用光活化半导体灭活分散在气体介质中的生物制剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法，该方法包括用光活化半导体（尤其是光活化氧化钛）处理所述气流的步骤。本发明专利技术还涉及用于实施所述方法的设备，以及用于净化包含有害、有毒或致病生物制剂（如细菌）的气体介质的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含生物物种的气体介质的净化，尤其是被细菌或病毒污染的空气的处理。
技术介绍
在涉及气流输送的许多领域中会发现可被证实为或多或少长期有害或有毒的悬浮态生物物种。例如，尤其可以提及气候控制系统的空气或来自通风冷却塔的空气，其中含有悬浮的水细小滴(气溶胶)，该细小滴中可能含有有害细菌如军团菌(Legionella)属的哪些细菌，如能够引起军团菌病的嗜肺军团菌(legionella pneumphilia)。被污染的气流的另一个实例是在医院内循环的空气气流，其会携带能够导致医院感染的病毒或细菌。更一般地来说，存在于任何限定环境中的空气或具有高人口密度的环境中的空气都会携带或多或少量的细菌、病毒或孢子类的生物物种，这些生物物种都是希望被去除的。目前，为了进行此类污染气体介质的净化，提出的大部分解决方案都需要相对昂贵和/或复杂的实施程序，且它们通常也不足够有效。在这方面，目前已经提出了用于气流过滤的系统。特别是由于其设法俘获的生物物种通常都非常小，因此这类过滤系统通常具有高成本。此类过滤系统还有一个缺点就是需要较经常地进行更换。除过滤系统之外，还提出了其它用于处理气体介质的方法，如热处理或化学消毒剂处理。但这些方法是不利的，因为它们通常意味着在处理操作期间所涉及的区域是不可用的。此外，某些生物物种(尤其是嗜肺军团菌的某些菌种)被发现对此类热或化学处理操作有抵抗性。近来，特别是在专利申请WO 97/09703和EP 978690中描述了通过与在UV下活化的光催化剂接触来消灭微生物的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于处理上述气流的方法，该方法是低成本的，易于实施并与目前已知的净化方法等效或更加有效。为此目的，根据第一方面，本专利技术涉及一种用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法，该方法包括使所述气体介质与光活化半导体材料在反应器中接触的步骤，该反应器的内表面包括以围绕线的螺旋形式布置的多个突出部分(saillie)，所述光活化半导体材料以在所述反应器的内表面上，至少在所述突出部分上的沉积物的形式使用。优选地，用于此目的的光活化半导体材料是光活化氧化钛(oxyde de titane)。根据一个特别有利的实施方案，本专利技术的方法在一种设备中进行，该设备包括(i)所述反应器，这种反应器包括-内表面，该内表面界定沿着线延伸的通道，所述内表面包括以围绕所述线的螺旋形式布置的多个突出部分，-适于将包含分散的生物制剂的气体介质引入该通道中的入口，和-适于在处理后排出介质的出口，所述反应器包括沉积在其内表面的突出部分上的所述半导体材料沉积物，和(ii)所述半导体材料沉积物的辐照装置，该装置在包含生物制剂的气体介质的存在下光活化沉积的半导体材料。本专利技术人现在已经证明，在反应器内表面以螺旋方式布置的突出部分上的光活化TiO2类型的半导体材料沉积物能够以特别有效的方式灭活生物制剂。反应器内表面上突出部分的存在尤其具有增加反应器内表面积的优点，这使得能够增加氧化钛类型的半导体材料与气体介质中的生物制剂之间的交流表面。而且，这些突出部分还进一步允许更大量的氧化钛类型的半导体材料沉积在反应器的内表面上。因此，例如当半导体材料的沉积通过在该反应器的内表面上沉积该材料的颗粒分散体并且之后进行干燥来进行时(在实践中情况常常如此)，突出部分的存在会导致表面“粗糙度”，这会增加可沉积在反应器内表面上的氧化钛类型的半导体材料的量。此外，上述突出部分的存在还允许整个气流与存在于反应器内表面上的氧化钛接触，尤其是通过在反应器内部形成湍流状态(或至少为非层流状态)，这进一步提高了生物制剂和光活化氧化钛接触的可能性。