專利名稱：利用人工光合作用對(duì)氣體污染物的中和的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種通過名為“SAFA”的人工光合作用自主系統(tǒng)(artificialphotosynthesis autonomous system)的氣體污染物中和系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
考慮環(huán)境污染問題的ー些技術(shù)和歷史方面是有益的。溫室效應(yīng)是最好的參考。縱觀本世紀(jì)，以及縱觀進(jìn)一歩全球エ業(yè)化，我們已見證了全球環(huán)境災(zāi)難，該災(zāi)難具有來自工業(yè)化進(jìn)程、人類及其衍生物(諸如運(yùn)輸及其他移動(dòng)源)的高水平污染物。上述事項(xiàng)已增加了大氣中的氣體自然濃度，并且增加了具有比自然產(chǎn)生的那些毒性更高的氣體。在這些氣體中，需要中和的是ー氧化碳(CO)、ニ氧化碳(C02)、含氯氟烴(CFC)、甲燒(CH4)、和ー氧化ニ氮(N2O)。 現(xiàn)有技術(shù)涉及物理或化學(xué)減少或防止氣體有毒廢物進(jìn)入大氣的系統(tǒng)或方法。迄今為止，已實(shí)施的大多數(shù)研究使用物理裝置以通過薄膜過濾顆粒，或者利用電擊使顆粒帶負(fù)電荷從而將其捕獲，或者他們僅使用噴射特定堿溶液(氨、尿素等等)的噴嘴，這些堿溶液通過化學(xué)反應(yīng)起特定氣體(氫或CO2)的催化劑作用，當(dāng)它們彼此反應(yīng)時(shí)會(huì)中和該氣體，因而將其轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的對(duì)環(huán)境危害較小的物質(zhì)。然而，該設(shè)備的生產(chǎn)和維護(hù)非常昂貴。不過，為了作為新穎的氣體污染物中和系統(tǒng)的似乎可信的參考，我們?cè)诒疚闹幸靡恍┰谥抢麌谣I(yè)產(chǎn)權(quán)局(INAPI)提出的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)。1995年獲得許可的專利No. CL38989涉及“具有液體洗滌液滴的氣體純化器，以氣體逆流(gases purifier having liquid wash drops, in counterflow of the gases,,其中氣體由逆流處理；并且使用一系列泵，從而使氣體在水性堿溶液中濺射。然而，在我們的發(fā)明中，不需要泵，僅需要?jiǎng)幽芎驼羝?。專利No. CL38227描述了“維持包含在內(nèi)燃機(jī)廢氣中的懸浮顆粒的過濾器(filterto retain suspension particles contained in the exhausts of internal combustionengines)”。在該情況下存在ー種用于顆粒材料的過濾器,其在處理中使用通過一系列連接金屬通道的水。我們的發(fā)明不僅是過濾器，而且是通過動(dòng)能和化學(xué)處理工作的氣體處理器。專利No. CL42130涉及“用于エ業(yè)煙窗中所有類型顆粒的濕式過濾器裝置，其包括渦輪提取器，其中并入過濾網(wǎng)，以及結(jié)合推進(jìn)器裝置和液體加熱器以及氣體冷卻器元件的過濾腔呈(wet filter device for all types of particles in industrial smokestackscomprising of a turbo extractor which incorporates a iiiter mesh, and nitrationchambers associated with impeller means and liquid heaters and gas coolerelements)”。在該情況下，我們了解另ー種過濾器，其通過氣體冷卻器和加熱器使用網(wǎng)捕獲大顆粒。這與我們發(fā)明的最初原理相反；即該處理在其運(yùn)行中是絕對(duì)自主；以及需要系統(tǒng)的內(nèi)部能量以產(chǎn)生人工光合作用現(xiàn)象。2002年獲得許可的專利No. CL41569描述了ー種“用于污染空氣的處理系統(tǒng)，包括用以捕獲空氣的站，用于累積氣體的腔室、具有浮網(wǎng)的處理排污通道以及注入水的灑水裝置、傾析殘余物的池、顆粒干燥器、和用以推進(jìn)排污水的泵(treatment system forcontaminated air comprising a station to capture air, a chamber for accumulatinggases, an initial decontamination tunnel with floating mesh and sprinklers fedby water, a pool to decant residues, a particle dryer, and a pump to push thedecontaminated water)”。這是使用水作為其處理基礎(chǔ)的另ー種系統(tǒng),但是僅能大規(guī)模地傾析空氣粒子，使其幾乎不能應(yīng)用。該專利僅作為參考列挙。2002年10月9日公開的智利專利申請(qǐng)No. CL01930-2001提及“化學(xué)機(jī)械方法，用于減少污染氣體，其具有第一洗滌步驟，該步驟利用由蒸餾水、碳酸氫鈉和尿素組成的化學(xué)溶液后兩種化合物的濃度分別為5-8%,然后是兩次以上的過濾步驟(chemical-mechanicprocess to reduce contaminating gases having a first wash step which uses achemical solution consisting of distilled water, sodium bicarbonate and urea:thelatter two compounds at concentration from 5-8% each, followed by two more stepsof filtration)”。