)縱向(如軸向)構(gòu)件，以在波導(dǎo)組件101超聲震動(dòng)期間 利用變幅桿的橫向震動(dòng)位移(例如，位于或靠近圖1所示變幅桿的波節(jié)區(qū)域)的優(yōu)勢(shì)。如圖1清楚示意的，變幅桿105的近端和圖1的輸入端口 125適當(dāng)?shù)乜v向間隔開，以限定此處稱為液體進(jìn)入?yún)^(qū)域的位置，在該進(jìn)入?yún)^(qū)域中，腔外殼151內(nèi)部空間153內(nèi)液體的 初始渦流出現(xiàn)在變幅桿105的上游。該進(jìn)入?yún)^(qū)域?qū)τ趶囊后w中除去化合物的情況特別有 用，這是因?yàn)榭赡苄枰褂昧硪环N成份(例如，過(guò)氧化氫)，在液體和處理腔的超聲變幅桿 接觸之前，能夠?qū)⒃摮煞莺捅惶幚淼囊后w預(yù)先混合。具體而言，如過(guò)氧化氫的附加成份可用 作強(qiáng)氧化劑，以更好地從液體中去除化合物。然而，應(yīng)該理解，變幅桿105的近端可以比圖 1所示的情況更接近輸入端口 125，而且可以基本鄰近輸入端口以便通常省去進(jìn)入?yún)^(qū)域，這 不脫離本發(fā)明范圍?，F(xiàn)在參看圖2A，總體用245指示的擋板組件設(shè)置在腔221的內(nèi)部空間253內(nèi)，具體而言，其通常橫向鄰近側(cè)壁257的內(nèi)表面267，和變幅桿205通常為橫向相對(duì)關(guān)系。一個(gè) 適當(dāng)實(shí)施例中，擋板組件245包括一個(gè)或多個(gè)擋板構(gòu)件247，其鄰近外殼側(cè)壁257的內(nèi)表面 267設(shè)置且至少部分從側(cè)壁內(nèi)表面橫向向內(nèi)延伸朝向變幅桿205。更適當(dāng)?shù)?，一個(gè)或多個(gè)擋 板構(gòu)件247從外殼側(cè)壁內(nèi)表面267橫向向內(nèi)延伸至與攪動(dòng)構(gòu)件237有縱向間隙的位置，攪 動(dòng)構(gòu)件237從變幅桿205的外表面207向外延伸。術(shù)語(yǔ)“有縱向間隙”此處指平行于變幅桿 205的縱向軸所畫的縱向線既穿過(guò)攪動(dòng)構(gòu)件237又穿過(guò)擋板構(gòu)件247。例如，在所示實(shí)施例 中，擋板組件245包括五個(gè)通常為環(huán)形(即，圍繞變幅桿205連續(xù)延伸)且和六個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件 237有縱向間隙的擋板構(gòu)件247。類似的，圖4-6中，波導(dǎo)組件在外殼內(nèi)橫向延伸時(shí)，一個(gè)或 多個(gè)擋板構(gòu)件從外殼側(cè)壁內(nèi)表面橫向向內(nèi)延伸至和攪動(dòng)構(gòu)件有橫向間隙的位置，攪動(dòng)構(gòu)件 從變幅桿的外表面向外延伸。舉一更具體的例子，圖2A所示的五個(gè)環(huán)形擋板構(gòu)件247和上一個(gè)尺寸例子中的攪 動(dòng)構(gòu)件237的厚度相同(即0. 125英寸(3. 2mm))，其彼此之間的縱向間隔(例如，相鄰擋板 構(gòu)件的相對(duì)面之間)等于環(huán)之間的縱向間隔(即0. 875英寸(22. 2mm))。每個(gè)環(huán)形擋板構(gòu) 件247的橫向長(zhǎng)度(例如，從外殼側(cè)壁257內(nèi)表面267向內(nèi))為約0. 5英寸(12. 7mm)，這 樣，擋板構(gòu)件最內(nèi)側(cè)邊緣橫向向內(nèi)延伸超出攪動(dòng)構(gòu)件237(如環(huán))最外側(cè)邊緣。然而，應(yīng)該 理解，擋板構(gòu)件247不必橫向向內(nèi)延伸超出變幅桿205的攪動(dòng)構(gòu)件237的最外側(cè)邊緣，這依 然落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該理解，擋板構(gòu)件247由此延伸到液體在腔221的內(nèi)部空間253內(nèi)流經(jīng)變幅桿 205(如，在超聲處理區(qū)域內(nèi))的流動(dòng)通道。因而，擋板構(gòu)件247防止液體沿腔側(cè)壁257的內(nèi) 表面267流過(guò)變幅桿205，更適當(dāng)?shù)?，擋板?gòu)件有助于液體橫向向內(nèi)流向變幅桿，以流過(guò)變 幅桿的攪動(dòng)構(gòu)件(如果有吸附劑的話，也由此流過(guò)該吸附劑)，從而有助于利用超聲能量和 變幅桿外表面處出現(xiàn)的電荷除去化合物。為了防止氣泡淤塞或者沿側(cè)壁257的內(nèi)表面267并在每個(gè)擋板構(gòu)件247下側(cè)的面 上形成氣泡(如，由攪動(dòng)液體所致的)，在每個(gè)擋板構(gòu)件的外邊緣上形成一系列凹口(廣義 而言為開口)(未示出)，以助于氣體(如氣泡)在擋板構(gòu)件的外邊緣和腔側(cè)壁內(nèi)表面之間 流動(dòng)。例如，在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，在每個(gè)擋板構(gòu)件的外側(cè)邊緣上形成彼此等間距的 四個(gè)這樣的凹口。應(yīng)該理解，在擋板構(gòu)件上形成的開口可以位于除擋板構(gòu)件鄰接外殼處的 外側(cè)邊緣之外的位置，這依然落入本發(fā)明范圍。還應(yīng)該理解，凹口的數(shù)量可以多于或少于如 上述的四個(gè)，甚至可以徹底省略凹口。還可預(yù)見的是，擋板構(gòu)件247不必須是環(huán)形的，也不必須圍繞變幅桿205連續(xù)延 伸。例如，擋板構(gòu)件247可以圍繞變幅桿205不連續(xù)延伸，例如為輻條、突起、片(segment)或其他分立結(jié)構(gòu)形式，并從鄰近外殼側(cè)壁257的內(nèi)表面267的位置橫向向內(nèi)延伸。指擋板 構(gòu)件247繞變幅桿連續(xù)延伸的術(shù)語(yǔ)“連續(xù)”并不排除擋板構(gòu)件為兩個(gè)或多個(gè)以端對(duì)端鄰接 關(guān)系排列的弓形片的情況，也就是說(shuō)，只要這些片之間沒(méi)有明顯縫隙即可。美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào) No. 11/530,311 (2006年9月8日提交)公開了適當(dāng)?shù)膿醢鍢?gòu)件結(jié)構(gòu)，在此通過(guò)對(duì)與其一致 的內(nèi)容的引用而并入本申請(qǐng)范圍內(nèi)。