用于从空气中清除不期望的物质的方法和设备

摘要

一种设备，其包括：通风柜；以及空气处理装置，其用于从所述通风柜的排气中清除不期望的物质，所述空气处理装置包括：非热等离子体反应器阶段，其用于产生包括O·、N·、OH·和O3的空气副产品，并且将那些空气副产品引入到所述通风柜的排气中，以便处理所述通风柜的排气；以及催化剂阶段，其在所述非热等离子体反应器阶段的下游，用于进一步处理所述非热等离子体反应器阶段下游的空气。

权利要求

1.一种设备，其包括：

通风柜；以及

空气处理装置，其用于从所述通风柜的排气中清除不期望的物质，所述空气处理装置包括：非热等离子体反应器阶段，其用于产生包括O·、N·、OH·和O3的空气副产品，并且将那些空气副产品引入到所述通风柜的排气中以便处理所述通风柜的排气；以及催化剂阶段，其在所述非热等离子体反应器阶段的下游，用于进一步处理所述非热等离子体反应器阶段的下游的空气；以及空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒。

2.一种方法，其包括：

提供一种装置，所述装置包括：

通风柜；以及

空气处理装置，其用于从所述通风柜的排气中清除不期望的物质，所述空气处理装置包括：非热等离子体反应器阶段，其用于产生包括O·、N·、OH·和O3的空气副产品，并且将那些空气副产品引入到所述通风柜的排气中以便于处理所述通风柜的排气；以及催化剂阶段，其在所述非热等离子体反应器阶段的下游，用于进一步处理所述非热等离子体反应器阶段的下游的空气；以及空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒；

操作所述通风柜，包括使所述通风柜的排气通过所述空气处理装置。

3.一种空气处理装置，其用于从空气中清除不期望的物质，所述空气处理装置包括：非热等离子体反应器阶段；以及

催化剂阶段，其中所述催化剂阶段包括MnO2，以及

空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒。

4.根据权利要求3所述的空气处理装置，其中，所述催化剂阶段在所述非热等离子体反应器阶段的下游。

5.根据权利要求3所述的空气处理装置，其中，所述非热等离子体反应器阶段包括至少一个非热等离子体反应器单元，以及其中所述非热等离子体反应器单元还包括冠状管，所述冠状管包括线电极和围绕所述线电极布置的圆柱电极。

6.根据权利要求5所述的空气处理装置，其中，所述线电极和所述圆柱电极共轴设置。

7.根据权利要求5所述的空气处理装置，其中，所述非热等离子体反应器单元由电脉冲驱动，以及进一步其中所述电脉冲被调节来使电弧作用最小化。

8.根据权利要求3所述的空气处理装置，其中，所述非热等离子体反应器阶段包括至少一个非热等离子体反应器单元，以及进一步其中所述非热等离子体反应器单元包括介质阻挡放电(DBD)结构。

9.根据权利要求8所述的空气处理装置，其中，所述非热等离子体反应器单元包括线电极、围绕所述线电极设置的圆柱电极和设置在所述线电极和所述圆柱电极之间的圆柱介质。

10.根据权利要求9所述的空气处理装置，其中，所述线电极、所述圆柱电极和所述圆柱介质共轴设置。

11.根据权利要求8所述的空气处理装置，其中，所述非热等离子体反应器单元包括线电极、板电极和设置在所述线电极和所述板电极之间的板介质。

12.根据权利要求8所述的空气处理装置，其中，所述非热等离子体反应器单元包括第一板电极、第二板电极和设置在所述第一板电极和所述第二板电极之间的板介质。

13.根据权利要求3所述的空气处理装置，其中，所述催化剂阶段还包括CuO。

14.根据权利要求3所述的空气处理装置，其中，所述催化剂阶段包括多种不同的催化剂。

15.一种用于从空气中清除不期望的物质的方法，所述方法包括：提供用于从空气中清除不期望的物质的空气处理装置，所述空气处理装置包括：非热等离子体反应器阶段；以及

催化剂阶段，其中所述催化剂阶段包括MnO2；以及

空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒；

使空气通过所述空气处理装置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述催化剂阶段是所述非热等离子体反应器阶段的下游。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非热等离子体反应器阶段包括至少一个非热等离子体反应器单元，以及进一步其中所述非热等离子体反应器单元包括冠状管，所述冠状管包括线电极和围绕所述线电极设置的圆柱电极。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述线电极和所述圆柱电极共轴设置。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述非热等离子体反应器单元由电脉冲驱动，以及进一步其中所述电脉冲被调节来使电弧作用最小化。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非热等离子体反应器阶段包括至少一个非热等离子体反应器单元，以及进一步其中所述非热等离子体反应器单元包括介质阻挡放电（DBD）结构。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述非热等离子体反应器单元包括线电极、围绕所述线电极设置的圆柱电极和设置在所述线电极和所述圆柱电极之间的圆柱介质。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述线电极、所述圆柱电极和所述圆柱介质共轴设置。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述非热等离子体反应器单元包括线电极、板电极和设置在所述线电极和所述板电极之间的板介质。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述非热等离子体反应器单元包括第一板电极、第二板电极和设置在所述第一板电极和所述第二板电极之间的板介质。

25.根据权利要求15所述的方法，其中，所述催化剂阶段还包括CuO。

26.根据权利要求15所述的方法，其中，所述催化剂阶段包括多种不同的催化剂。

27.一种空气处理装置，其用于从空气中清除不期望的物质，所述空气处理装置包括：非热等离子体反应器阶段，其中，所述非热等离子体反应器阶段包括多个非热等离子体反应器单元，其中，所述多个非热等离子体反应器单元彼此大致邻近且大致平行布置成具有横截面的阵列，其限定非热等离子体反应器阶段的有效工作面积；以及催化剂阶段；

空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒。

28.一种用于从空气中清除不期望的物质的方法，所述方法包括：提供空气处理装置，所述空气处理装置包括：

非热等离子体反应器阶段，其中，所述非热等离子体反应器阶段包括多个非热等离子体反应器单元，其中，所述多个非热等离子体反应器单元彼此大致邻近且大致平行布置成具有横截面的阵列，其限定非热等离子体反应器阶段的有效工作面积；以及催化剂；以及空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒；

使空气通过所述空气处理装置。

29.一种空气处理装置，其用于从空气中清除不期望的物质，所述空气处理装置包括：处理通道，其具有用于容许待处理的空气进入的上游端和用于排出已经处理过的空气的下游端；

侧通道，其与所述处理通道连通，在所述处理通道的上游端和所述处理通道的下游端中间；

非热等离子体反应器阶段，其与所述侧通道连通，用于产生包括O·、O3和OH·的空气副产品并且将那些空气副产品引入到所述处理通道中；以及催化剂阶段，其设置在所述侧通道下游的所述处理通道中；以及空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒。