在該申請(qǐng)中，使污染氣體和化學(xué)物質(zhì)在固定溫度下反應(yīng)。因此,該申請(qǐng)屬于來自現(xiàn)有技術(shù)Reducci0n Catalitica Selectiva (SRC)(選擇催化還原)的一組催化齊U。通過比較，我們的發(fā)明不利用外部化學(xué)試劑；其僅使用水蒸氣和氣體的動(dòng)能獲得氧。 2002年的專利申請(qǐng)No. CL00324-2002涉及“用于減少固定源或移動(dòng)源燃燒氣體污染物排放的方法，包括在多個(gè)流中分離所述氣體、通過冷卻降低氣體的溫度、使氣體經(jīng)受洗漆步驟、以及傾析顆粒物質(zhì)的步驟(method to decrease pollutant emissionsfrom stationary or mobile sources of combustion gases comprising the steps ofseparating said gases in multiple flows, decreasing the temperature of the gasesby cooling, subjecting the gases to a washing step, and decanting the particulatematerial)”。該申請(qǐng)由具有不同直徑的一系列鋁管構(gòu)成，受污染氣體穿過其中，同時(shí)噴射蒸餾水溶液，從而產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)。形式和作用原理完全不同；我們不使用單ー另外化學(xué)試劑或使用交錯(cuò)線性管執(zhí)行該處理。我們也發(fā)現(xiàn)專利No. CL 44552，該專利提及“用于純化發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的方法，其具有再循環(huán)氣體的安排，其中使用溫度數(shù)據(jù)和閥裝置調(diào)試控制裝置，以實(shí)現(xiàn)NOx和煤煙之間有利于過濾器冉生的關(guān)系(method to purify exhaust gases of an engine, with anarrangement to recirculate gases,wherein a control device is adapted usingtemperature data and a valve device, to achieve a relationship between NOx andsoot which is favorable for the regeneration of the filter)，，。該專利涉及車輛催化劑裝置，該裝置能夠由于氣體的再循環(huán)系統(tǒng)以及另一系列因素而產(chǎn)生NOx和煤煙的還原。我們的發(fā)明從以下意義上說不是催化劑或起相應(yīng)作用，即其為僅使用水蒸氣和動(dòng)能執(zhí)行氣體中和處理的系統(tǒng)。為了闡明我們的系統(tǒng)是唯一的，我們列舉兩個(gè)國際專利，其涉及相關(guān)方法和結(jié)果，更作為他們的最終結(jié)果和我們的(發(fā)明)之間的直接對(duì)比的參考。2009年11月18日公開的專利EP 2119490涉及“減少空氣污染的系統(tǒng)，包括用于液體減少重金屬、塵埃、花粉和顆粒形式的多環(huán)芳香烴的初始步驟，利用來自電解的氧在水中氧化輕質(zhì)烴的第二步驟，以及通過與無機(jī)碳酸鹽反應(yīng)將諸如CO2的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為碳酸遂鹽的弟三步驟(a system tnat reduces air pollution comprising an initial stepfor the liquid reduction of heavy metals, dust, pollen, and polycyclic aromatichydrocarbons in particle form, a second step of oxidation in water of lighthydrocarbons using oxygen from electrolysis,and a third step of transformationof chemicals such as C02 into bicarbonate by a reaction with inorganiccarbonates)”。該專利使用與伴隨物質(zhì)如碳酸鹽情況下的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生期望效果(該情況下為碳酸氫鹽)。其使用電解以從水中釋放氧，并且激活與某些烴的反應(yīng)。這與我們發(fā)明使用水蒸氣和動(dòng)能形成比較。通過我們的發(fā)明，動(dòng)能通過我們研發(fā)的人工光合作用進(jìn)程釋放氧。該歐洲申請(qǐng)中描述的設(shè)備包含三個(gè)連接在一起的不同部分。在我們的發(fā)明中，我們已改為包含兩個(gè)有益的(complimentary)結(jié)構(gòu)。其中之ー為水平圓柱結(jié)構(gòu)，而另一個(gè)為具有面向上的氣體出口的垂直圓柱結(jié)構(gòu)。