同樣，雖然圖2A所示的每個(gè)擋板構(gòu)件247通常都是扁平的，例如，具有通常較薄的長(zhǎng)方形橫截面，但是，可以預(yù)見，一個(gè)或多個(gè)擋板構(gòu)件中的每一個(gè)的橫截面可以不是通常扁 平或長(zhǎng)方形的，以助于氣泡沿腔221的內(nèi)部空間253流動(dòng)。術(shù)語(yǔ)“橫截面”這里用來(lái)指沿橫 向方向(例如，所示實(shí)施例中為相對(duì)于變幅桿外表面207的徑向)獲得的截面。再參看圖1，處理腔121還連接到如直流發(fā)電機(jī)(用120指示)的導(dǎo)電發(fā)電機(jī)，以在腔外殼151的內(nèi)部空間153內(nèi)產(chǎn)生電勢(shì)。如圖1所示，可以通過(guò)電線(用122和124指 示)把發(fā)電機(jī)120連接到腔121和處理腔121中的一個(gè)或多個(gè)部件。具體而言，在所示實(shí) 施例中，電線122、124分別將直流發(fā)電機(jī)120電連接到變幅桿105的末端(例如，波導(dǎo)組件 101的末端113)和腔外殼151的側(cè)壁157。根據(jù)分別用于形成腔外殼的側(cè)壁和波導(dǎo)組件的 變幅桿的材料，所產(chǎn)生的電流產(chǎn)生電極電勢(shì)，以使得腔外殼的側(cè)壁表現(xiàn)出典型的陽(yáng)極特性， 變幅桿的外表面表現(xiàn)出陰極特性，反之亦然。通常，本發(fā)明的發(fā)電機(jī)120產(chǎn)生的電極電勢(shì)范圍為約0. IV到約15V。更適當(dāng)?shù)?，電極電勢(shì)范圍為約0. 5V到約5. OV ；更適當(dāng)?shù)?，電極電勢(shì)范圍為約1. OV到約3. 0V。此外，電極 電勢(shì)在處理腔內(nèi)產(chǎn)生的典型電流密度范圍為約0. lkA/m2到約2kA/m2 ；更適當(dāng)?shù)?，電流密?可為約lkA/m2到約1. 5kA/m2。具體而言，根據(jù)處理腔所需目的需要的量確定并產(chǎn)生電極電勢(shì)。例如，需要將處理腔用于去除或電解水性流出物中的化合物或水溶液中的化合物時(shí)，產(chǎn)生的電極電勢(shì)就是從 溶液中電解出該特定化合物所需的值。例如，處理腔設(shè)計(jì)用于電解廢棄水性流出物中的氨 水時(shí)，更具體而言，用于除去廢棄水性流出物中的氮時(shí)，產(chǎn)生的電極電勢(shì)就是電解氨水以產(chǎn) 生氮和氫所需的電極電勢(shì)，即，電極電勢(shì)為約0. 77V。類似的，腔設(shè)計(jì)成用于通過(guò)電解除去水 性氯化鉀溶液中的氯時(shí)，產(chǎn)生的電極電勢(shì)為約0. 82V。再舉一例，電解水以產(chǎn)生氫和氧所需 的電極電勢(shì)為約2. 06V。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述例子不是限制性的，這是因?yàn)榭稍?各個(gè)范圍內(nèi)控制電極電勢(shì)，電極電勢(shì)還可用于其他用途，例如，除去各種其它水性流出物中 的其它化合物，這不脫離本發(fā)明范圍。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，雖然圖1中的發(fā)電機(jī)120連接到側(cè)壁157和變幅桿105的末端119，但是，發(fā)電機(jī)可以連接到處理腔21的許多個(gè)其他區(qū)域，這不脫離本發(fā)明 范圍。具體而言，如圖2A和3-6所示及下文所詳述的，電線可將發(fā)電機(jī)連接到多個(gè)波導(dǎo)組 件，每個(gè)波導(dǎo)組件都完全放置在單個(gè)處理腔的腔外殼的內(nèi)部之中。更具體的，如圖2A和圖 3-6所示，有兩個(gè)波導(dǎo)組件，每個(gè)波導(dǎo)組件有其自身相應(yīng)的變幅桿，這里，電線將發(fā)電機(jī)連接 到每個(gè)變幅桿各自外表面處，從而在第一變幅桿的外表面處產(chǎn)生類陰極效應(yīng)，在第二變幅 桿的外表面處產(chǎn)生類陽(yáng)極效應(yīng)。應(yīng)該理解，可選地，電極電勢(shì)也可以對(duì)第一變幅桿的外表面 充電使其作為陽(yáng)極并對(duì)第二變幅桿的外表面充電使其作為陰極，這不脫離本發(fā)明范圍。再參看圖1，通過(guò)將腔外殼151的側(cè)壁157和變幅桿105的外表面107連接到發(fā)電機(jī)120而在腔外殼151的內(nèi)部153內(nèi)產(chǎn)生了電極電勢(shì)，因而需要使外殼151和波導(dǎo)組件101電絕緣以保持類電極效應(yīng)。因而，所示實(shí)施例中，通過(guò)至少兩個(gè)絕緣構(gòu)件10和12把外 殼側(cè)壁157和波導(dǎo)組件101隔離開(因而也和變幅桿105隔離開)。通常，可用本領(lǐng)域公知的任何絕緣材料制造絕緣構(gòu)件10、12。例如，可用公知的許 多無(wú)機(jī)或有機(jī)絕緣材料中的任一種來(lái)生產(chǎn)絕緣構(gòu)件10、12。可用于絕緣構(gòu)件10、12的特別 適當(dāng)?shù)牟牧习ň哂懈呓^緣強(qiáng)度的固體材料，例如，玻璃、聚脂薄膜、聚酰亞胺(kapton)、陶 瓷、酚醛玻璃/環(huán)氧樹脂層壓板等。一個(gè)實(shí)施例中，處理腔還包括吸附劑，以助于除去水性流出物中的化合物。具體而 言，吸附劑位于變幅桿的外表面上，并如上述變幅桿外表面被施加超聲能量并被充電。通 常，處理腔包括約10% (孔隙體積(voidvolume))到約90% (孔隙體積)的吸附劑。更適 當(dāng)?shù)?，腔?nèi)吸附劑的量為約30% (孔隙體積)到約70% (孔隙體積)。本發(fā)明的方法中可以使用各種不同吸附劑。一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，吸附劑是 氧化鋁。具體而言，根據(jù)所需處理腔的最終用途，可以僅使用氧化鋁粉末，或使用包含氧化 鋁的珠子/顆粒。一個(gè)實(shí)施例中，氧化鋁是氧化鋁粉末，優(yōu)選地為Brockmarm I的活性氧化 鋁粉末(本文中也稱為活性氧化鋁)。通過(guò)溫和煅燒氫氧化鋁(三水合鋁、水軟鋁石)制備活性氧化鋁，氫氧化鋁是用鋁 土礦工業(yè)生產(chǎn)鋁時(shí)的中間產(chǎn)物。具體而言，從鋁酸鈉溶液沉淀得到氫氧化鋁。