30.一种用于从空气中清除不期望的物质的方法，所述方法包括：提供空气处理装置，所述空气处理装置包括：

处理通道，其具有用于容许待处理的空气进入的上游端和用于排出已经处理过的空气的下游端；

侧通道，其与所述处理通道连通，在所述处理通道的上游端和所述处理通道的下游端中间；

非热等离子体反应器阶段，其与所述侧通道连通，用于产生包括O·、O3和OH·的空气副产品并且将那些空气副产品引入到所述处理通道中；以及催化剂阶段，其设置在所述侧通道下游的所述处理通道中；以及空气过滤器，其置于所述非热等离子体反应器阶段上游和/或所述催化剂阶段的下游；

使空气通过所述空气处理装置，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段，除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，除溶剂阶段包括填充在两个相对筛网之间的除溶剂颗粒。

说明书

用于从空气中清除不期望的物质的方法和设备

[0001] 现有待决专利申请的引用

[0002] 本专利申请：

[0003] （1）是由Francois Hauville在03/11/2013提交的题为“Method and apparatus for purging unwanted substances from air”（代理人案号No.FIPAK-12）的待决现有美国专利申请序列号No.13/793，145的部分继续申请案，其中此美国专利申请：

[0004] （i）本身是由Francois  Hauville在03/21/2011提交的题为“METHOD  AND APPARATUS FOR PURGING UNWANTED SUBSTANCES FROM AIR”（代理人案号No.FIPAK-0809 PCT US）的现有美国专利申请序列号No.12/998，134的部分继续申请案，其专利申请依次要求由Francois Hauville在09/21/2009提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR PURGING UNWANTED SUBSTANCES FROM AIR”（代理人案号No. FIPAK-0809 PCT）的现有国际专利申请（PCT）No. PCT/US2009/057666的权益，其专利申请依次要求下列专利申请的权益：（a）由Francois Hauville在09/19/2008提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR PURGING UNWANTED SUBSTANCES FROM AIR AND/OR NEUTRALIZING UNWANTED SUBSTANCE IN AIR”（代理人案号No. FIPAK-8 PROV）的现有美国临时专利申请序列号No. 61/098，440；（b）由Francois Hauville在09/21/2009提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR PURGING UNWANTED SUBSTANCES FROM AIR”（代理人案号No.FIPAK-9 PROV）的现有美国临时专利申请序列号No. 61/244，218；以及（c）由Francois Hauville在05/13/2009提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR PURGING UNWANTED SUBSTANCES FROM AIR”（代理人案号No. FIPAK-8）的现有美国非临时专利申请序列号No. 12/465，434的权益；以及

[0005] （ii）要求由Francois Hauville 在09/03/09提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR PURGING AMMONIA AND/OR OTHER TARGET CHEMICALS FROM AIR”（代理人案号No. FIPAK-12 PROV）的现有美国临时专利申请序列号No. 61/608，871的权益；以及[0006] （2）要求由Francois Hauville等人在10/04/2012提交的题为“NOVEL TWO-STAGE AIR TREATMENT DEVICE COMPRISING A NON-THERMAL PLASMA REACTOR STAGE FOLLOWED BY A CATALYST STAGE”（代理人案号No. FIPAK-13 PROV）的待决现有美国临时专利申请No. 61/709,773的权益。

[0007] 上述认定的八个（8）专利申请在此处通过引用被并入本文中。

技术领域

[0008] 本发明大体上涉及空气处理装置，并且更具体地涉及从空气中清除不期望的物质的这类空气处理装置，即，涉及从空气中除去不期望的物质和/或中和空气中不期望的物质和/或将空气中不期望的物质转化为更可接受物质的空气处理装置。

背景技术

[0009] 空气过滤器被用于从空气中清除不期望的物质。借助于示例但是非限制的，空气过滤器通常用于实验室中，在将空气从通风柜中排放之前，例如（在管道式通风柜的情况下）排放到大气或（在无管式通风柜的情况下）排放到实验室的环境空气中之前，从通风柜的空气中清除不期望的物质。

[0010] 在上述提及的实验室应用中，空气过滤器通常使用活性炭颗粒来从空气中清除不期望的物质。活性炭颗粒通常优选用于空气过滤器中，因为活性炭颗粒在从空气中清除溶剂方面是非常有效的。此外，使用活性炭颗粒通常是非常有利的，这是因为活性炭颗粒易于处理，且因为它们自然地填充成其间具有空隙的围隔，以便于提供极好的与空气流的大的表面积接触。通常，将活性炭颗粒设置在简单的过滤器框架中，俘获在两个相对的筛网（例如，网格、格栅等等）之间，其使得空气穿过其中，但是将活性炭颗粒保留在其间。

[0011] 虽然活性炭颗粒在从空气中清除溶剂方面是极其有效的，但在从空气中清除酸方面，其很大程度上是无效的。因此，在通风柜中可能使用酸时，为了从空气中清除酸，必须将特定的添加剂（例如，稀土金属、有机金属催化剂等等）加入到活性炭颗粒中。然而，这些添加剂趋向于减小活性炭颗粒的有效表面积，由此减小过滤能力。此外，这些除酸添加剂通常仅在从空气中除酸方面效果适中，并且在许多情况下会包含相对有毒的材料，其可通过空气流经过过滤器来被释放到空气中。

[0012] 因此，将看出的是，除酸添加剂与活性炭颗粒的合并导致具有降低的除溶剂效率的空气过滤器，并且其仅仅具有适度的除酸有效性。

[0013] 因此，需要一种新的和改良的空气过滤器，其在从空气中清除溶剂和酸两方面均是高度有效的，并且其以高效率工作，而且不使用有毒添加剂。

发明内容

[0014] 本发明的这些和其它目标是通过提供和使用一种新型空气过滤器来解决，其包括至少两个阶段，除酸阶段和除溶剂阶段。除酸阶段通常包括透气骨架，其上安置有酸中和物质。除溶剂阶段通常包括填充在两个相对筛网（例如网格、栅格等等）之间的除溶剂颗粒。

[0015] 在本发明的一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望的物质的空气过滤器，空气过滤器包括：

[0016] 除酸阶段；以及

[0017] 除溶剂阶段。

[0018] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望的物质的空气过滤器，空气过滤器包括：

[0019] 除酸阶段，其中，该除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，其中该透气骨架包括玻璃纤维，并且该酸中和物质包括碳酸氢钠，以及进一步其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到玻璃纤维上；以及

[0020] 除溶剂阶段，其中，该除溶剂阶段包括俘获在两个透气筛网之间的除溶剂颗粒，以及进一步其中该除溶剂颗粒包括活性炭颗粒。

[0021] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望物质的空气过滤器，空气过滤器包括：

[0022] 除酸阶段，其中该除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，其中该透气骨架包括开孔聚氨酯泡沫，并且该酸中和物质包括碳酸氢钠，以及进一步其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到开孔聚氨酯泡沫上；以及