我們也列舉2009年I月15日提交的專利申請(qǐng)US 2009/0016948A1，其描述“其減少大氣中的ニ氧化碳并產(chǎn)生碳用于后續(xù)用作燃料，更特別地，其涉及通過電解過程在適當(dāng)?shù)膲A金屬鹽流中分解大氣中二氧化碳以形成碳和氧的方法(it reduces atmosphericcarbon dioxide and produces carbon ior subsequent use as fuel and,morespecifically, refers to a dissolution process of atmospheric carbon dioxide in an adequate flow of alkali metal salt to form carbon and oxygen by anelectrolysis process)”。我們注意到,用于從CO2氧分離碳的物理和化學(xué)エ藝、使用的反應(yīng)物或催化劑(電極)都以和我們發(fā)明結(jié)果完全不同的結(jié)果告終。在專利2009/0016948 Al中，他們利用電解，從而通過具有在非常高的溫度(高于800攝氏度)鑄造的水銀的堿溶液而獲得氧。相反，我們使用動(dòng)能，從而產(chǎn)生本質(zhì)上類似于我們看到的光和作用處理的反應(yīng)。我們的方法的最終產(chǎn)物為氧和葡萄糖。能夠看出，列舉的參考沒有ー個(gè)存在關(guān)于我們所發(fā)明的氣體污染物中和系統(tǒng)的重要重合。在當(dāng)前市場(chǎng)和エ業(yè)水平上，存在不同類型的消除和顆粒物質(zhì)控制系統(tǒng)；這些系統(tǒng)包括慣性分離器(或旋風(fēng)分離器)、濕式剝離器(凈氣器(scrubber))、軟管系統(tǒng)和靜電除塵器(electrostatic precipitator)。然而,這些系統(tǒng)沒有一個(gè)考慮到氣體處理和加工。為了處理和加工氣體，僅存在對(duì)特定氣體的吸收系統(tǒng)。問題在于，它們要求大量投資，并且其僅用于ー些類型的エ業(yè)處理，諸如NOx或選擇催化還原。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中沒有ー個(gè)上述系統(tǒng)能夠像我們的發(fā)明一祥同時(shí)控制顆粒物質(zhì)并且處理氣體并且獲得相同收益。我們的發(fā)明能夠以低成本控制顆粒物質(zhì)并且處理氣體，同時(shí)在效率方面對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)加以改進(jìn)。我們能夠捕獲并且將有毒氣體轉(zhuǎn)化為具有最小氣味的更加無害的物質(zhì)。當(dāng)前存在于全球エ業(yè)市場(chǎng)的主要系統(tǒng)都針對(duì)減少顆粒物理。處于這些系統(tǒng)中的是靜電系統(tǒng)、凈氣器、旋風(fēng)分離器和袋式過濾器。然而，這些系統(tǒng)捕獲更具揮發(fā)性物質(zhì)的效力受限于可包含殘余顆粒物質(zhì)的物質(zhì)。對(duì)于成本，其根據(jù)效率變化。對(duì)于能夠捕獲99%顆粒物質(zhì)的那些系統(tǒng)，最昂貴的成本為初始投資以及維護(hù)成本。我們的發(fā)明的主要目標(biāo)在于捕獲和處理引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，溫室氣體由固定的污染源特別是C02、NOx和SO2產(chǎn)生。這些氣體來自于冶煉廠、發(fā)電廠、エ業(yè)用電爐以及大功率發(fā)電機(jī)組。所有的所述氣體是造成酸雨和全球變暖的主要原因。研究者已發(fā)現(xiàn)ー種新的氣體污染物中和系統(tǒng)，其中和有毒氣體組分，首先向大氣釋放較輕分子(氧)，并且將這些氣體部分轉(zhuǎn)化為能夠被釋放至環(huán)境的無害成分。

發(fā)明內(nèi)容
我們已設(shè)計(jì)ー種氣體污染物中和系統(tǒng)，其通過類似于自然光合作用過程的利用物理-化學(xué)原理的化學(xué)共生或分子熔合過程而處理有毒組分，從而產(chǎn)生氧和無害液體廢物。我們的發(fā)明涉及ー種人工光合作用系統(tǒng)，其中和來自任何類型的燃燒的有害成分(元素，elements)，因而減小氣體的初始體積和壓力。這通過經(jīng)分子或氣體共振(resonance)原理的氣體加速再循環(huán)(accelerated recirculation)產(chǎn)生的動(dòng)能完成。物理和化學(xué)過程，然后釋放氧和無害液體物質(zhì)。本系統(tǒng)由通過管連接的主腔室(main chamber)和ニ級(jí)腔室(secondary chamber)組成。主腔室由以下部件組成·主進(jìn)氣管和氣體出ロ ；·管,其具有允許蒸汽與蒸汽幕(steam curtain)通過的噴嘴； ·推進(jìn)器(propeller),其位于主腔室的內(nèi)部； 第一柔性管，其位于主腔室的上側(cè)并且從頂面離開。其在氣體的主進(jìn)ロ再結(jié)合(rejoin)主腔室。主腔室具有至少兩個(gè)另外的柔性管，其離開主腔室的側(cè)面； 電動(dòng)馬達(dá)(electric motor),從而提取(抽取,extract)氣體,其允許通過柔性管進(jìn)入氣體壓カ；·液體廢物排出管，其位于主腔室內(nèi)部的底部上； 一個(gè)用于經(jīng)處理氣體的排氣管(排出管，exhaust duct)，其位于腔室后部，其通過到主腔室的管連接ニ級(jí)腔室；ニ級(jí)腔室由以下部件組成 進(jìn)ロ氣體管(進(jìn)氣管)，其來自主腔室，以及氣體管出口(gas duct outlet)，其位于上端(upper end)；·多個(gè)泡沫単元，泡沫単元被連接在一起，并且泡沫単元的每個(gè)接頭(接ロ，junction)都具有穿孔招箔以及具有高吸收度的聚酯纖維織物(cloth)； 大功率離心提取器(high powered centrifugal extractor),其促進(jìn)位于ニ級(jí)腔室的上端外部的氣體出口；·液體廢物排出管，其位于ニ級(jí)腔室的底部，允許清除液體。