用于空气处理和消毒的装置和方法 用于处理污染空气的常规使用方法是基于过滤、空气离子化和通过臭氧或紫外 线方式的空气灭菌。
WO 2007/026363 描述了一种用于减少室内空气的微生物水平的方法，其通过使 用浓盐溶液接触室内空气的气流达成，所述浓盐溶液优选为具有 200mV 至 450mV 范围内 的氧化还原 ( 还原 - 氧化 ) 电位的卤化物盐水。 所述公开文件鉴定了一些能够在合适的通 风条件下产生该氧化还原电位的盐水，或者或此外，提出在电解池中电解盐水，借此适 当调节盐水的氧化还原电位。 WO 2007/026363 还特别描述了一种填充的洗涤柱 (packed column scrubber)( 其中通过填充柱子的固体材料使空气和盐水溶液接触 )，用于在各种场 所包括医院中运行上述方法。
已经证明了在根据 WO 2007/026363 优选的处理方案下操作，使用具有 200 至大 约 450mV 范围内的氧化还原电位的盐水，有效地减少室内空气的生物污染水平。 然而， 在某些场所存在定期消毒封闭空间内的壁和其他表面的需求。
已经发现通过如下方法消毒 (sanitization) 封闭空间是可行的 ：通过使所述空间 内的空气向上流经柱子，然后与氧化还原电位超过 500mV 的盐水溶液的向下流动的水流 在基本水平排列的多孔表面 (substantially horizontally aligned perforated surface) 上接触， 借此在所述多孔表面上形成活化层 (active layer)，其中盐水和空气在该活化层中混合在一 起。 在此使用的术语 “消毒” 是指显示杀细菌或杀真菌效果的处理。 认为在电解的盐 水溶液中产生的各种氧化剂种类如卤素、卤素的氧基化合物 (oxycompounds)、氧或其基 团 (radicals)，被释放进入在活化层中与盐水接触的空气中。 处理后的空气气流将上述化 学物质携带至封闭空间内的壁和其他表面 ( 例如放在所述封闭空间内的仪器或货物表面 ) 上，因此实现减少生物污染和消毒所述壁和表面。
相应的，本发明提供了一种用于减少室内空气的生物污染和消毒封闭空间内的 壁和表面的方法，该方法包括使空气气流向上流经处理区域，并与具有不低于 500mV 氧 化还原电位的盐水溶液的水流在放置在所述处理区域内的基本水平排列的多孔表面上接 触，借此在所述多孔表面上形成活化层，其中盐水和空气在该活化层中混合，并释放处 理后的空气，其离开所述处理区域进入待消毒的空间。 处理区域最合适通过垂直放置的 柱提供，其中盐水溶液的水流向下流动。
术语 “处理后的空气” 是指通过活化层的空气。 此处所用的术语 “盐水溶液” 是指稀释的、浓缩的、接近饱和的或饱和的盐溶液，即其中溶解的盐的浓度不低于 0.1％ (w/w) 的溶液，优选不低于 1.0％，更优选不低于 10％或 20％ (w/w)，并在相关温度下 直至饱和。在组成上，本发明中操作的浓盐溶液可为包含一种或多种表示为式 MX、M2X 和 MX2 的水溶性盐的水溶液，其中 X 选自氯、溴、碘、硫酸根和硝酸根阴离子，且 M 表 示金属阳离子，其最优选选自锂、钠、钾、钙、镁和锌，及其混合物。 优选的盐水溶液 包括氯化钠或氯化钙的浓缩溶液 ( 其浓度不低于 10wt％，并优选不低于 20wt％ )。 根据 本发明使用的另一个优选的浓缩盐溶液包括至少一种溴化物或碘化物盐与至少一种氯化 物盐的混合物，该氯化物盐为一种或多种以下金属的氯化物盐 ：Na+、K+、Mg2+ 和 Ca2+。
另一种可用的溶液包含溶于其中的溴化物和氯化物盐的混合物，其总浓度为 30 至 40 ％ 重量，阳离子种类为 Mg2+、 Ca2+、 Na+ 和 K+。 更特别的，上述离子的浓度为 ：Mg2+ ： 30-50g/ 升 ；Ca2+ ：10-20g/ 升 ；Na+ ：30-50g/ 升 ；K+ ：5-10g/ 升 ；Cl- ：150-240g/ 升 ；Br- ：3-10g/ 升。 该溶液的一个例子通过死海盐水提供，其具有以下典型的 ( 平均 的 ) 矿物质组成 ：Mg2+ ：约 40.6g/ 升 ；Ca2+ ：约 16.8g/ 升 ；Na+ ：约 39.1g/ 升 ；K+ ：约 7.26g/ 升 ；Cl- ：约 212.4g/ 升 ；Br- ：约 5.12g/ 升，且溶解于其中的盐的总浓度为 33％重 量。 另一种可用的浓盐溶液包含溶于水中总浓度为 30 至 40％重量的溴化物和氯化物盐的 混合物，包括的阳离子种类为 Mg2+、 Ca2+、 Na+ 和 K+，其中在所述溶液中的氯化钙的浓 度有效降低水的蒸发率，并优选在 20 至 200g/ 升的范围内。
此处报道的氧化还原电位使用 Pt/Ag/AgCl 电极进行测量，因此指示了暴露于盐 水溶液的 Pt 电极和标准银 - 氯化银电极之间发生的电化学电位。