[0023] 除溶剂阶段，其中，该除溶剂阶段包括俘获在两个透气筛网之间的除溶剂颗粒，以及进一步其中该除溶剂颗粒包括活性炭颗粒。

[0024] 在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望物质的方法，该方法包括：

[0025] 提供空气过滤器用于从空气中清除不期望的物质，空气过滤器包括：

[0026] 除酸阶段；以及

[0027] 除溶剂阶段；以及

[0028] 使待过滤的空气通过空气过滤器，以便从空气中清除不期望的物质。

[0029] 以及在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望的物质的方法，该方法包括：

[0030] 提供用于从空气中清除不期望的物质的空气过滤器，空气过滤器包括：

[0031] 除酸阶段，其中，该除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，其中该透气骨架包括玻璃纤维，并且该酸中和物质包括碳酸氢钠，以及进一步其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到玻璃纤维上；以及

[0032] 除溶剂阶段，其中，该除溶剂阶段包括俘获在两个透气筛网之间的除溶剂颗粒，以及进一步其中除溶剂颗粒包括活性炭颗粒；并且

[0033] 使待过滤的空气通过空气过滤器，以便从空气中清除不期望的物质。

[0034] 以及在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望的物质的方法，该方法包括：

[0035] 提供用于从空气中清除不期望的物质的空气过滤器，空气过滤器包括：

[0036] 除酸阶段，其中该除酸阶段包括透气骨架，其上安置有酸中和物质，其中该透气骨架包括开孔聚氨酯泡沫，并且该酸中和物质包括碳酸氢钠，以及进一步其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到开孔聚氨酯泡沫上；以及

[0037] 除溶剂阶段，其中，该除溶剂阶段包括俘获在两个透气筛网之间的除溶剂颗粒，以及进一步其中该除溶剂颗粒包括活性炭颗粒；并且

[0038] 使待过滤的空气通过空气过滤器，以便从空气中清除不期望的物质。

[0039] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望的物质的空气过滤器，空气过滤器包括：

[0040] 过滤媒介；以及

[0041] 附接到该过滤媒介的至少一种反应剂。

[0042] 在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望的物质的方法，该方法包括：

[0043] 提供一种空气过滤器，其包括：

[0044] 过滤媒介；以及

[0045] 附接到该过滤媒介的至少一种反应剂；并且

[0046] 使待过滤的空气经过空气过滤器，以便于从空气中清除不期望的物质。

[0047] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种设备，其包括：

[0048] 通风柜；以及

[0049] 空气处理装置，用于从该通风柜的排气中清除不期望的物质，空气处理装置包括：

[0050] 非热等离子体反应器阶段，其用于产生包括O·、N·、OH·和O3的空气副产品，并且将那些空气副产品引入到该通风柜的排气中以便处理该通风柜的排气；以及

[0051] 催化剂阶段，其在非热等离子体反应器阶段的下游，用于进一步处理非热等离子体反应器阶段的下游空气。

[0052] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种方法，其包括：

[0053] 提供一种设备，其包括：

[0054] 通风柜；以及

[0055] 空气处理装置，其用于从该通风柜的排气中清除不期望的物质，空气处理装置包括：

[0056] 非热等离子体反应器阶段，其用于产生包括O·、N·、OH·和O3的空气副产品，并且将那些空气副产品引入到该通风柜的排气中以便处理该通风柜的排气；以及

[0057] 催化剂阶段，其在非热等离子体反应器阶段的下游，用于进一步处理非热等离子体反应器阶段的下游空气；并且

[0058] 操作该通风柜，包括使该通风柜的排气通过空气处理装置。

[0059] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望的物质的空气处理装置，该新型空气处理装置包括：

[0060] 非热等离子体反应器阶段；以及

[0061] 催化剂阶段，其中该催化剂阶段包括MnO2。

[0062] 在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望的物质的方法，该方法包括：

[0063] 提供用于从空气中清除不期望的物质的空气处理装置，空气处理装置包括：

[0064] 非热等离子体反应器阶段；以及

[0065] 催化剂阶段，其中，在该催化剂阶段中包括MnO2；并且

[0066] 使空气通过空气处理装置。

[0067] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望的物质的空气处理装置，空气处理装置包括：

[0068] 非热等离子体反应器阶段，其中，该非热等离子体反应器阶段包括多个非热等离子体反应器单元，其中，该多个非热等离子体反应器单元彼此大致邻近且大致平行布置成具有横截面的阵列，其限定非热等离子体反应器阶段的有效工作面积；以及

[0069] 催化剂阶段。

[0070] 在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望的物质的方法，该方法包括：

[0071] 提供空气处理装置，包括：

[0072] 非热等离子体反应器阶段，其中，该非热等离子体反应器阶段包括多个非热等离子体反应器单元，其中，该多个非热等离子体反应器单元彼此大致邻近且大致平行布置成具有横截面的阵列，其限定非热等离子体反应器阶段的有效工作面积；以及

[0073] 催化剂阶段；并且

[0074] 使空气通过空气处理装置。

[0075] 在本发明的另一种优选形式中，提供一种用于从空气中清除不期望的物质的空气处理装置，空气处理装置包括：

[0076] 处理通道，其具有用于容许待处理的空气进入的上游端和用于排出已经处理过的空气的下游端；

[0077] 侧通道，其与处理通道连通，在处理通道的上游端和处理通道的下游端中间；

[0078] 非热等离子体反应器阶段，其与侧通道连通，用于产生包括O·、O3和OH·的空气副产品并且将那些空气副产品引入到处理通道中；以及

[0079] 催化剂阶段，其设置在侧通道下游的处理通道中。

[0080] 在本发明的另一种优选形式中，提供用于从空气中清除不期望的物质的方法，该方法包括：

[0081] 提供空气处理装置，其包括:

[0082] 处理通道，其具有用于容许待处理的空气进入的上游端和用于排放已经处理的空气的下游端；

[0083] 侧通道，其与处理通道连通，在处理通道的上游端和处理通道的下游端中间；

[0084] 非热等离子体反应器阶段，其与侧通道连通，用于产生包括O·、O3和OH·的空气副产品并且将那些空气副产品引入到处理通道中；以及

[0085] 催化剂阶段，其设置在侧通道下游的处理通道中；并且

[0086] 使空气通过空气处理装置。

附图说明

[0087] 本发明的这些和其它目的和特征将通过下面的本发明的优选实施例的详细说明，来进行更充分地公开或者使其显得易见，其将与附图一起被考虑到，其中相同的附图标记表示相同的部件，以及进一步其中：

[0088] 图1是显示根据本发明形成的一种新型空气过滤器的示意图；

[0089] 图1A是显示根据本发明形成的另一种新型空气过滤器的示意图；

[0090] 图2-4是显示如何能够制作图1的新型空气过滤器的除酸阶段的示意图；

[0091] 图5是显示图1和图1A的新型空气过滤器的除溶剂阶段进一步的细节的示意图；

[0092] 图5A是显示示例性的无管式通风柜的示意图，本发明的新型空气处理装置可与此无管式通风柜一起使用；

[0093] 图6是显示一块开孔聚氨酯（PU）泡沫在浸渍颗粒柠檬酸晶体之前的照片；

[0094] 图7是一块开孔聚氨酯（PU）泡沫，在开孔聚氨酯（PU）泡沫已经浸渍颗粒柠檬酸晶体之后的照片，由此形成用于从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的过滤器；