本發(fā)明也涉及ー種中和來自任何類型的燃燒的有害成分的人工光合作用方法，其通過經(jīng)分子或氣體共振原理的氣體加速再循環(huán)產(chǎn)生的動(dòng)能，減小氣體的初始體積和壓力。然后依靠物理和化學(xué)過程，隨同無害物質(zhì)一起釋放氧。它們由以下步驟組成i )步驟ー來自污染源的氣體進(jìn)入主腔室并且氣體團(tuán)(gaseous mass)接觸蒸汽幕。然后，氣體偏轉(zhuǎn)(deflect)并且緩慢向下移動(dòng)至內(nèi)部推進(jìn)器。隨后，氣體通過外部馬達(dá)吸入管中，氣體團(tuán)朝著柔性管移動(dòng)，在該點(diǎn)，氣體團(tuán)被引回至主腔室，允許氣體連續(xù)再循環(huán)。這樣做的原因是產(chǎn)生引起氣體團(tuán)可溶于水蒸氣的能量負(fù)荷(energy charge)。ii)步驟ニ 通過在再循環(huán)過程中獲得的動(dòng)能，允許氣體彼此與其化學(xué)成分(chemical elements)結(jié)合。在主腔室的圓形壁(circular wall)獲得的化合物濃縮并沉淀，然后沉積在主腔室的底部。iii)步驟三來自第一步驟的經(jīng)能量處理的氣體(energetically treated gases)進(jìn)入ニ級(jí)腔室，促進(jìn)氣體的物理和化學(xué)作用，其中其類似成分被提取到一起，釋放氧。所述氧在高性能離心提取器的幫助下，與氣體廢物一起向外朝著ニ級(jí)腔室的外部輸出釋放，捕獲在該過程中獲得的液體殘余物，并且最后依靠位于ニ級(jí)腔室底部的活塞(開關(guān)，stopcock)清除液體殘余物。受污染氣體的中和過程由下文描述的兩個(gè)主要特征組成I.-基本物理-機(jī)械作用。在第一階段，氣體污染物進(jìn)入處理器或主腔室，其中發(fā)生混合并且存在氣體熔合(fusion).主腔室被氣密密封。氣體通過外部離心提取器進(jìn)入主腔室。一旦氣體進(jìn)入系統(tǒng)的主腔室，它們首先面對(duì)至少為100° C的飽和水蒸汽幕。然后，氣體接觸凹的推進(jìn)器葉片(concave propeller blade),該葉片具有等于氣體主進(jìn)入管直徑的直徑,其起閘(brake)的作用，并且擴(kuò)散進(jìn)入的氣體。一旦氣體處于主腔室的內(nèi)部，它們就與被噴射或噴霧到主腔室中的飽和水蒸汽混 合。通過形成蒸汽幕的噴嘴管噴射或噴霧飽和水蒸汽。噴嘴管位于主腔室的底部。在該步驟中，噴射或噴霧飽和水蒸汽的該機(jī)構(gòu)也有助于降低氣體溫度。在第二步驟中，已和水蒸汽混合的氣體進(jìn)入三波紋鋁柔性管，其為外部主腔室的兩倍長度。主柔性管位于主腔室的頂部，并且兩個(gè)管位于主腔室的側(cè)面上。在主腔室的頂部，存在附接至上部主管的電動(dòng)馬達(dá)。在本方法的第二步驟中，經(jīng)加速的氣體再循環(huán)，從通過發(fā)生在柔性管中的同心離心作用而由氣體顆粒釋放的動(dòng)能產(chǎn)生一類“氣體或分子共振”。這是當(dāng)經(jīng)加速的空氣能夠有效和快速地與氣體混合和濃縮的情況。來自進(jìn)ロ氣體的壓カ(其能夠從I變化至“X”巴)下降，因而指示系統(tǒng)正在處理污染物。通過再循環(huán)氣體的過程，氣體溫度關(guān)于原始輸入的溫度降低至少10° C，并且這些氣體的原始?jí)亥斎虢档鸵话突蚋佟ｋS著溫度降低，提高了本方法中包含的物理和化學(xué)反應(yīng)的效力，該反應(yīng)將氣體團(tuán)轉(zhuǎn)化為液體團(tuán)(liquid mass)，后者隨后通過重力落至主腔室的底部。在本方法的第三步驟中，在密封圓柱裝置中產(chǎn)生可滲透過濾器，其中被處理的氣體以濕氣過飽和，并且濕氣覆蓋每個(gè)內(nèi)部過濾器，其中執(zhí)行飽和水蒸汽的轉(zhuǎn)化。其結(jié)合ニ級(jí)腔室中所含的每個(gè)塑料泡沫過濾器的全部暴露表面，因此使得物理-化學(xué)過程更有效。進(jìn)入ニ級(jí)腔室的氣體溫度低于進(jìn)入主腔室的氣體進(jìn)ロ的原始溫度。該氣體富含濕氣，并且具有正或負(fù)能荷，其很大程度上都被捕獲并且中和。這允許釋放氧分子。2.-物理化學(xué)ニ級(jí)作用首先，該復(fù)合作用(composite action)一始于第一步驟并且在第三步驟中完成一為物理作用。在ニ級(jí)作用中，涉及三個(gè)主要因素腔室內(nèi)的溫度、腔室的內(nèi)部壓力、以及氣體和水蒸汽的濕度。該作用通過同時(shí)結(jié)合原子較小密度(或較輕)物質(zhì)以及在表觀鏈反應(yīng)(apparentchain reaction)中將顆粒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為較重物質(zhì)。這主要是由于在第二步驟中開始的分子或氣體共振處理。可能存在對(duì)更敏感分子諸如碳、氮和硫的離子電荷(正或負(fù))。這些分子被吸引到塑料泡沫過濾器，后者被連續(xù)和永久地安裝在主和ニ級(jí)腔室兩者中。能量負(fù)載氣體分子在蒸汽存在的情況下促進(jìn)氣體的化學(xué)反應(yīng)，從而形成更穩(wěn)定的分子鍵。在該反應(yīng)中，存在不同的中性化合物(諸如較小程度的碳酸氫鹽和硫酸鹽)，這使得主要污染物(諸如co、co2、nox以及SO2)更易于溶解。