以約500°C的 溫度加熱這樣得到的氫氧化鋁，可以去除約33% (按重量計(jì))的構(gòu)成水分，水軟鋁石的結(jié)晶 結(jié)構(gòu)不受影響。氧化鋁是吸水性的，具有高的吸水能力。因而，活性氧化鋁可以適當(dāng)?shù)胤@陰離子 染料和表面活性劑以及具有許多非極性染料的螯合物。可獲得各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁，它們具有確定的活性、pH值和顆粒大小。可 用Brockmarm活性(例如，活性等級(jí)I、II、III、IV和V)來(lái)表征活性氧化鋁，用 Brockmann&Schodder，Ber. Dtsh. Chem. Ges.，74B，73(1941)中公開的 Brockmann 禾口 Schodder測(cè)試法來(lái)測(cè)量Brockmarm活性。通常，按照如下方式測(cè)量活性等級(jí)將溶解在標(biāo) 準(zhǔn)溶劑中標(biāo)準(zhǔn)體積的一對(duì)測(cè)試染料涂在標(biāo)準(zhǔn)化柱上，經(jīng)色譜展開后，通過(guò)測(cè)試染料是否分 離表示活性等級(jí)?？墒褂玫臏y(cè)試染料對(duì)為(I)偶氮苯和對(duì)甲氧基偶氮苯；(II)對(duì)甲氧基偶 氮苯和蘇丹黃；(III)蘇丹黃和蘇丹紅；(IV)蘇丹紅和對(duì)氨基偶氮苯；以及(V)對(duì)氨基偶氮 苯和對(duì)羥基偶氮苯。具體而言，稱取上述染料對(duì)中兩種染料各20mg，放入50ml的溶劑混合 物中得到測(cè)試染料溶液，該溶劑混合物包含一份純苯和四份純石油醚(沸點(diǎn)50-70°C )。然 后，將10ml的每種測(cè)試染料溶液涂布在包含100-150ml欲測(cè)試的吸附劑的柱頂端。然后用 20ml的洗脫液對(duì)柱進(jìn)行洗脫，洗脫液是和上述溶劑中所使用相同的混合物。為了確定活性 等級(jí)，測(cè)量測(cè)試染料前沿的遷移距離。然后，以測(cè)試染料對(duì)的數(shù)目和從柱頂端到最前面的遷 移染料前沿之間的距離(用毫米表示)來(lái)確定活性等級(jí)?；钚詾锽rockmarm I的活性氧化 鋁最易反應(yīng)的。通過(guò)簡(jiǎn)單地加水就可以將Brockmarm I活性氧化鋁轉(zhuǎn)換為較低活性等級(jí)的活性 氧化鋁。具體而言，要將Brockmarm I活性氧化鋁轉(zhuǎn)換成Brockmarm II活性氧化鋁，向 Brockmann I活性氧化鋁中加入(活性氧化鋁粉末總重的)3%的水。要將Brockmarm I 活性氧化鋁轉(zhuǎn)換成等級(jí)III的活性氧化鋁，加入(活性氧化鋁粉末總重的)6%的水；要轉(zhuǎn) 換成等級(jí)為IV的活性氧化鋁，向Brockmarm I活性氧化鋁中加入(活性氧化鋁粉末總重的)10%的水；要轉(zhuǎn)換成等級(jí)為V的活性氧化鋁，加入(活性氧化鋁粉末總重的)15%的水。合適的Brockmann I活性氧化鋁粉末的樣品可從CAMAG Scientif iclnc.(北卡羅 萊納州的Wilmington)和Sigma-Aldrich(密蘇里州的St. Louis)購(gòu)得。另一實(shí)施例中，氧化鋁可以是顆粒狀的，如礬土或硅石珠子或顆粒。要使用的顆粒 類型取決于待處理的水性流出物和待去除的水性流出物中的化合物。例如，一個(gè)具體實(shí)施 例中，氧化鋁顆粒是由上述活性氧化鋁粉末制成的活性氧化鋁顆粒。另一種適當(dāng)?shù)难趸X顆粒是可包括各種其他成份的氧化鋁顆粒。通常，顆?？砂?括不對(duì)有待從水性流出物中去除的化合物和氧化鋁結(jié)合的能力造成負(fù)面影響的任何材料。 因而，顆粒中包括的至少一部分氧化鋁應(yīng)該存在于顆粒表面，這樣，氧化鋁可用于吸收化合 物。例如，一個(gè)實(shí)施例中，處理腔中使用的氧化鋁顆粒是氧化鋁溶膠顆粒。氧化鋁溶膠 是水合氧化鋁膠體，其可具范圍很廣的粘性，并且高抗熱性?？梢再?gòu)得顆粒大小各不相同的 許多種氧化鋁溶膠。特別有益的是，氧化鋁溶膠可制備成具有相對(duì)強(qiáng)的表面正電荷或Zeta 電勢(shì)。該實(shí)施例中，和化合物反應(yīng)的顆粒主要包括氧化鋁，一些實(shí)施例中，該顆粒僅包括氧 化鋁。氧化鋁顆粒材料的例子包括Aluminasol-100和Aluminasol-200，這兩種材料都可從 (德克薩斯，休斯頓的)Nissan Chemical America購(gòu)得。在另一個(gè)實(shí)施例中，顆?？砂ㄓ醚趸X涂敷的內(nèi)核材料。氧化鋁可在顆粒上形 成連續(xù)或不連續(xù)的涂敷層。內(nèi)核材料例如可以為無(wú)機(jī)氧化物，比如硅石。例如，一個(gè)實(shí)施例 中，可使用包括具有氧化鋁表面涂敷層的硅石納米顆粒的溶膠。這種溶膠可從(德克薩斯， 休斯頓的)Nissan ChemicalAmerica購(gòu)得。用氧化鋁涂敷硅石可以使溶膠在一定pH范圍 內(nèi)具有穩(wěn)定性。事實(shí)上，和氧化鋁溶膠相比，在本發(fā)明的一些應(yīng)用中，用氧化鋁涂敷的硅石 溶膠具有更好的穩(wěn)定性。用氧化鋁涂敷的具有硅石內(nèi)核的顆粒的具體例子包括可從(德克 薩斯，休斯頓的)Nissan Chemical America購(gòu)得的SNOWTEX-AK 和可從(馬里蘭的、哥 倫比亞的)Grace Davison 購(gòu)得的 Ludox CI 。氧化鋁為顆粒形式時(shí)，顆粒具有的平均顆粒大小為約5納米到小于500微米。更 適宜的，氧化鋁顆粒的平均顆粒大小為約10納米到小于1微米；更適宜地，為約15納米到 約25納米。其他吸附劑材料也適用于本發(fā)明。這些材料的例子包括活性炭、沸石和硅石。硅 石的作用和上述活性氧化鋁作用類似。活性炭的性質(zhì)是疏水性的，通常親和有機(jī)材料?；钚蕴客ǔＳ糜谌コ粤鞒鑫?中的有機(jī)污染物。活性炭可適當(dāng)?shù)匚剿粤鞒鑫镏蟹菢O性化合物，如染料和顏料。通常，沸石是具有多孔結(jié)構(gòu)的水合鋁硅酸鹽礦物。這種礦物是親水性的，具有極性 吸附能力的規(guī)則通道，通常用于空氣分離和脫水。沸石可以適當(dāng)?shù)厝コ粤鞒鑫镏械幕?合物，如酸性染料、活性染料、表面活化劑等。人們認(rèn)為，使用經(jīng)施加能量和充電的吸附劑可以改善在吸附劑表面上對(duì)有待從水 性流出物中去除的化合物的吸附，這并不受限于某個(gè)特定理論。通常，已發(fā)現(xiàn)，施加過(guò)超聲 能量和并用電流源使之充電的吸附劑可以更高效更有效地和化合物結(jié)合，從而使從水性流 出物中去除這些化合物這一過(guò)程得到改善。