[0095] 图8是显示用于从空气中清除不期望的物质的新型设备的示意图，其中该新型设备包括新型两阶段空气处理装置，其包括非热等离子体反应器阶段，随后是催化剂阶段；

[0096] 图9和图10是一种包括非热等离子体反应器阶段，随后是催化剂阶段的新型两阶段空气处理装置的示意图；

[0097] 图11和图12是显示在图9和图10的新型两阶段空气处理装置中所使用的种类的非热等离子体反应器单元的示意图；

[0098] 图13和图14是显示驱动图11和图12的非热等离子体反应器单元的两种不同的方式的示意图；

[0099] 图15是显示用于从空气中清除不期望的物质的设备的一种可替代形式的示意图，其中，该新型设备包括新型两阶段空气处理装置，其包括非热等离子体反应器阶段，随后是催化剂阶段；

[0100] 图16-19是显示可与本发明的新型两阶段空气处理装置一起使用的非热等离子体反应器单元的可替代形式的示意图；以及

[0101] 图20是显示非热等离子体反应器阶段的可替代形式的示意图。

具体实施方式

[0102] 1. 包括除酸阶段和除溶剂阶段的空气过滤器

[0103] 1.1 概论

[0104] 本发明提供一种新的和改良的空气过滤器，其以高效率从空气中有效地清除溶剂和酸两者。为此目的，现在参见图1和图1A，其中显示根据本发明形成的一种新型空气过滤器5。空气过滤器5通常包括两个阶段，除酸阶段10，随后是除溶剂阶段15。

[0105] 除酸阶段10通常包括透气骨架20（例如，见图4），其上安置有酸中和物质25（例如，见图4）。在本发明的一种优选形式中，以及现在参见图1，除酸阶段10包含纤维（例如玻璃纤维），其上附着有碳酸氢钠。在本发明的另一种优选形式中，以及现在参见图1A，除酸阶段10包括开孔泡沫（例如开孔聚氨酯泡沫），其上附着有碳酸氢钠。

[0106] 除溶剂阶段15通常包括除溶剂颗粒30（例如，见图5），其填充在两个相对的透气筛网（例如网格、栅格等等）35之间。在本发明一种优选形式中，除溶剂颗粒包括活性炭颗粒。

[0107] 由于这种构造，当空气通过空气过滤器5时，空气首先通过除酸阶段10，在这里酸中和物质25（例如碳酸氢钠）有效地中和空气中可能存在的任何酸。其后，空气通过除溶剂阶段15，在这里除溶剂颗粒30（例如活性炭颗粒）清除空气中可能存在的任何溶剂。

[0108] 1.2 除酸阶段

[0109] 接下来参见图1、1A和2-4，除酸阶段10通常包括透气骨架20（例如，纤维、开孔泡沫等等），其上安置有酸中和物质25（例如，碳酸氢钠）。

[0110] 在本发明的一种优选形式中，以及现在参见图1，除酸阶段10包括玻璃纤维，其上附着有碳酸氢钠。碳酸氢钠在中和酸方面是极其有效的，并且相对便宜，但是它的粉末状稠度使得它难以用在空气过滤器中，而在空气过滤器中需要大的表面积接触。本发明通过提供了一种将碳酸氢钠负载在除酸阶段中的新的和改良的方法，从而解决了这个困难，并且使得在空气过滤器中使用碳酸氢钠变得可行。

[0111] 更具体地，以及现在参见图2，除酸阶段10优选包括透气玻璃纤维物质，其一起生成透气骨架20。这些玻璃纤维是非常耐酸和耐碱的，并且易于使空气以微不足道的压力损失通过。接下来参见图3，该玻璃纤维涂覆有粘合剂40。然后，以及现在参见图4，将碳酸氢钠粉末沉积到玻璃纤维上，使用粘合剂40将碳酸氢钠粉末粘合到玻璃纤维上。

[0112] 因此，将看出的是，碳酸氢钠散布在其中，并且附着到透气骨架20上，使得通过其中的空气与碳酸氢钠产生极好的表面积接触，在其上碳酸氢钠能够中和空气中的酸。

[0113] 如果需要，除酸阶段10能够包括透气骨架20，该骨架是由这样的结构和/或材料制成，其不同于或者除了玻璃纤维（例如聚氨酯纤维、开孔泡沫等等）之外的物质，和/或除酸阶段10能够包含酸中和物质25，该物质不同于下面的物质或者是下面的物质之外的物质：碳酸氢钠（例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙等等）。

[0114] 因此，在本发明的另一种优选形式中，以及现在参见图1A，除酸阶段10包括开孔泡沫，其上附着有酸中和物质。借助于示例而非限制性的，除酸阶段10优选地包括开孔聚氨酯泡沫（优选地孔特征为20PPI，即每英寸20个孔），其上附着有碳酸氢钠。此开孔聚氨酯泡沫对大范围的酸和碱具有高度抗性，并且易于以微不足道的压力损失使空气通过其中。

[0115] 1.3 除溶剂阶段

[0116] 现在参见图5，除溶剂阶段15通常包括除溶剂颗粒30，其填充在两个相对的透气筛网（例如网格、栅格等等）35之间。在本发明的一种优选形式中，除溶剂颗粒包括活性炭颗粒，其俘获在两个相对的透气筛网（例如网格、栅格等等）之间，其使得空气通过其中，但是将活性炭颗粒保留在其间。

[0117] 1.4 两阶段结构

[0118] 现在返回至图1，将看出的是，新型空气过滤器5包括安装有两个过滤器器段（即，除酸阶段10，随后是除溶剂阶段15）的过滤器框架45。过滤器框架45调整尺寸且配置用于适于安装在通风柜中（例如无管式通风柜，如在图5A中所示的）。换言之，过滤器框架45的“形状因数”（宽度×高度×长度）和待与其一起使用的通风柜相兼容。除了别的之外，过滤器框架45具有的横截面（即宽度×高度）等于由空气过滤器5处理的空气流的面积。除酸阶段10包括透气骨架20（优选玻璃纤维或开孔聚氨酯泡沫），其上安置有酸中和物质25（优选碳酸氢钠）。除溶剂阶段15包括除溶剂颗粒30（优选活性炭颗粒）。由于此种结构，当空气（例如，从无管式通风柜）通过空气过滤器5时，空气首先通过除酸阶段10，在这里酸中和物质25（例如，碳酸氢钠）中和空气中可能存在的酸。其后，空气通过除溶剂阶段15，在这里除溶剂颗粒30（例如，活性炭颗粒）清除空气中可能存在的溶剂。因此，本发明的新型空气过滤器能够从通过过滤器的空气中清除酸和溶剂二者。

[0119] 明显地，前述结构提供了优于现有技术的大致优点，因为它将除酸操作和除溶剂操作分开，使得每个操作在单个过滤器框架的单独阶段中进行，由此在不减损其它操作的情况下，使得每个操作对于它本身的具体目的来说是被优化的。