然后將污染物從主要為氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，并且然后一旦干燥，它們就變?yōu)楣虘B(tài)，形成碳酸氫鹽、硫酸鹽或葡萄糖(比剰余的殘留物百分比更大)以及可能的淀粉和纖維素分子。簡(jiǎn)單地說，存在將氣體轉(zhuǎn)化為比其自然狀態(tài)更大分子量元素的原子成鍵效應(yīng)(形成葡萄糖分子以及可能的淀粉和纖維素)。該機(jī)構(gòu)將更大分子量的元素和更致密的分子結(jié)構(gòu)沉淀至內(nèi)部處理區(qū)。這也有助于系統(tǒng)更有效地吸收和捕獲更低分子量以及必然更易揮發(fā)的物質(zhì)，但是其始終留有游離氧分子，從而產(chǎn)生結(jié)合各種穩(wěn)定化學(xué)化合物(碳、氮、氫、硫等)的化學(xué)反應(yīng)。所述簡(jiǎn)單化學(xué)化合物被轉(zhuǎn)化為具有更高分子量和更密分子結(jié)構(gòu)的更完全化學(xué)元素。結(jié)果，所述處理游離氧分子，因而釋放比在本方法第一步驟最初引入的更大百分比的氧(與進(jìn)入和離開系統(tǒng)的氣流相比)。該方法很大程度上類似于自然光合作用，因?yàn)槭褂肅O2和H2O以產(chǎn)生液體葡萄糖，并且在該處理的最后釋放大量純氧。從富葡萄糖碳鍵不能獲得或衍生來自于不同于CO2的氣體的其他化學(xué)化合物的形成，而是取決于分子等價(jià)氣體(例如，與H2O結(jié)合，SO2包含其他分子)獲得。 根據(jù)從下文詳細(xì)實(shí)例獲得的結(jié)果，能夠注意到，我們發(fā)明的系統(tǒng)能夠浄化和降低氣體的壓カ和原始體積，將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為與最初進(jìn)入系統(tǒng)的物質(zhì)相比毒性較小的化合物。這引起分子分解，可能由干-如上所迷-分子或氣體共振原理以及其中釋放的動(dòng)能，通過類似元素形成新原子鍵，改變化合物的原始分子組成。我們發(fā)明的系統(tǒng)的效力是這樣的，即經(jīng)處理的液體也具有抑制(中和，neutralize)出現(xiàn)細(xì)菌微生物的特征,這防止在系統(tǒng)內(nèi)形成銹菌(rust)或其他細(xì)菌叢。使系統(tǒng)工作的實(shí)現(xiàn)和其他有毒氣體的水蒸汽分子共生的理論-科學(xué)原理是獨(dú)特的并且在世界上是唯一的，并且在本專利申請(qǐng)時(shí)，其不與大學(xué)或本領(lǐng)域?qū)I(yè)中心當(dāng)前正在研究的任何物理-化學(xué)過程平行。我們的發(fā)明實(shí)現(xiàn)了類似于光合作用的分子變化，但是代替使用光能，而是使用動(dòng)能和分子共振或氣體共鳴(gas resonant),以實(shí)現(xiàn)相同現(xiàn)象。將其稱為人工光合作用。我們的發(fā)明由經(jīng)設(shè)計(jì)執(zhí)行中和氣體污染物的過程的裝置組成。該裝置由兩個(gè)結(jié)構(gòu)組成，即通過不銹金屬圓管或由塑料聚合物制成的其他材料連接在一起的主腔室和ニ級(jí)腔室。


為了更好地例證本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，我們已包括了下文所述的三個(gè)附圖圖A :該圖示出主腔室的側(cè)面縱向剖視圖。圖B :該圖示出主腔室的上部縱向剖視圖。圖C :該圖示出ニ級(jí)腔室的側(cè)面縱向剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖A示出主腔室(I )，其為適合其功能的不銹金屬或塑料聚合物圓柱形狀。主腔室的內(nèi)表面涂有鋼材料或聚合物塑料，以促進(jìn)飽和蒸汽的傾析(移注，decantation)。在主腔室的外部，存在三個(gè)柔性管(2)，其由具有凹的內(nèi)部浮雕的塑料或鋁制成。第一柔性管離開主腔室(I)的頂部。兩個(gè)其他柔性管(2)從主腔室(I)的每ー側(cè)出現(xiàn)。每個(gè)柔性管(2)都在管中終止，其在約與腔室中心等距的點(diǎn)被附接至主腔室的入口的管(3)。離開主腔室的柔性管由塑料或鋁制成，并且具有包括半圓形凹面的齒狀內(nèi)部，并且流進(jìn)進(jìn)氣的主管(4)。氣體所進(jìn)入的主管(4)具有截錐形狀；該管的最終內(nèi)部直徑為外部直徑進(jìn)ロ的兩倍寬，因而促進(jìn)將主腔室內(nèi)的廢物液體排出。主柔性管的直徑等于主腔室內(nèi)部直徑的15%-20%，并且橫向(lateral)柔性管的直徑等于主腔室內(nèi)部直徑的10%。柔性管(flexible tube)具有齒狀表面，其在相應(yīng)于每個(gè)柔性管的內(nèi)部直徑的5%的折疊之間具有間隔，以及相應(yīng)于每個(gè)管的直徑的2. 5%的高度。其位于主腔室的兩側(cè)上，彼此等距。管(duct) (3)接觸管(tube);它們被同時(shí)連接至每個(gè)柔性管(2)。管(3)位于有毒氣體的主入口，其中發(fā)生再循環(huán)。有毒氣體的入ロ也容納入ロ主管(4)，其中通過外部提取 器將有毒氣體引入主腔室。一旦處于主腔室內(nèi)，就由推進(jìn)器(5)接收氣體，該推進(jìn)器(5)具有起氣體的主屏蔽作用的凹法蘭(concaveflange)，引起氣體降低其濃度和方向。位于主腔室中心的推進(jìn)器(5)具有凹法蘭，并且使用進(jìn)入氣體的カ旋轉(zhuǎn)，并且因而產(chǎn)生朝向主腔室內(nèi)壁的混合氣體偏離。由于慣性力(inertialforce)，氣體被引導(dǎo)至主腔室的后部，其中氣體經(jīng)歷系統(tǒng)的第一過濾步驟，該系統(tǒng)由密度為25K/m3并且至少為IOcm厚的膨脹聚氨酯泡沫塑料泡沫板，以及位于主腔室(I)的后部末端