具體而言，通過(guò)使處理腔中的吸附劑經(jīng)受到超 聲能量和電極電勢(shì)的影響，水性流出物中會(huì)出現(xiàn)微空化。隨著通過(guò)微空化產(chǎn)生的小氣泡破裂或震動(dòng)，產(chǎn)生了微對(duì)流的氣流，這在本會(huì)停滯的區(qū)域中產(chǎn)生液體流動(dòng)。此外，由超聲能量 產(chǎn)生的聲波產(chǎn)生脈沖式的牽連運(yùn)動(dòng)(bulk motion)，這進(jìn)一步提供流體攪動(dòng)。由微空化和聲 波產(chǎn)生的增強(qiáng)流體流動(dòng)減小了圍繞吸附劑的液力邊界層的厚度。該效果改進(jìn)水性流出物中 的化合物到吸附劑表面的大量傳輸，使得吸附更快更有效。此外，通過(guò)在處理腔內(nèi)產(chǎn)生電極 電勢(shì)，根據(jù)需要從水性流出物中去除的化合物，吸附劑可以或多或少地帶有正電荷。例如， 需要去除帶有更多負(fù)電荷的化合物時(shí)，可在處理腔內(nèi)產(chǎn)生可使帶有正電荷的吸附劑吸引陰 極(例如帶有負(fù)電荷)的電極電勢(shì)，從而使吸附劑帶有更多正電荷(例如，吸附劑作為陽(yáng) 極)，這會(huì)造成帶有更多正電荷的吸附劑和帶有負(fù)電荷的化合物之間更強(qiáng)的吸引和結(jié)合。類 似的，待去除的化合物帶有正電荷時(shí)(即H+離子)，可以產(chǎn)生使吸附劑帶有更多負(fù)電荷的電 極電勢(shì)。帶有負(fù)電荷的吸附劑會(huì)被陽(yáng)極(即帶有正電荷)吸引，這會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)吸附劑上 的負(fù)電荷，從而和待去除的帶有正電荷的化合物有更大的吸附吸引力。一個(gè)實(shí)施例中，水性流出物是紡織品印染工藝造成的紡織品流出物。具體而言，紡 織品流出物包括沒(méi)有和被染色的基底結(jié)合的部分所用著色劑。這些未結(jié)合的著色劑通常由 水沖洗過(guò)程去除，從而產(chǎn)生大量必須以對(duì)環(huán)境而言可接受的方式處理掉的紡織品流出物。有待從上述實(shí)施例中的紡織品流出物中去除的化合物可以包括，例如染料、丹寧 酸、熒光增白劑、上漿劑、酶、漂白劑、表面活性劑、鹽、滑潤(rùn)劑、阻火劑、增塑劑、單體(如，丙 烯酸、甲基丙酸烯、丙烯腈)、引發(fā)劑、酸(如，乙酸、抗壞血(asorbic)酸、檸檬酸、蘋果酸和 蟻酸)、堿如碳酸鈉、紫外線吸收劑及以上化合物的組合。另一個(gè)實(shí)施例中，水性流出物是飲料，如果汁、葡萄酒和啤酒。例如，一個(gè)實(shí)施例 中，飲料是葡萄酒。釀制葡萄酒時(shí)，如酵母細(xì)胞、葡萄皮顆粒、酒石酸鹽、蛋白質(zhì)、丹寧酸、 和其他懸浮固體這樣的化合物必須被除掉，以得到經(jīng)消毒的、看起來(lái)清澈的、不那么苦并耐 儲(chǔ)存的產(chǎn)品。類似的，飲料是啤酒時(shí)，必須除去如酵母、蛋白質(zhì)/多酚復(fù)合物(polyphenol complexes)和其他不可溶材料的化合物。此外，還必須除去果汁和葡萄酒中水果腐壞產(chǎn)生 的微生物和副產(chǎn)品，如真菌產(chǎn)生的霉菌毒素。此外，如橘子和葡萄柚這樣的水果有苦味的化 合物，包括檸檬苦素、橘皮苷和多酚，加工時(shí)必須除去果汁中的這些物質(zhì)。此外，根據(jù)本發(fā)明，水性流出物可以是水。具體而言，一個(gè)實(shí)施例中，水性流出物為 飲用水。例如，很多家庭、企業(yè)和社區(qū)用地下水作為新鮮飲用水。通過(guò)鉆各種深度的井，可 以獲得并使用地下蓄水層中的地下水。很多情況下，地下水包括可測(cè)量水平的有機(jī)物，出于 健康原因，認(rèn)為這樣的有機(jī)物不適于人類使用。危險(xiǎn)的有機(jī)化合物的例子包括砷和氟化物。 其他有機(jī)物可包括有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，如除草劑、殺蟲劑、肥料等，通過(guò)將這些物質(zhì)堆積在垃圾 掩埋處或讓這些物質(zhì)從廢水氧化塘滲入土地或空氣里來(lái)處理這些物質(zhì)。一些情況下，汽油 從被侵蝕的地下存儲(chǔ)罐中進(jìn)入地下水中。此外，地下水中會(huì)生長(zhǎng)如細(xì)菌的許多微生物類型。 此外，和上述飲料類似，必須去除會(huì)產(chǎn)生渾濁態(tài)(cloudy appearance)的蛋白質(zhì)和其他不溶 物質(zhì)，以產(chǎn)生可接受的飲用水。其他不溶物質(zhì)的例子包括大量腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是由植物和動(dòng) 物微生物降解而產(chǎn)生的有機(jī)分子。這些物質(zhì)的棕色使消費(fèi)者感到不快，而且，處理過(guò)程中， 這些物質(zhì)會(huì)進(jìn)一步和如氯和臭氧的氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)生消毒副產(chǎn)品(DBP)。另一實(shí)施例中，水性流出物可以是受到污染的水體，如河流、湖泊或者溪流，必須對(duì)這些水體進(jìn)行處理以符合政府的環(huán)境法。這些水體通常包括一種或多種雜質(zhì)，如懸浮固 體、溶解的有機(jī)物、微生物、溶解的礦物質(zhì)等。
雖然本發(fā)明描述了使用經(jīng)施加能量的吸附劑除去水性流出物中的化合物，也可以 用本發(fā)明的吸附劑和處理腔進(jìn)行非水性過(guò)濾。