[0120] 更具体地，本发明的除酸阶段优选地通过使用高度有效且相对便宜的碳酸氢钠来中和酸以被优化，碳酸氢钠负载在透气骨架结构20上（例如，玻璃纤维、开孔聚氨酯泡沫等等）。在这方面，应当领会的是，相比空气过滤器中传统使用的用于从空气中清除酸的稀土金属和有机金属催化剂，碳酸氢钠在从空气中和酸的方面是明显更有效的。明显地，在空气过滤器中使用碳酸氢钠还消除了对当使用现有技术的稀土金属和有机金属催化剂时可能存在的毒性的担忧。

[0121] 此外，本发明的除溶剂阶段优选地是通过使用高度有效的活性炭颗粒来从空气中清除溶剂，而没有加入前述的除酸的稀土金属和有机金属催化剂（这会降低其除溶剂能力）来被优化。

[0122] 1.5 调换阶段的顺序

[0123] 在前述讨论中，在空气流中，除酸阶段10在除溶剂阶段15之前，即移动通过空气过滤器的空气，在其移动通过除溶剂阶段15之前，先移动通过除酸阶段10。然而，将领会的是，如果需要，除酸阶段能够在除溶剂阶段之后，即，在移动通过除酸阶段之前，移动通过空气过滤器的空气能够移动通过除溶剂阶段。

[0124] 1.6 包括除酸阶段和除溶剂阶段的新型空气过滤器的其它方面

[0125] 因此，将看出的是，本发明在许多方面是独特的，包括：（i）空气过滤器的两个阶段复合结构，其结合了除酸阶段和除溶剂阶段，（ii）在空气过滤器中使用了碳酸氢钠，以及（iii）碳酸氢钠负载在空气过滤器中的方式（例如，负载在诸如玻璃纤维、开孔聚氨酯泡沫等等的透气骨架上）。此外，本发明可在无需使用有毒添加剂（例如，稀土金属、金属催化剂等等）的情况下，从空气中清除酸。

[0126] 而且本发明在不减小空气过滤器从空气中清除溶剂的能力的情况下，从空气中清除不需要的酸。

[0127] 同样，本发明利用了便宜的除酸物质（例如碳酸氢钠）来从空气中清除酸。

[0128] 另外，本发明提供除酸粉末至纤维和/或开孔泡沫的粘合，其能够以便宜的方式进行工业化。

[0129] 而且本发明提供一种新型空气过滤器，其特别有利于过滤（无管式的和/或管道式的）通风柜中的空气。

[0130] 尽管如此，考虑到本公开，对本领域技术人员来说，前述的空气过滤器的其它优点将变得显而易见的。

[0131] 2. 从空气中清除氨和/或其它目标化学物质

[0132] 2.1 使用浸渍的活性炭颗粒过滤器从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的困难

[0133] 氨是实验室中存在的最麻烦的化学物质之一。除了其它方面，氨是高度易挥发的，具有非常低的嗅觉限制，并对人体健康非常有害。同时，氨还是实验室中所发现的12种最常见化学物质之一。由于这个原因，存在用于保护实验室人员（例如，化学工作者等等）免受氨的有害影响的有效的方法和设备是重要的。

[0134] 如上所提及的，由于氨的有害特性，保护实验室人员避免呼吸暴露于氨是重要的。为此目的，实验室人员常常使用过滤通风柜来保护他们自己远离氨。在过滤通风柜（也称作再循环通风柜和/或过滤通风柜和/或无管式通风柜）中，浸渍的活性炭颗粒过滤器（为此特定用途设计）通常用于捕获氨蒸气。更具体地，在这些活性炭颗粒过滤器中，活性炭颗粒浸渍有由于其与氨反应的特定选择的化学物质（例如，硫酸、ZnCl2等等）。有必要用除氨反应剂浸渍活性炭颗粒，因为“经典的”（即，无浸渍的）活性炭颗粒并不有效地从空气中清除氨。
因此，有必要用除氨反应剂浸渍活性炭颗粒，以便吸收且中和氨蒸气。

[0135] 浸渍的活性炭颗粒过滤器的此现有技术的一个方面在于，活性炭颗粒的组合特性，以及浸渍在活性炭颗粒中的除氨反应剂，允许按照浸渍活性炭颗粒的数量使得小浓度的氨被高效地中和（即，大于99%，如果正确设计过滤器）。然而，浸渍的活性炭颗粒过滤器的现有技术的一个限制是，用于浸渍的化学物质（即，除氨反应剂）负载活性炭颗粒的多孔网状结构，由此使得将在浸渍的活性炭颗粒过滤器中添加其它中和和/或清除物质变得不切实际。因此，在反应剂被选择来中和氨时，浸渍的活性炭颗粒过滤器被有效地局限于中和氨（以及高度相关化学物质）。

[0136] 对于使用用于从空气中清除不同于氨的化学物质的其它反应剂（例如，用于清除无机酸的碳酸钾等等）的浸渍的活性炭颗粒过滤器而言，趋向于发生此同样的问题。

[0137] 因此，将看出的是，在浸渍的活性炭颗粒过滤器中，每个过滤器被有效地局限于处理少数种类的化学物质。因此，过滤通风柜的用户必须根据他们将在通风柜中所处理的化学物质为他们的通风柜选择具体的浸渍的活性炭颗粒过滤器，例如，当处理氨时，使用浸渍有硫酸的活性炭颗粒过滤器，当处理无机酸时，使用浸渍有碳酸钾的活性炭颗粒过滤器等等。这会是存在问题的，因为当通风柜中处理不同的材料时，其会要求改变过滤器。

[0138] 此外，在一些情况下，没有适当的用于中和用户将会在特定时间在通风柜中所处理的一套完整的化学物质的过滤器。借助于示例而非限制性的，需要处理大量酸、碱和溶剂的化学工作者目前无法轻易地找到能够同时保护其免受所有化学物质损害的单个通风柜过滤器。

[0139] 因此，需要一种新的和改良的过滤器，其能够有效地处理需要由实验室人员安全处理的范围广泛的化学物质。

[0140] 2.2 用于从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器

[0141] 本发明还包括提供和使用用于化学中和（且优选地用于氨蒸气中和）的新型过滤器，其中，该新型过滤器包括开孔泡沫、设置在开孔泡沫的表面上的反应剂（例如，用于中和氨的柠檬酸）和将该反应剂（例如，柠檬酸）保持在开孔泡沫的表面上的胶。

[0142] 开孔泡沫优选地由聚氨酯（PU）、聚乙烯（PE）、硅树脂、橡胶、聚氯乙烯（PVC）或其它对待清除的目标化学物质（例如，氨）有耐受性的材料组成。开孔泡沫具有如下孔尺寸，其（a）允许开孔泡沫呈现大的表面积，以及（b）能够易于使空气通过，而不用在通过该过滤器的空气流上承受明显的压降，例如，开孔泡沫的孔尺寸可以是每英寸20个孔（PPI）。

[0143] 反应剂被浸渍在开孔泡沫的表面上，使得反应剂呈现给通过该开孔泡沫的空气，由此使得该反应剂与空气中的目标化学物质有效地反应，并且由此凭借反应剂与目标化学物质的化学反应来中和该目标化学物质。