(6)的穿孔鋁板或片組成。氣體被轉(zhuǎn)向至主腔室壁，解決該慣性力和本方法的離心特性的影響，朝向每個(gè)柔性管(7)的入口，其中氣體溫度降低并且由于在每個(gè)柔性管中產(chǎn)生的離心效果而結(jié)合在一起，其也受柔性管的形狀以及通過位于主柔性管(7)的進(jìn)ロ的電動(dòng)提取器馬達(dá)(8 )促進(jìn)。電動(dòng)提取器馬達(dá)(8 )允許氣體與水蒸汽混合，然后將它們通過三個(gè)柔性管弓I回主腔室中，產(chǎn)生氣體的連續(xù)循環(huán)。如果制作模型要求如此，也能定位電動(dòng)提取器馬達(dá)在另兩個(gè)柔性管上，其中最大提取功率的馬達(dá)位于更寬和更高的柔性管上，而另兩個(gè)馬達(dá)具有主馬達(dá)的一半提取功率。它們能夠位于其他柔性管出口的主腔室側(cè)面上，以便提高再循環(huán)處理。裝置的主腔室的圓柱結(jié)構(gòu)以漏斗型末端截錐形式(10)終止。末端截錐形式(10)引起經(jīng)處理氣體以更大的カ進(jìn)入第二裝置結(jié)構(gòu)或ニ級(jí)腔室，這引起經(jīng)處理氣體沉降(沉淀，settle)在裝置的第一結(jié)構(gòu)或主腔室中。此外，在主腔室的內(nèi)部底部中，系統(tǒng)具有包括活塞的排出管(evacuation pipe) (11),其用于排出所述方法產(chǎn)生的在該點(diǎn)為液態(tài)的經(jīng)處理的物質(zhì)。圖C中所示的ニ級(jí)結(jié)構(gòu)或ニ級(jí)腔室(2)由抗腐蝕金屬或塑料聚合物制成，并且也具有包括截維末端的圓柱形狀。在~■級(jí)腔室(12)的起始部分，存在一系列泡沫單兀(13),其被用作飽和水蒸汽的轉(zhuǎn)換器，以及被用作來自主腔室的濕氣體的吸收器，以及作為過濾器，從而保留污染物。ニ級(jí)腔室在至少IOcm厚度上具有至少5個(gè)塑料泡沫単元，以及密度為25K/m3 (千克/立方米)。泡沫由迄今為止使用和測(cè)試最好的化合物膨脹聚氨酯制成，這是因?yàn)槠涓弑３秩萘亢臀?。塑料泡沫單元轉(zhuǎn)化來自主處理的飽和蒸汽，其中水被穿過泡沫的暴露表面粘附，促進(jìn)上述物理-化學(xué)處理以及氣體過濾。泡沫単元由薄穿孔鋁片(14)分隔，后者覆有位于塑料泡沫単元(13)的每個(gè)間隙(gap)之間的聚酯纖維。在許多泡沫單元(13)之前，在ニ級(jí)腔室的底部，存在金屬網(wǎng)(15)或金屬聚合物網(wǎng)，當(dāng)將ニ級(jí)腔室關(guān)于主腔室垂直安裝時(shí)，該網(wǎng)用于支撐泡沫単元(13)以及薄穿孔鋁片(14)的重量。ニ級(jí)腔室具有氣密結(jié)構(gòu)。ニ級(jí)腔室的外部下部具有來自主腔室的進(jìn)ロ氣體的管(16)。取決于ニ級(jí)腔室的位置，該管(16)能夠豎直或受約束(curbed)，連接主腔室和ニ級(jí)腔室。ニ級(jí)腔室的上端具有高性能離心提取器(17)。ニ級(jí)腔室的兩個(gè)末端中的每個(gè)末端都具有由耐腐蝕金屬或塑料聚合物制成的截錐結(jié)構(gòu)。下部末端(18)的結(jié)構(gòu)促進(jìn)氣體的混合和壓カ進(jìn)入，并且上端結(jié)構(gòu)
(19)允許氣體離開。上端結(jié)構(gòu)(19)具有稍微比下部末端寬的排出開ロ。連接主腔室和ニ級(jí)腔室的管(16)具有允許該步驟產(chǎn)生的液體或液體廢物在塑料泡沫未將其吸收時(shí)排出的排出管(20)。本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例一旦處于主腔室的內(nèi)部，被中心推進(jìn)器(5)偏轉(zhuǎn)的氣體就與飽和水蒸汽混合，后者被在不超過100° C的溫度，以及取決于氣體濕度在通常為I和3巴之間的壓力下噴射或噴霧到主腔室中。為了促進(jìn)降低氣體溫度的處理，以及幫助中和與釋放氧，氣體穿過噴嘴管
(9)，其在不超過100° C的溫度下形成高濃度濕氣的蒸汽幕。噴嘴管(9)處于系統(tǒng)的主腔室(I)的入口處。噴嘴管(9)被附接至噴霧器(蒸發(fā)器，vaporizer)，后者位于主腔室的內(nèi)部或外部。
加速再循環(huán)處理中的壓カ降低至lKg/cm2或I巴的水平。這指示系統(tǒng)正在處理污染物。到截錐形的主管(4)的氣體的進(jìn)ロ溫度通常在50° C至100° C之間，但是一旦氣體通過再循環(huán)處理再次進(jìn)入主腔室，氣體的溫度就劇烈下降，降至溫度為39° C至42° C之間(取決于氣體的輸入溫度)。在該實(shí)例中，進(jìn)ロ氣體的溫度為55° C。在最佳性能中，在主腔室內(nèi)部,柔性管的內(nèi)部再循環(huán)溫度為約45° C。我們研發(fā)的系統(tǒng)能夠吸收超過進(jìn)入的全部氣體的90%以及顆粒物質(zhì)的99%。我們能夠在以下實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證該系統(tǒng)的效力。在Ihp (746瓦持)以汽油運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的排氣管出ロ，系統(tǒng)運(yùn)行超過兩個(gè)小時(shí)，獲得CO2和CO實(shí)際降低90%，NOx降低約62%，而氧從8%提高至19. 7%。我們?cè)谳斎胩幱^察到，存在明顯的體積壓力，即體積壓カ進(jìn)ロ 601/min，獲得約5至11/min的體積輸出壓力。本文所記錄的所有測(cè)量值都以相對(duì)于系統(tǒng)的氣體進(jìn)口和出口的百分比表示。