上面還提到，一些實(shí)施例中，處理腔可包括多于一個(gè)波導(dǎo)組件，該波導(dǎo)組件具有至 少兩個(gè)用于超聲處理和充電的變幅桿組件。參看圖2A，處理腔221包括限定腔221內(nèi)部空 間253的外殼251，從兩個(gè)橫向相對(duì)的入口端部269和279可將液體輸送通過(guò)外殼251。外 殼251包括細(xì)長(zhǎng)的管255，該管255至少部分限定腔221的側(cè)壁257。管255具有兩個(gè)形 成于其中的輸入端口 240和245和至少一個(gè)輸出端口 265，這兩個(gè)輸入端口彼此橫向相對(duì)， 具有有待在腔221內(nèi)去除的化合物的一種或多種水性流出物通過(guò)這兩個(gè)輸入端口輸送到 腔的內(nèi)部空間253，液體(即，水性流出物)一旦經(jīng)過(guò)處理后就通過(guò)該輸出端口 265排出腔 221。兩個(gè)波導(dǎo)組件201和203至少部分在腔221的內(nèi)部空間253內(nèi)縱向延伸，以對(duì)腔 221的內(nèi)部空間253內(nèi)位于每個(gè)波導(dǎo)組件201和203上的第一超聲變幅桿205和第二超聲 變幅桿209的外表面施加超聲能量。第一超聲變幅桿205和第二超聲變幅桿209都完全設(shè) 置在輸入端口 269和279與輸出端口 265之間的外殼251的內(nèi)部空間253內(nèi)，以完全浸入腔 221內(nèi)的液體中。如上面圖1的單變幅桿組件結(jié)構(gòu)所述，可以單獨(dú)構(gòu)造每個(gè)變幅桿組件233 和225 (包括變幅桿205和209，以及多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件237和239還有擋板組件245和249)。還參看圖2A，可將發(fā)電機(jī)(未示出)分別電連接到兩個(gè)變幅桿組件233和225的 變幅桿205和209的外表面207和211，以在腔221的外殼251的內(nèi)部253內(nèi)產(chǎn)生電極電 勢(shì)。如圖2A所示，第二變幅桿209的外表面221(以及其上的任何吸附劑(未示出的))被 充電作為陽(yáng)極，而第一變幅桿205的外表面207(以及其上的任何吸附劑(未示出的))被 充電作為陰極(參看圖2B，其中示出第一變幅桿205的末端作為陰極，第二變幅桿209的末 端作為陽(yáng)極)。應(yīng)該理解，可選地，第一變幅桿205的外表面(以及其上的任何吸附劑(未 示出的))也可以作為陽(yáng)極，同時(shí)第二變幅桿209的外表面(以及其上的任何吸附劑(未示 出的))作為陰極，這不脫離本發(fā)明范圍。此外，和圖1的處理腔一樣，用至少第一絕緣構(gòu)件 210和至少第二絕緣構(gòu)件212隔離外殼251和第一波導(dǎo)組件201，用至少第三絕緣構(gòu)件214 和至少第四絕緣構(gòu)件216隔離外殼251和第二波導(dǎo)組件203?，F(xiàn)在參看圖3，處理腔421和圖2A中的處理腔221相似之處在于處理腔421包括 兩個(gè)獨(dú)立的波導(dǎo)組件401和403。然而，圖3的波導(dǎo)組件401和403在外殼451的內(nèi)部空 間453內(nèi)還通過(guò)網(wǎng)狀襯底(mesh substrate) 450隔離開，網(wǎng)狀襯底450在第一波導(dǎo)組件401 和第二波導(dǎo)組件403之間橫向延伸。具體而言，網(wǎng)狀襯底450從總的由463指示(例如，對(duì) 應(yīng)于圖2A的封蓋263)的外殼上側(cè)縱向端(例如第一縱向端)延伸到總的用473指示的外 殼下側(cè)縱向端(如第二縱向端)。網(wǎng)狀襯底通?？梢愿綦x電解液體中的化合物時(shí)產(chǎn)生的氣 體。例如，電解氨水時(shí)，陽(yáng)極形成氮?dú)猓帢O形成氫氣。為了隨后進(jìn)行再銷售，希望使這兩種 氣體彼此分離。此外，網(wǎng)狀襯底可以被用于使形成的離子橫跨處理腔從陽(yáng)極移動(dòng)到陰極，以保持 整個(gè)液體的離子中性。例如，電解水形成氫氣和氧氣。在陽(yáng)極形成氧氣和氫離子(H+)，在陰 極形成氫氣和氫氧離子(0H_)。氫和氫氧離子都可以穿過(guò)網(wǎng)狀襯底，以保持處理腔的內(nèi)部中 的離子中性。通常，網(wǎng)狀襯底可由本領(lǐng)域公知的任何適當(dāng)材料制成。例如，用于網(wǎng)狀襯底的一種具體材料為不銹鋼。其他例子包括，由聚乙烯、聚丙烯和全氟材料制成的網(wǎng)狀襯底。適當(dāng)?shù)兀?網(wǎng)狀襯底的孔大小為約15微米到約450微米，更適當(dāng)?shù)?，為約20微米到約100微米。網(wǎng)狀 襯底的厚度通常為約0. 001英寸到約0. 05英寸，更具體的，為約0. 005英寸到約0. 04英寸。 由于處理腔421被網(wǎng)狀襯底450分成兩個(gè)室，所以外殼451適于包括多于一個(gè)輸 出端口。具體而言，所示實(shí)施例中有兩個(gè)輸出端口 427和429。更具體地，第一輸出端口 427使得經(jīng)第一變幅桿施加能量和充電而除去了化合物的液體排出腔外殼451的內(nèi)部空間 453，第二輸出端口 429使得經(jīng)第二變幅桿施加能量和充電而除去了化合物的液體排出腔 外殼451的內(nèi)部空間453。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，雖然圖3A示出兩個(gè)輸出端口，但是處 理腔421的外殼451可以包括多于兩個(gè)輸出端口，或者僅包括一個(gè)輸出端口，這不脫離本發(fā) 明的范圍?，F(xiàn)在參看圖4，處理腔521通常是細(xì)長(zhǎng)的，但是和圖1-3不同，處理腔521配置為使 流體從其入口端部535進(jìn)入處理腔521，大體上橫向地在腔內(nèi)流動(dòng)(例如，在所示實(shí)施例的 朝向中為向右)，并通常從腔521的出口端部527流出腔521。處理腔521包括限定腔521 的內(nèi)部空間553的外殼551，通過(guò)外殼551從至少一個(gè)輸入端口 569輸送液體。外殼551包 括細(xì)長(zhǎng)管555，其至少部分限定腔521的側(cè)壁557。外殼551具有兩個(gè)縱向相對(duì)端，通過(guò)這 兩端將具有有待在腔521內(nèi)除去的化合物的一種或多種水性流出物輸送到腔的內(nèi)部空間 553，外殼551還具有至少一個(gè)輸出端口 565，化合物一旦被去除后液體就通過(guò)該輸出端口 排出腔521。兩個(gè)波導(dǎo)組件501和503至少部分在腔521的內(nèi)部空間553內(nèi)橫向延伸。每個(gè)波 導(dǎo)組件501和503分別包括總的分別用533和535指示的細(xì)長(zhǎng)變幅桿組件，對(duì)該變幅桿組 件施加超聲能量并對(duì)其充電以除去水性流出物中的化合物。每個(gè)變幅桿完全設(shè)置在輸入端 口 569和輸出端口 565之間的外殼551的內(nèi)部空間553中，以完全浸入腔521中的液體中。 所示實(shí)施例中，變幅桿組件533和535的末端573和575分別直接面對(duì)面。