[0144] 在本发明的一种优选形式中，目标化学物质是氨，且反应剂是柠檬酸。

[0145] 在本发明的一个尤其优选的形式中，柠檬酸是颗粒的形式，并且柠檬酸晶体（小颗粒）是直接喷洒在开孔泡沫的表面上，无需为了部署在开孔泡沫上而将柠檬酸放入液体溶液内（柠檬酸晶体的直接喷洒消耗更少能量，因为它无需干燥，并且允许更大量的柠檬酸沉积在开孔泡沫上）。在本发明的一种优选形式中，柠檬酸晶体具有大多数包括在25ASTM筛目和50ASTM筛目之间的平均颗粒尺寸。

[0146] 胶被使用来保持在开孔泡沫的表面上的反应剂（例如，柠檬酸晶体）。选择胶使得其不会与开孔泡沫和/或与反应剂（例如，柠檬酸），和/或与空气中的待过滤的目标化学物质（例如，氨）消极地互相作用。在本发明的一种优选形式中，胶包括聚醋酸乙烯酯或乙烯醋酸乙烯酯共聚物或丙烯酸共聚物或其它乳剂。

[0147] 在制造期间，首先将胶施加到（例如，通过涂刷、喷射等等）开孔泡沫，以及然后将反应剂（例如，柠檬酸晶体）施加到（例如，通过喷洒、吹送等等）承载胶的开孔泡沫的表面上。

[0148] 参见图6，其是显示一块开孔聚氨酯（PU）泡沫50在浸渍柠檬酸晶体之前的照片；以及图7，其是一块开孔聚氨酯（PU）泡沫在其表面上已经沉积颗粒柠檬酸55之后的照片，由此形成从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的过滤器60。

[0149] 在使用期间，在开孔泡沫的表面上，空气流中的目标化学物质（例如，氨）在与开孔泡沫携带的反应剂（例如，柠檬酸）的反应后被中和。在氨蒸气和柠檬酸的情况下，这是经典的酸-碱反应，其引起柠檬酸铵盐的产生。此柠檬酸铵盐是固体，并且由于柠檬酸晶体附着到开孔泡沫的表面，柠檬酸铵盐被保留在开孔泡沫的表面上。

[0150] 使用不同于柠檬酸的反应剂来形成新的过滤器也是可能的，其用于从空气中清除氨蒸气和/或其它目标化学物质的过滤器。借助于示例而非限制性的，能使用下面的可替代的酸代替前述的柠檬酸：草酸、酒石酸（tartric acid）、马来酸、抗坏血酸、琥珀酸、无水磷酸等等。在此方面，应当领会的是，反应剂（即柠檬酸或可替代的酸）可以是强酸或弱酸。此外，还应当领会的是，除了它的酸的性质之外，在常温和常压下，由开孔泡沫携带的反应剂是固体。

[0151] 明显地，并且有别于现有技术过滤器利用活性炭颗粒，本发明的开孔泡沫能够携带多种用于从空气中清除多种目标化学物质的反应剂。因此，通过使用本发明，没有必要使用仅仅限于一种目标化学物质的过滤器。

[0152] 2.3 用于从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器与其它过滤器阶段的结合使用

[0153] 应当领会的是，用于从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器能够单独使用（例如，用于清除氨和/或其它目标化学物质），或它能够与其它过滤器（或者在其上游，或者在其下游，或者与其并行）结合使用来进一步扩大能够从空气中清除的目标化学物质的范围。

[0154] 借助于示例而非限制性的，本发明的用于清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器能够用作多阶段过滤器的一个阶段，其中，多阶段过滤器的另一阶段可包括活性炭颗粒过滤器（其可浸渍有或者可以不浸渍有反应剂）。

[0155] 进一步借助于示例而非限制性的，本发明的用于清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器可形成三阶段过滤器的一个阶段，即，三阶段过滤器可包括除酸阶段（例如，包括携带有碳酸氢钠的开孔泡沫），包括活性炭颗粒的除溶剂阶段，和包括携带有柠檬酸（或可替代反应剂）的开孔泡沫的除氨阶段。在本发明的此形式中，除氨阶段优选地放置在除溶剂阶段之前，并且，如果需要，可以放置在除酸阶段之前。

[0156] 3.包括非热等离子体反应器阶段，随后是催化剂阶段的新型两阶段空气处理装置[0157] 3.1 概论

[0158] 在前述段落中，公开了在从空气中清除不期望的物质方面所使用的新型过滤器。这些新型过滤器可以单独使用或彼此结合使用（例如，作为多阶段过滤器中的单独阶段），并且可以用于从空气中清除酸，或从空气中清除溶剂，或从空气中清除酸和溶剂二者，包括从空气中清除氨。这些新型过滤器尤其很好地适合用于从通风柜的空气中在空气被排放之前清除不期望的物质，例如，被排放至大气中（在管道式通风柜的情况下），或被排放到容纳通风柜的实验室的环境空气中（在无管式通风柜的情况下）。

[0159] 根据本发明，现在公开了另一种适用于从空气中清除不期望的物质的新型装置。此新型装置可以单独使用，或可以与一个或更多个在上文公开的过滤器结合使用，或者它可以与一个或更多个其它过滤器或一个或更多个其它空气处理装置一起使用。明显地，在下文公开的新型装置尤其很好地适合用于从通风柜的空气中在空气被排放前清除不期望的物质，例如，被排放到大气中（在管道式通风柜的情况下），或被排放到容纳通风柜的实验室的环境空气中（在无管式通风柜的情况下）。

[0160] 根据本发明，以及现在参见图8-10，提供了新型两阶段空气处理装置65，其包括非热等离子体反应器阶段70，随后是催化剂阶段75。在本发明的一种形式中，非热等离子体反应器阶段70和催化剂阶段75容纳在单个壳体80中（例如，壳体被调整尺寸和配置来适于安装在通风柜中，例如，无管式通风柜中）。因此，在本发明的此形式中，两阶段空气处理装置65包括一个组件，该组件包括非热等离子体反应器阶段70和催化剂阶段75。为了在空气进入空气处理装置65之前处理空气，如果需要，可在空气处理装置65的上游设置另一个空气处理装置85（例如，过滤器），和/或为了在空气离开空气处理装置65之后处理空气，可在空气处理装置65的下游布置另一个空气处理装置90（例如，过滤器）。借助于示例而非限制性的，空气处理装置85可包括前述的空气过滤器5的一个或两个阶段（例如，它的除酸阶段10和/或它的除溶剂阶段15）和/或前述的用于从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器60。进一步借助于示例而非限制性的，空气处理装置90可包括前述的空气过滤器5的一个或两个阶段（例如，它的除酸阶段10和/或它的除溶剂阶段15）和/或前述的用于从空气中清除氨和/或其它目标化学物质的新型过滤器60。