執(zhí)行的測(cè)試驗(yàn)證了我們的發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)18. 5%至19. 7%的輸出，而一旦氣體穿過裝置，在燃燒處理后，相對(duì)于釋放的氧，進(jìn)入系統(tǒng)的氧的百分比實(shí)際提高超過250%。因此，我們發(fā)明的裝置和方法將最終實(shí)現(xiàn)完全可呼吸氣體的百分比。當(dāng)將相同的系統(tǒng)耦合或附接至用于連續(xù)運(yùn)行的兩個(gè)或更多該類型裝置吋，該結(jié)果明顯提高?？赡艿氖?，在結(jié)合時(shí)我們能夠在世界上產(chǎn)生第一閉環(huán)燃燒，其中部分由該裝置產(chǎn)生足夠的氧，而不以另外有害氣體污染大氣?，F(xiàn)在我們將詳細(xì)描述被稱為人工光合作用的自主系統(tǒng)或SAFA的本發(fā)明的每個(gè)部分，從而明確限定我們對(duì)本發(fā)明中涉及的系統(tǒng)和方法而形成的每個(gè)權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種中和來自任何類型的燃燒的有害成分的人工光合作用系統(tǒng)，其通過經(jīng)分子或氣體共振原理的氣體加速再循環(huán)的動(dòng)能減小氣體的初始體積和壓力，然后通過物理和化學(xué)過程釋放氧和無害液體物質(zhì)，其中所述系統(tǒng)由通過管連接的主腔室和二級(jí)腔室組成，其中所述主腔室包括 -氣體主進(jìn)口管和氣體出口管； -管，具有允許蒸汽以蒸汽幕的形式通過的噴嘴； -推進(jìn)器，位于所述主腔室的中心； -第一柔性管，位于所述主腔室的上側(cè)且離開所述主腔室的頂面，并在氣體的主入口再結(jié)合所述主腔室，所述主腔室具有離開所述主腔室側(cè)面的至少兩個(gè)另外的柔性管； -電動(dòng)馬達(dá)，以提取氣體，允許加壓氣體進(jìn)入所述柔性管； -液體廢物的排出管，位于所述主腔室內(nèi)的底部； -一個(gè)用于經(jīng)處理氣體的排氣管，位于所述腔室的后部，其通過管將所述主腔室連接至所述二級(jí)腔室； 所述二級(jí)腔室包括 -用于來自所述主腔室的氣體的進(jìn)口以及位于上端的氣體出口管； -多個(gè)泡沫單元,所述多個(gè)泡沫單元被連接在一起,并且泡沫單元的每個(gè)接頭具有穿孔鋁片和具有高吸收度的聚酯纖維織物； -大功率離心提取器，其促進(jìn)位于所述二級(jí)腔室上端外部的氣體輸出； -液體廢物的排出管，所述排出管允許位于所述二級(jí)腔室的底部的流體輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述主腔室為圓柱形并且具有截錐形末端漏斗，以及截錐形氣體進(jìn)口管，其由適合于溫度的耐腐蝕金屬或特殊塑料制成，所述主腔室的內(nèi)表面涂有鋼或塑料聚合物，從而促進(jìn)飽和蒸汽氣體的傾析，其在將所述主腔室連接至二級(jí)腔室的直的或彎曲鋼管中終止。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中來自所述主腔室的柔性管由塑料或鋁制成，具有流入氣體主入口的齒狀凹半圓形內(nèi)部，兩個(gè)柔性管以離氣體污染物的進(jìn)口管相等的距離離開所述主腔室的每個(gè)外側(cè)，通過以相等距離被附接至具有截錐形狀的主氣體進(jìn)口管的鋼管或塑料聚合物將所述柔性管附接至所述主腔室。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述主腔室具有管，所述管具有位于所述主腔室底部的噴嘴，其允許蒸汽通過，并且被附接至噴霧器。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述推進(jìn)器由凹的金屬或塑料葉片制成，并且以進(jìn)口氣體的動(dòng)力運(yùn)行，其中推進(jìn)器緊鄰并位于噴嘴管后。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述二級(jí)腔室為圓柱形，并且具有漏斗型截錐末端，其由耐腐蝕金屬或塑料制成，并且是氣密的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述二級(jí)腔室具有至少5個(gè)至少為IOcm高并且密度為25K/m3 (千克每立方米)的塑料泡沫單元，所述泡沫單元由膨脹聚氨酯制成，并結(jié)合在一起，每個(gè)接頭具有穿孔鋁片，所述穿孔鋁片用作所述聚氨酯泡沫的支撐體，并且所述鋁片之間存在高吸收等級(jí)的聚酯纖維薄層，在所述泡沫單元前面，在所述二級(jí)腔室的底部，存在當(dāng)(相對(duì)于所述主腔室)垂直使用所述二級(jí)腔室時(shí)承載所述泡沫單元和所述鋁片的重量的金屬網(wǎng)或耐腐蝕塑料聚合物。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述主腔室的后部還包括具有至少IOcm厚以及密度為25K/m3的膨脹聚氨酯塑料泡沫板以及穿孔鋁片。