每個(gè)變幅桿組 件533和535可以按上述圖1的單個(gè)變幅桿組件的結(jié)構(gòu)獨(dú)立構(gòu)造(包括變幅桿505和509， 以及多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件537、539和擋板組件(未示出))。還參看圖4，可以將直流電流發(fā)電機(jī)(未示出)分別電連接到兩個(gè)變幅桿組件533 和535的變幅桿505和509的外表面507和511，以在腔521的外殼551的內(nèi)部空間553內(nèi) 產(chǎn)生電極電勢(shì)。如圖4所示，第二變幅桿509的外表面511(以及其上的任何吸附劑(未示 出的))被充電作為陽(yáng)極，而第一變幅桿505的外表面507(以及其上的任何吸附劑(未示 出的))被充電作為陰極。應(yīng)該理解，可選地，第一變幅桿505的外表面(以及其上的任何 吸附劑(未示出的))也可以被充電作為陽(yáng)極，而第二變幅桿509的外表面(以及其上的任 何吸附劑(未示出的))可被充電作為陰極，這不脫離本發(fā)明的范圍。此外，和圖1和2A的 處理腔一樣，用至少第一絕緣構(gòu)件510和至少第二絕緣構(gòu)件512隔離外殼551和第一波導(dǎo) 組件501，用至少第三絕緣構(gòu)件514和至少第四絕緣構(gòu)件516隔離外殼551和第二波導(dǎo)組件 503。如圖5所示，一些實(shí)施例中，兩個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)組件601和603至少部分在腔621的 內(nèi)部空間653內(nèi)橫向延伸，波導(dǎo)組件601和603的末端673和675分別彼此背對(duì)。所示實(shí)施例中，用和圖3所示網(wǎng)狀襯底類似的網(wǎng)狀襯底650將外殼651內(nèi)部空間 653內(nèi)的波導(dǎo)組件633和635隔開，網(wǎng)狀襯底650在第一波導(dǎo)組件601和第二波導(dǎo)組件603之間橫向延伸。具體而言，網(wǎng)狀襯底650從總的由663指示(例如，對(duì)應(yīng)于圖2A的封蓋263) 的外殼上側(cè)縱向端(例如第一縱向端)延伸到總的用678指示的外殼下側(cè)縱向端(如第二 縱向端)。所示實(shí)施例中，網(wǎng)狀襯底650為第一波導(dǎo)組件601和第二波導(dǎo)組件603提供結(jié)構(gòu) 支撐，更具體地，網(wǎng)狀襯底650構(gòu)造成用于基本將內(nèi)部空間653內(nèi)的第一波導(dǎo)組件601和第 二波導(dǎo)組件603與腔外殼651震動(dòng)隔離開。和上述圖1的波導(dǎo)組件一樣，第一波導(dǎo)組件601和第二波導(dǎo)組件603可適當(dāng)?shù)赜冒惭b構(gòu)件(未示出)安裝在網(wǎng)狀襯底650上。上述用于圖1所示實(shí)施例的安裝構(gòu)件可用作 本實(shí)施例的安裝構(gòu)件。由于處理腔621被網(wǎng)狀襯底650分成兩個(gè)室，所以外殼651適于包括多于一個(gè)輸 入端口(如所示，外殼包括總的用669指示的第一輸入端口和總的用679指示的第二輸入 端口)以及多于一個(gè)的輸出端口(如所示，外殼包括總的用627指示的第一輸出端口和總 的用629指示的第二輸出端口)。更具體地，第一輸入端口 669使得具有待去除的化合物的 一種或多種液體溶液進(jìn)入腔外殼651的內(nèi)部空間653，然后，第一輸出端口 627使得經(jīng)第一 變幅桿施加能量和充電而去除了化合物的液體排出腔外殼651的內(nèi)部空間653 ；第二輸入 端口 679使得具有待去除的化合物的一種或多種液體溶液進(jìn)入腔外殼651的內(nèi)部空間653， 然后，第二輸出端口 629使得經(jīng)第二變幅桿施加能量和充電而去除了化合物的液體排出腔 外殼651的內(nèi)部空間653。另一如圖6所示的替代實(shí)施例中，處理腔721總的是細(xì)長(zhǎng)的，并配置為使得流體 從其入口端部759進(jìn)入腔721，且總的在腔內(nèi)橫向流動(dòng)(例如，在所示實(shí)施例的朝向中為向 左)，并總的從腔721的出口端部727排出腔721外。處理腔721包括限定腔721內(nèi)部空 間753的外殼751，通過(guò)外殼751從至少一個(gè)輸入端口 769輸送液體。外殼751包括細(xì)長(zhǎng) 管755，其至少部分限定腔721的側(cè)壁757。外殼751具有兩個(gè)縱向相對(duì)的端，通過(guò)這兩端 將具有有待在腔721去除的化合物的一種或多種液體溶液輸送到腔的內(nèi)部空間753 ；外殼 751還具有至少一個(gè)輸出端口 765，液體通過(guò)該輸出端口排出腔721。兩個(gè)波導(dǎo)組件701和703至少部分在腔721的內(nèi)部空間753內(nèi)橫向延伸。每個(gè)波導(dǎo)組件701和703分別包括總體用733和735指示的細(xì)長(zhǎng)變幅桿組件，對(duì)該變幅桿組件施 加超聲能量并對(duì)其充電以除去水性流出物中的化合物。每個(gè)變幅桿完全設(shè)置在輸入端口 769和輸出端口 765之間的外殼751的內(nèi)部空間753中，以完全浸入腔721中的液體中。所 示實(shí)施例中，總體用709指示的第二波導(dǎo)組件703的第二變幅桿組件735的第二變幅桿配 置為中空的圓柱形。第一波導(dǎo)組件701的第一變幅桿組件733的第一變幅桿構(gòu)件用715指 示，其沿長(zhǎng)度方向設(shè)置在中空?qǐng)A柱形的第二變幅桿709內(nèi)。替代實(shí)施例中(未示出)，第二變幅桿可以配置為U形的，可以包括兩個(gè)臂構(gòu)件。 第一變幅桿構(gòu)件設(shè)置在第二變幅桿的第一臂構(gòu)件和第二臂構(gòu)件之間。第一變幅桿和第二變 幅桿構(gòu)件都包括上述攪動(dòng)構(gòu)件時(shí)，該結(jié)構(gòu)使得攪動(dòng)構(gòu)件的重疊更好，從而產(chǎn)生增強(qiáng)的空化。上述兩個(gè)實(shí)施例的任一個(gè)中，和上面圖1的單變幅桿組件結(jié)構(gòu)一樣，每個(gè)變幅桿組件733和735還可以單獨(dú)分別包括多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件737和739以及擋板構(gòu)件(未示出)?，F(xiàn)在參看圖8，處理腔821包括限定腔821內(nèi)部空間853的外殼851，通過(guò)外殼851 從三個(gè)橫向排列的入口端部869、879和889輸送液體。