此外，该突出部分以螺旋形式的特定布置使得能够限制反应器内部的摩擦损失(pertes de charge)，同时保持高水平的气流中的生物制剂与光活化氧化钛的接触可能性。事实上，本专利技术人现在已经证明，反应器内表面上的突出部分的这种围绕线的螺旋形式的布置使得能够达到低摩擦损失和生物制剂与光活化半导体材料的高接触可能性之间的理想折衷。在本专利技术的含义中，“生物制剂”是指具有生物特性的实体，通常具有小尺寸，典型地在0.05μm(微米)至10μm(微米)之间，并能够被气流携带。因此，根据本专利技术方法灭活的生物制剂尤其可以是细菌(例如军团菌属的细菌，如嗜肺军团菌)、病毒、孢子、真菌或这些实体的混合物。在本专利技术的含义中，术语“灭活的生物制剂”是指已经失去生物活性的上述制剂，尤其是指已经失去其复制(或繁殖)能力的试剂。特别地，根据本专利技术的含义，“灭活的细菌”是指在合适的介质中培养之后不能生长成菌落的细菌。因此，下列情况被认为是“灭活的细菌”-“死”细菌(典型地，检测不到呼吸现象的细菌)；和-虽然活着，但在培养后不能生长的细菌。通常，本专利技术的方法针对包含有害、有毒或致病生物制剂的气体介质进行。如果必要，该灭活大都涉及到剥夺该制剂的有害、有毒或致病特性，特别是通过抑制它们的复制(繁殖)能力来进行。上述生物制剂分散于其中的“气体介质”通常是空气，但也可任选地是被生物制剂污染的其它气体。然而，尤其是为了获得净化方法的足够效力，优选该气体介质包含氧。根据一个特定实施方案，包含分散态生物物种的气体介质是包含液体细小滴(通常是水小滴)的气溶胶的形式，所述小滴分散于气体介质中，而该生物制剂全部或部分地存在于这些小滴中。因此，例如，根据本专利技术方法处理的气体介质可以是一种气溶胶，其中包含空气作为分散气体介质，并且包括含细菌和/或病毒的水小滴，这些细菌和/或病毒可以是例如军团菌属的细菌，如嗜肺军团菌。根据另一个实施方案，该生物物种原样简单地分散在气体介质中。根据这个实施方案，被处理的气体介质可以是例如包含悬浮的病毒、孢子和/或真菌的空气，这些物种任选地沉积在特定的载体上，比如灰尘或砂粒上。无论生物制剂的特性和气体介质如何，本专利技术的灭活方法都是通过让包含生物制剂的气体介质与光活化半导体材料接触来进行，该光活化半导体材料优选是光活化氧化钛。根据本专利技术，术语“半导体材料”是指这样的材料，在该材料中电子状态具有包含被禁带隔开的价带和导带的谱带，并且其中导致电子从价带到导带所需的能量优选为1.5eV-4eV。此类半导体材料尤其可以包括氧化钛，或其它金属氧化物如WO3、ZnO或SnO2，或金属硫化物如CdS、ZnS或WS2，或其它化合物如GaAs、GaP、CdSe或SiC。根据本专利技术，优选使用氧化钛，其能产生特别令人满意的结果。在本专利技术的含义中，术语“光活化半导体材料”是指已受到辐射的上述类型的半导体材料，该辐射包含光子，该光子所具有的能量大于或等于促进电子从价带到达导带所需的能量(该能量被称作价带和导带之间的“隙”)。特别地，在本专利技术的含义中，“光活化氧化钛”因而是指已受到辐射的氧化钛，该辐射包含光子，该光子所具有的能量大于或等于促进电子从价带到达导带所需的能量，典型地，该辐射包含的光子所具有的能量大于3eV，优选大于3.2eV，尤其是包含小于或等于400nm，例如小于或等于380nm波长的辐射。此类辐射尤其可包括由被称作“黑光”灯的那类紫外辐射灯所提供的辐射。众所周知，在上述类型的辐射作用下，在光活化半导体材料中，尤其是在光活化氧化钛中，会产生电子/空穴对(“空穴”本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于灭活分散在气体介质中的生物制剂的方法，该方法包括使所述气体介质与光活化半导体材料在反应器（２）中接触的步骤，该反应器的内表面包括以围绕线（Ｌ）的螺旋形式布置的多个突出部分（５），所述光活化半导体材料以在所述反应器的内表面上，至少在所述突出部分（５）上的沉积物（６）的形式使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F加兰，N凯勒，MC莱特，V凯勒施皮策，M勒杜，
申请(专利权)人：国家科研中心，斯特拉斯堡第一大学路易巴斯特大学，
类型：发明
国别省市：FR[法国]