[0161] 非热等离子体反应器阶段70包括多个非热等离子体反应器单元95（图9和图10），其设计成氧化从过滤通风柜中排出的有机分子。注意到图9和图10旨在是示意性的，在某种意义上，虽然它们示出给定的宽度×高度×长度的示例性构型，但是其它构型也是可以使用的，其取决于所谓的壳体80的“形状因数”（其自身可取决于与新型两阶段空气处理装置65一起使用的通风柜的形状因数）。每个非热等离子体反应器单元95优选地被优化来满足下面要求：

[0162] （i）为了安装在两阶段空气处理装置65的非热等离子体反应器阶段70中，其应当是尽可能小的，其本身优选地安装在通风柜封壳（未示出）的顶部上。在本发明的一种优选形式中，一个非热等离子体反应器单元95的最大尺寸应当小于404mm（宽度）×200mm（高度）×755mm（长度）。

[0163] （ii）每个非热等离子体反应器单元95应当优选地能够处理的空气流在大约100m3/h和大约300m3/h之间。

[0164] （iii）每个非热等离子体反应器单元95应当优选地能够以高过95%的效率处理在大约0ppm浓度和大约200ppm浓度之间的污染物。注意：为了本发明的目的，将非热等离子体反应器单元95的效率被定义为（a）污染物完全转化为无害的子类产品（例如，CO2和H20）的量，与（b）污染物在被引入到非热等离子体反应器单元95之前的初始量之间的比率。

[0165] （iv）非热等离子体反应器单元95的空气被引入到非热等离子体反应器单元95的能量损耗应当低于大约50J/L。

[0166] 为了氧化从通风柜吸入的空气的有机污染物，两阶段空气处理装置65结合两个物理—化学过程，其中第一个在非热等离子体反应器阶段70中实施，并且其中第二个在催化剂阶段75中实施。

[0167] （i）第一，空气从通风柜通过在非热等离子体反应器阶段70中生成的等离子体。更具体地，等离子体是与气体相似的物质状态，在此状态中，一些部分的分子是被电离的。存在大范围的不同种类的等离子体。在本发明的非热等离子体反应器单元95中，生成非热等离子体，其意味着等离子体在室温下产生。此等离子体通过两个电极之间产生的放电生成（见下面）。当空气从通风柜通过等离子体时，产生许多副产品，例如，O·、O3、OH·等等。这些副产品相对不稳定并且是活性的，并且被用于氧化容纳在从通风柜吸入的空气中的有机污染物，由此来处理容纳在从通风柜吸入的空气中的有机污染物。

[0168] （ii）第二，空气从非热等离子体反应器阶段70通过容纳在两阶段空气处理装置65的催化剂阶段75中的催化剂床。两阶段空气处理装置65的此后者阶段被用于：在从两阶段空气处理装置65中释放处理过的空气之前（例如，在管道式通风柜的情况下排放到大气中，或在无管式通风柜的情况下排放到实验室的环境空气中），实现有机污染物的氧化并且被用于消除剩余臭氧（在前述非热等离子体反应器阶段70中生成）；或在处理过的空气被排放到大气或排放到实验室的环境空气之前，使处理过的空气通过至下游过滤器（例如，在图8中示出的过滤器90）用于进一步处理空气。

[0169] 3.2 非热等离子体反应器阶段

[0170] 如上所提及的，非热等离子体反应器阶段70包括多个非热等离子体反应器单元95。在每个非热等离子体反应器单元95中，等离子体在两个电极之间生成。更具体地，以及现在参见图11和图12，在本发明的一种优选形式中，本发明的每个非热等离子体反应器单元95包括所谓的“冠状管”结构，即，在这里非热等离子体反应器单元95包括线电极100（优选地直径在大约20微米和大约60微米之间）和圆柱电极105（优选地内部直径在大约10mm和大约30mm之间）。线电极100和/或圆柱电极105可以用不同的金属制造，例如，铜、铁、不锈钢、钨等等。圆柱电极105的长度优选在大约20cm和大约60cm之间。每个非热等离子体反应器单元100能够处理流速在0和大约100L/min之间纵向地通过冠状管的长度的空气流。

[0171] 为了处理所有从通风柜排出的空气流，如在图9和图10中所示，许多非热等离子体反应器单元95平行地组装在一起，由此形成完整的非热等离子体反应器阶段70。此平行冠状管的阵列优选地具有横截面（宽度×高度），其等于将由两阶段空气处理装置65处理的空气流的面积，由此来确保最大化空气的处理。

[0172] 在每个非热等离子体反应器单元95的内部中（即，在每个圆柱电极105的内部中），通过施加短的电脉冲（优选地接近10，000-30，000V，并且优选接近50-2，000Hz，同时，在所挑选的中间高度处每个脉冲持续时间大约为20ns），生成非热等离子体。更具体地，当每个非热等离子体反应器单元95包括冠状管结构时，避免在非热等离子体反应器单元95中生成电弧是重要的，这是因为电弧的生成会消耗大量的能量并且致使非热等离子体反应器阶段70无效。例如，见图13，其显示出，当没有仔细地调节施加到非热等离子体反应器单元95的电脉冲时，会发生电弧作用，同时，仅仅电脉冲的前段部分被用于在非热等离子体反应器单元95中生成期望的等离子体，并且剩余的电脉冲产生等离子体和电弧作用。通过仔细地调节施加到非热等离子体反应器单元95的电脉冲，例如，通过保持电脉冲以一段短暂的持续时间，例如在图14中所示的，可有效地消除电弧作用并且以明显更高的效率驱动非热等离子体反应器单元95。

[0173] 当空气从通风柜经过非热等离子体反应器单元95时，发生下面反应（除了别的之外）：

[0174] O2→2O·

[0175] N2→2N·

[0176] H2Ｏ→OH·

[0177] 2Ｏ2→Ｏ3。

[0178] 在非热等离子体反应器单元95中生成的副产品是相对不稳定的，其意味着，为了生成更多稳定的副产品，它们将与存在于来自通风柜的空气中的其它分子反应。大部分反应引起包含在来自通风柜的空气中的有机污染物的氧化，由此处理来自通风柜的空气。

[0179] 当空气从非热等离子体反应器单元95中排出时，它能包含剩余的O（3 臭氧）和有机污染物的氧化的副产品，以及剩余浓度的未氧化的有机污染物。然后，在两阶段空气处理装置65的第二阶段（即，催化剂阶段75）中处理该混合物。

[0180] 3.3 催化剂阶段

[0181] 两阶段空气处理装置65的催化剂阶段75包括至少一个催化剂，并且，在本发明的优选形式中，催化剂阶段75优选地包括若干不同的催化剂。

[0182] 在本发明的一种优选形式中，催化剂阶段75包括作为催化剂的MnO（2 二氧化锰）。使用MnO2作为催化剂是高度希望的，因为MnO2促进了O3到O2的转化。这种O3到O2的转化反应将释放出大量的O，其是相对不稳定的分子，将与其周围的其它分子反应来氧化它们。换言之，MnO2催化剂促进O3的转化，以便释放出大量强氧化剂，其将与有机污染物和有机污染物副产品反应，以便于将它们转化为小分子（例如，CO、CO2和H2O）。MnO2能够负载在不同的基质上，例如，陶瓷颗粒、陶瓷拉西环、开孔泡沫（例如，聚氨酯、聚苯乙烯等等）、氧化铝、活性炭、炭布、碳毡等等。MnO2催化剂还能够是纳米结构的，即它能够在基质的表面上形成为纳米尺寸的团簇（与在基质的表面上形成为连续不间断的涂层相反）。