外殼851包括細(xì)長(zhǎng)管，其至少部分 限定腔821的側(cè)壁857。管上形成有三個(gè)彼此橫向排列的輸入端口 840、845和850，通過(guò)這三個(gè)輸入端口將有待在腔821內(nèi)處理的一種或多種液體溶液或組份輸送到腔的內(nèi)部空間853 ；管還具有至少一個(gè)輸出端口 865，液體一旦被處理后通過(guò)該輸出端口排出腔821。兩個(gè)波導(dǎo)組件801和803至少部分在腔821的內(nèi)部空間853內(nèi)縱向延伸，以對(duì)腔821的內(nèi)部空間853內(nèi)流過(guò)的液體施加超聲能量。每個(gè)波導(dǎo)組件801和803分別包括總的分別用833和835指示的板狀細(xì)長(zhǎng)變幅桿組件，每個(gè)變幅桿組件完全設(shè)置在輸入端口 869、879和889以及輸出端口 865之間的外殼851的內(nèi)部空間853中，以完全浸入腔821中正被處理的液體中?？筛鶕?jù)上述圖1的單變幅桿組件結(jié)構(gòu)單獨(dú)構(gòu)造每個(gè)變幅桿組件833和 835(包括變幅桿805和809以及多個(gè)攪動(dòng)構(gòu)件837和839以及擋板組件(未示出))。該結(jié)構(gòu)中，有攪動(dòng)構(gòu)件837和839時(shí)，這些攪動(dòng)構(gòu)件是圍繞板狀變幅桿構(gòu)件的外表面的盤式件。此外，在圖8所示處理腔中，如以上對(duì)圖2A的處理腔討論的那樣，可將發(fā)電機(jī)(未 示出)電連接到變幅桿805和809的外表面。介紹本發(fā)明或其優(yōu)選實(shí)施例的部件時(shí)，冠詞“一” “一個(gè)”、“這個(gè)”及“所述”意指有一個(gè)或多個(gè)部件?！鞍ā?、“包含”以及“具有”等詞的意思是包括在內(nèi)并表示還可以有不同于所列舉部件的其他部件。由于可在上述結(jié)構(gòu)和方法中進(jìn)行各種改變而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍，所以包含在上述說(shuō)明書及附圖中的所有內(nèi)容都應(yīng)該被理解為示意性的而不是限制性的
權(quán)利要求
一種用于從水性流出物中除去化合物的方法，所述方法包括通過(guò)處理腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相對(duì)端和內(nèi)部空間，所述外殼總體上還在至少一個(gè)縱向端封閉；以預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合物；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述水性流出物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述超聲變幅桿至少部分放置在所述外殼的輸入 端口和輸出端口之間并具有定位成和所述外殼內(nèi)從所述輸入端口流到所述輸出端口的所 述水性流出物接觸的外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)用電流源電接觸所述外殼及所述超聲變幅桿 的外表面產(chǎn)生所述電極電勢(shì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所產(chǎn)生的所述電極電勢(shì)位于約0.IV到約15V的范 圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述超聲變幅桿還包括多個(gè)分立的攪動(dòng)構(gòu)件，其 以縱向彼此間隔開的關(guān)系與所述外殼的所述輸入端口和所述輸入端口之間的所述變幅桿 的外表面接觸并從所述外表面橫向向外延伸，所述攪動(dòng)構(gòu)件和超聲變幅桿構(gòu)造并設(shè)置成在 所述超聲變幅桿以所述預(yù)定頻率超聲震動(dòng)時(shí)所述攪動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于所述超聲變幅桿動(dòng)態(tài)運(yùn) 動(dòng)并工作于與所述預(yù)定頻率和所述腔內(nèi)被處理的水性流出物相對(duì)應(yīng)的所述攪動(dòng)構(gòu)件的超 聲空化模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中至少一個(gè)所述攪動(dòng)構(gòu)件包括T形物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述外殼還包括位于所述超聲變幅桿的外表面上 的吸附劑，其中所述方法還包括以所述預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)所述吸附劑施加超聲能 量并對(duì)其充電以從所述水性流出物中除去化合物。
8. 一種用于從水性流出物中除去化合物的方法，所述方法包括通過(guò)處理腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相 對(duì)端和內(nèi)部空間，所述外殼總體上還在至少一個(gè)縱向端封閉；以第一預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第一縱向細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的 第一縱向細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，并以第二預(yù)定超聲頻率和電 極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第二縱向細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第二縱向細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外 表面施加超聲能量并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合物，其中所述第一波導(dǎo)組 件和所述第二波導(dǎo)組件在所述外殼內(nèi)平行取向；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述水性流出物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一超聲變幅桿和第二超聲變幅桿獨(dú)立地至 