9.一種中和來自任何類型的燃燒的有害成分的人工光合作用方法，通過經(jīng)分子或氣體共振原理的氣體加速再循環(huán)的動(dòng)能減小氣體的初始體積和壓力，然后通過物理和化學(xué)過程釋放氧和無害液體物質(zhì)，其中所述方法包括以下步驟 i)第一步驟包括來自污染源的氣體進(jìn)入所述主腔室并且接觸蒸汽幕；所述氣體偏轉(zhuǎn)并通過內(nèi)部推進(jìn)器緩慢向下移動(dòng)；通過外部提取器馬達(dá)吸入所述氣體，將氣體團(tuán)傳送至所述柔性管，并且將所述氣體弓I回至所述主腔室并允許氣體再循環(huán)； ii)第二步驟包括通過在所述再循環(huán)過程中獲得的動(dòng)能將氣體彼此與其相關(guān)化學(xué)成分結(jié)合；濃縮并沉淀在所述主腔室的圓形壁上獲得并沉積在所述主腔室底部的化合物； iii)第三步驟包括在第一步驟中經(jīng)能量處理的氣體進(jìn)入所述二級(jí)腔室；氧與氣體廢物一起從所述二級(jí)腔室的外部輸出向外釋放，捕獲在所述方法中獲得的液體殘余物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述第一步驟中，來自所述污染源的氣體進(jìn)入在高于50° C溫度下的所述主腔室，由位于所述二級(jí)腔室外部的離心提取器的吸力促進(jìn)所述氣體的進(jìn)入。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一步驟中，所述氣體團(tuán)在不超過100° C的溫度以及I至3巴的壓力下接觸飽和蒸汽幕。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一步驟中，所述氣體偏轉(zhuǎn)并且通過凹葉片的內(nèi)部推進(jìn)器緩慢向下移動(dòng)，所述推進(jìn)器通過進(jìn)入所述主腔室的氣體的動(dòng)態(tài)力移動(dòng)，因而產(chǎn)生一系列離心波，所述離心波驅(qū)動(dòng)所述氣體混合物至所述主腔室的內(nèi)壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一步驟中，所述氣體通過位于所述主腔室頂部的提取器馬達(dá)吸入，其允許將所述氣體團(tuán)朝所述柔性管傳送，其中通過在所述柔性管內(nèi)產(chǎn)生的離心作用和動(dòng)力混合所述氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一步驟中，被傳送至所述柔性管的所述氣體通過離心作用和動(dòng)力混合，因而產(chǎn)生在小于I巴壓力下的所述氣體的低壓，所述主腔室中的再循環(huán)氣體壓力為約I巴；所有的所述方法被稱為分子或氣體共振。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第二步驟中，所述氣體彼此之間以及和其相關(guān)化學(xué)成分的結(jié)合將氣體轉(zhuǎn)化為更大分子量和分子結(jié)構(gòu)的分子，諸如葡萄糖并且最終為淀粉和纖維素。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第三步驟促進(jìn)彼此之間以及與其相關(guān)成分吸引的氣體的化學(xué)和物理作用，因而釋放氧；通過用作飽和蒸汽到水的轉(zhuǎn)換器和吸收器的膨脹聚氨酯泡沫單元促進(jìn)所述化學(xué)和物理反應(yīng)；以及與在所述二級(jí)腔室中形成過濾器單元的鋁片和聚酯纖維一起過濾污染氣體。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第三步驟中，將氧和氣體廢物一起向外釋放，釋放的氣體廢物流不超過來自污染源的原始進(jìn)入氣體流的十分之一，由于高性能的離心提取器，將氧和氣體廢物一起釋放到所述第二腔室的外部成為可能。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至17任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第三步驟中，在該方法中捕獲的液體殘余物主要為葡萄糖，以及分子富含碳鍵的其他化學(xué)化合物(淀粉和可能的纖維素)，通過位于所述二級(jí)腔室的底部的活塞清除捕獲的液體廢物。
19.根據(jù)權(quán)利要求9至18任一項(xiàng)所述的方法，其中可通過位于所述主腔室的底部的活塞清除在所述主腔室獲得的主要液體殘余物，并且可將該殘余液體中所含的葡萄糖(淀粉和纖維素)傾析而用于商業(yè)目的。
20.根據(jù)權(quán)利要求9至19任一項(xiàng)所述的方法，其中所述腔室內(nèi)的溫度平均高于40°C，并且所述氣體用濕氣飽和，被噴霧至蒸汽幕的水蒸汽具有100° C的最高溫度以及小于3巴的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于中和來自任何類型的燃燒的有害成分的人工光合作用系統(tǒng)和方法，通過根據(jù)分子共振或氣體共振原理的氣體加速再循環(huán)產(chǎn)生的動(dòng)能減小氣體的初始體積和壓力，以便然后通過物理和化學(xué)工藝釋放氧和無害液體物質(zhì)。所述系統(tǒng)包括具有主氣體進(jìn)口和氣體流出管的主腔室，所述主腔室包括管，具有布置在所述主腔室的下部中的噴嘴，使得蒸汽以蒸汽幕的形式通過；推進(jìn)器；柔性管，從所述主腔室突出并且連接至所述主氣體進(jìn)口；電動(dòng)馬達(dá)，用于氣體提取，使得氣體能夠朝所述柔性管加壓流入；排出管，將所述主腔室連接至二級(jí)腔室，所述二級(jí)腔室包括用于來自所述主腔室的氣體的進(jìn)管以及布置在所述二級(jí)腔室的上端的氣體流出管，所述二級(jí)腔室包括多個(gè)塑料泡沫連接單元，包括處于每個(gè)單元的連接點(diǎn)的穿孔鋁片；大功率離心提取器，處于所述二級(jí)腔室的上端的外部；以及管，用于排出所述液體殘余物，被布置在所述主腔室和所述二級(jí)腔室的下部。
文檔編號(hào)B01D47/06GK102753249SQ201180006446
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者讓·保羅·奧利格爾·岡薩雷斯, 路易斯·文森特·岡薩雷斯·波塔萊斯 申請(qǐng)人:馬斯特瑞達(dá)股份公司