[0183] 为了限制CO排放进入封闭空间（例如，容纳通风柜的实验室的环境空气），在催化剂阶段75中，优选地使用CuO作为第二催化剂。此外，CuO催化剂能够被承载在如上所讨论的各种基质上。此MnO2催化剂允许CO转化为CO2。

[0184] 催化剂阶段75中还可设置其它催化剂，例如，CuO2、铂、氧化铂、金等等，并且这些催化剂可被承载在如上所讨论的各种基质上。

[0185] 如果需要，催化剂可并入过滤器元件中（例如活性炭颗粒），以便同时提供催化和过滤。

[0186] 催化剂阶段75优选地具有的“形状因数”与非热反应器阶段70（至少相对于由宽度×高度所定义的横截面）的形状因数相对应，以便确保最大化处理离开非热反应器阶段70的空气。

[0187] 3.4 可替代设计

[0188] 接下来参见图15，其显示本发明的可替代形式。更具体地，在本发明的此形式中，非热等离子体反应器阶段70设置在壳体80的外部，同时，在空气进入催化剂阶段75之前，非热等离子体反应器阶段70的输出物与来自通风柜的空气混合。此设计能够具有一些优点，例如，它能更安全，这是因为给非热等离子体反应器阶段70供电的电源远离来自通风柜的空气流（其能够包含易挥发的化学物质），而且它能够是更有效的，这是因为能够预处理进入非热等离子体反应器阶段70的空气以优化等离子体生成物（例如，来除去湿度，其会使得生成等离子体变得更为困难-在实践中，这能够是明显的优点，这是因为从通风柜排放的空气常常是相当潮湿的）。

[0189] 将领会到的是，结合在图15中所示的结构中，非热反应器阶段70的“形状因数”（即，它的宽度×高度×长度）可不同于壳体80的形状因数（即，它的宽度×高度×长度）和/或催化剂阶段75的形状因数（即，它的宽度×高度×长度）。

[0190] 3.5 非热等离子体反应器阶段的可替代设计

[0191] 在前述讨论中，非热等离子体反应器阶段70被描述为包括多个非热等离子体反应器单元95，其中每个非热等离子体反应器单元95包括所谓的冠状管结构，其包括一个线电极100和一个圆柱电极105，其中线电极100设置成与圆柱电极105共轴且设置在圆柱电极105内部。然而，还如上所提及的，当非热等离子体反应器单元95利用冠状管结构时，为了避免上文讨论的电弧作用问题，必须采取非常注意来调整驱动非热等离子体反应器单元95的电脉冲的波形。

[0192] 可替代地，以及现在参见图16，如果需要，非热等离子体反应器单元95可利用所谓的介质阻挡放电（DBD）结构，在此处介质管110与线电极100和圆柱电极105共轴设置，其中介质管110设置在线电极100和圆柱电极105之间。在非热等离子体反应器单元95利用介质阻挡放电（DBD）结构中，为了避免上文讨论的电弧作用问题，必须采取较少的关注来调整驱动非热等离子体反应器单元95的电脉冲的波形。

[0193] 对于非热等离子体反应器单元95而言利用介质阻挡放电（DBD）结构也是可能的，在此处电极之一包括板。更具体地，以及现在参见图17，显示非热等离子体反应器单元95包括线电极100和板电极115，其中通过介质板120将线电极100和板电极115分隔开。

[0194] 图17显示从介质板120间隔开的线电极100。

[0195] 可替代地，图18显示安装到介质板120的线电极100。

[0196] 此外，对于非热等离子体反应器单元95而言利用介质阻挡放电（DBD）结构是可能的，其中两电极均包括板。更具体地，以及现在参见图19，其显示包括第一板电极115和第二板电极125的非热等离子体反应器单元95，其中第一板电极115与第二板电极125通过介质板120分隔开。

[0197] 图20显示多个板式等离子体反应器单元95可如何安装在壳体130中，以便构成完整的非热等离子体反应器阶段70。优选地，壳体130具有与将通过两阶段空气处理装置65处理的空气流的面积相对应的横截面（即，宽度×高度），由此来确保空气处理最大化。

[0198] 3.6 代替新型两阶段空气处理装置的非热等离子体反应器阶段的其它臭氧源[0199] 在前述段落中，公开了新型两个阶段空气处理装65，其包括非热等离子体反应器阶段70，随后是催化剂阶段75。在此方面，应当领会到的是，非热等离子体反应器阶段70的主要功能是来用作臭氧发生器，其随后使臭氧和从通风柜中吸入的空气混合，由此在分子经过催化剂阶段75之前，处理容纳在从通风柜中吸入的空气中的有机污染物。考虑到这一点，应当领会的是，对于新型两阶段空气处理装置65的非热等离子体反应器阶段70而言还可能采用其它臭氧源来代替。

[0200] 因此，在本发明的另一种形式中，该新型两阶段空气处理装置可包括臭氧源段，随后是催化剂阶段，在这里，该臭氧源段包括不同于上文描述的非热等离子体反应器阶段70的臭氧发生器。

[0201] 3.7 两阶段空气处理装置与过滤器和/或其它装置结合使用

[0202] 本发明的两阶段空气处理装置65可单独使用来处理通风柜的空气，或可与过滤器和/或其它装置结合使用。因此，例如，在本发明的一种优选形式中，以及现在参见图8和图15，在空气被引入到两阶段空气处理装置65中之前，可使来自通风柜的空气通过另一个空气处理装置85（例如，过滤器），和/或在将离开两阶段空气处理装置65的空气排放到大气中（在管道式通风柜的情况下）或排放到实验室的环境空气中（在无管式通风柜的情况下）之前，可使其通过另一个空气处理装置90（例如，过滤器）。

[0203] 在本发明的一种优选形式中，在空气被引入到空气处理装置65之前，先使空气经过过滤器85，以便使用过滤技术从空气中移除选定的物质，然后，使它经过空气处理装置65，由此改进空气处理装置65的效率。借助于示例而非限制性的，过滤器85可包括活性炭颗粒过滤器，其用于在空气被引入到空气处理装置65之前从空气中移除多种物质（例如，苯、异丙醇等等）。这改进了空气处理装置65的效率，因为然后空气处理装置65仅需要处理较小数量的污染物。并且，在本发明的一种优选形式中，在离开空气处理装置65的空气排放到大气中（在管道式通风柜的情况下）或排放到实验室环境空气中（在无管式通风柜的情况下）之前，先使其通过另一个过滤器90。

[0204] 本发明的修改

[0205] 应当理解的是，本领域技术人员可以做出许多在细节、材料、步骤和部件的布置上的额外的变化，但是其仍在本发明的精神和范围内，其已经在此描述和图示以便于解释本发明的本质。