少部分放置在所述外殼的輸入端口和輸出端口之間，其中每個(gè)超聲變幅桿的外表面獨(dú)立地 被定位成和所述外殼內(nèi)從輸入端口流到輸出端口的所述水性流出物接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中通過(guò)用電流源電接觸所述第一超聲變幅桿的外 表面及所述第二超聲變幅桿的外表面產(chǎn)生所述電極電勢(shì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述外殼包括第一縱向端和第二縱向端，其中所 述處理腔還包括橫向位于所述第一波導(dǎo)組件和第二波導(dǎo)組件之間并從所述外殼的第一縱向端延伸到所述外殼的第二縱向端的網(wǎng)狀襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述外殼還包括位于所述第一超聲變幅桿外表 面和所述第二超聲變幅桿外表面中的至少一個(gè)上的吸附劑，其中所述方法還包括以所述第 一預(yù)定超聲頻率和第二預(yù)定超聲頻率中的至少一個(gè)以及所述電極電勢(shì)對(duì)所述吸附劑施加 超聲能量并對(duì)其充電以從所述水性流出物中除去化合物。
13.一種用于從水性流出物中除去化合物的方法，所述方法包括通過(guò)處理腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相對(duì)端和內(nèi)部空間，所述外殼總體上還在至少一個(gè)縱向端封閉；以第一預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第一細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，并以第二預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì) 位于所述外殼內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第二細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量 并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合物，其中所述第一波導(dǎo)組件和第二波導(dǎo)組件 都獨(dú)立包括末端，其中所述第一波導(dǎo)組件的末端面對(duì)所述第二波導(dǎo)組件的末端；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述水性流出物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一超聲變幅桿和第二超聲變幅桿獨(dú)立地至少部分放置在所述外殼的輸入端口和輸出端口之間，其中每個(gè)超聲變幅桿的外表面獨(dú)立 地被定位成和所述外殼內(nèi)從輸入端口流到輸出端口的所述水性流出物接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過(guò)用電流源電接觸所述第一超聲變幅桿的外 表面及所述第二超聲變幅桿的外表面產(chǎn)生所述電極電勢(shì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述外殼包括第一縱向端和第二縱向端，其中 所述處理腔還包括橫向位于所述第一波導(dǎo)組件和第二波導(dǎo)組件之間并從所述外殼的第一 縱向端延伸到所述外殼的第二縱向端的網(wǎng)狀襯底。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第二超聲變幅桿進(jìn)一步為U形，因而其包括 第一臂構(gòu)件和第二臂構(gòu)件，其中所述第一超聲變幅桿設(shè)置在所述第二超聲變幅桿的第一臂 構(gòu)件和第二臂構(gòu)件之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第二超聲變幅桿還配置為中空的圓柱形 狀，其中所述第一超聲變幅桿沿長(zhǎng)度方向設(shè)置在所述第二超聲變幅桿的圓柱形中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過(guò)用電流源電接觸所述第一超聲變幅桿的外 表面和所述第二超聲變幅桿的外表面產(chǎn)生電極電勢(shì)。
20.一種用于從水性流出物中除去化合物的方法，所述方法包括通過(guò)處理腔細(xì)長(zhǎng)外殼的至少一個(gè)輸入端口導(dǎo)入所述水性流出物，所述外殼包括縱向相 對(duì)端和內(nèi)部空間，所述外殼總體上還在至少一個(gè)縱向端封閉；以第一預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì)位于所述外殼內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第一 細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量并對(duì)其充電，并以第二預(yù)定超聲頻率和電極電勢(shì)對(duì) 位于所述外殼內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)超聲波導(dǎo)組件的第二細(xì)長(zhǎng)超聲變幅桿的外表面施加超聲能量 并對(duì)其充電，以從所述水性流出物中除去化合物，其中所述第一波導(dǎo)組件和第二波導(dǎo)組件 都獨(dú)立包括末端，其中所述第一波導(dǎo)組件的末端背對(duì)所述第二波導(dǎo)組件的末端；以及從所述外殼的至少一個(gè)輸出端口排出經(jīng)清潔的所述水性流出物。
全文摘要
公開了使用處理腔分離水性流出物中的化合物的方法。具體而言，處理腔使用超聲能量和電極電勢(shì)高效且有效地除去如紡織品流出物的水性流出物中的化合物。
文檔編號(hào)C02F1/36GK101801855SQ200880106832
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者E·C·小麥克勞, J·G·阿勒斯, J·G·麥克唐納, P·S·麥克尼科爾斯, P·W·拉斯馬森, R·A·詹森, S·羅夫斯, T·D·埃勒特 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司