盐水溶液在处理区域循环。 处理区域，即柱，被水平排列的、多孔的接触面分 为上下两部分。 盐水溶液在上部 (upper section) 输送至柱，向下流经柱，并在多孔表面 以下的柱子的下部 (lower section) 得以收集。 为了增加盐水溶液的氧化还原电位，即产 生具有超过 500mV 氧化还原电位的盐水溶液，特别是在 500-1000mV 之间，在电解池 (electrolytic cell) 中电解盐水。 此处所用术语 “电解池” 具体地指包括连接至直流 (DC) 电源的相反电极 (the opposite poles) 的电极的装置。 电解池放置在循环盐水路径中的任 何适当位置。 在最简单的构造中，适用于本发明的电解池包括两个电极，它们固定在用 于保存盐水的贮器内，或者，在用于将盐水从其贮器转移到水平排列的多孔表面之上的 柱子上部的供料管线 (feed line) 内。 电极优选相互平行放置，间隔 0.3 至 2.0cm 的空隙， 并更优选 0.5 至 1.0cm。 电极优选板或网状 (meshes) 形式，其长度和宽度分别为大约 2 和 10cm。 电极通常由选自 Ti、 Nb 和 Ta 的金属构成，并镀有 Pt、 Ru、 RuO2 和 Ir。 也 可以使用铂、铂铱合金以及 M-MO 类型的电极 ( 其中 M 表示金属， MO 表示金属氧化 物，例如 Ir-TaO2)。 该池典型在 103-105 安培 / 平方米阳极的电流密度下操作，施加 2 至 12V 之间的电压，优选约 3-5V。 例如，当用于本发明的方法的盐水溶液的体积为 10 和 20 升之间且其密度为约 1.3g/cc 时，那么使用具有上述尺寸和其他特征的电极，且通过该 池的电流超过 1A，导致电解约 10-20 分钟后在盐水溶液中获得大约 700-1000mV 的氧化 还原电位。 在 0.2-0.5A 范围内的较低电流，在电解约 2-5 分钟后，通常有效地产生具有 500-700mV 范围的氧化还原电位的盐水溶液。 优选的可操作的氧化还原工作范围为高于 500mV，优选 500mV 和 1000mV 之间，更特别的为 500 和 900mV 之间。 应当注意如上 所述的与空气气流的有效混合和鼓泡液体的形成，也有助于产生和维持该盐水溶液的氧 化还原电位。
应当注意为了在需处理的封闭空间内达到满意的消毒效果，不必在具有低于 500mV 氧化还原电位的盐水溶液长时间通过处理区域的条件下运行本发明的方法 ( 此处 有时将该盐水溶液称为 “强氧化剂盐水” )。 在实践中，在常规操作模式下，当运行本 发明的方法时，可以使用具有低于 500mV( 例如在 200-450mV 之间或更低 ) 氧化还原电 位的盐水。 然而，在上述情况下，封闭空间内的空气时常接触具有高于 500mV 氧化还原 电位的盐水溶液。 可以定期重复该处理，如每周一次或两次，每次几小时或直到一或两 天。 准确的处理方案，即每次处理间隔的长度，其中使用具有高于 500mV 氧化还原电位的盐水溶液操作本方法，和所述处理的频率，取决于封闭空间的大小和其中的状况 ( 空 间内的温度、湿度、污染水平 )，抑制所针对的真菌类型以及在封闭室内用于实现空气和 具有高于 500mV 氧化还原电位的电解的盐水溶液的接触的柱子的特征，即用于执行本发 明的方法的装置的工作参数。
为了从一种操作模式转换为另一种，即中断强氧化剂盐水的操作，并使得具有 低于 500mV 如 200 至 300mV 之间的氧化还原电位的盐水的迅速再生，使用有效量的一 种或多种氧化剂清除化合物 (oxidizer-scavenging compounds) 对强氧化剂盐水进行化学处 理。 此处所用的术语 “氧化剂清除化合物” 是指用于从水溶液中除去氧化剂 ( 例如， 氧、卤素、卤氧及其基团 ) 的有机或无机化合物。 充当还原剂的氧化剂清除化合物，并 特别地，基于硫的还原剂，如水溶性的亚硫酸盐、亚硫酸氢盐 (bisulfite)、硫代硫酸盐、 偏亚硫酸氢盐 (metabisulfite)、连二亚硫酸盐 (hydrosulfite) 或其混合物，以及其他的还原 剂如抗坏血酸，均在本发明的范围内。 可以以固体或液体形式 ( 如水溶液 ) 将还原剂加入 强氧化剂盐水中。 例如，上述含硫还原剂容易以其钠盐的水溶液形式得到，优选浓度在 1 和 30％ (w/w) 范围内变化，更优选约 5-10％ (w/w)。 因此，基于硫的还原剂的水溶 液可以加入强氧化剂盐水中，借此将所述盐水的氧化还原电位降低，并恢复特征为氧化 还原电位低于 500 的常规使用的盐水。 例如，当用于本发明的方法中的强盐水溶液的体 积在 10 和 20 升之间时，可以使用浓度约为 5％ (w/v) 的亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠溶液， 以降低盐水的氧化还原电位。 通常体积约为 50-200ml 的所述亚硫酸氢盐或硫代硫酸盐溶 液足以有效降低氯化钠盐水、氯化钙盐水或死海盐水的氧化还原电位。 通过改变流经处理区域的空气或盐水的流动特征，也可机械地调节盐水溶液的 氧化还原电位。 因此，本发明的方法还包括在较低范围和较高范围 ( 高于 500mV) 之间改 变盐水溶液的氧化还原电位，所述氧化还原电位可进行电解的、机械的或化学的调节， 其中电解调节包括电解盐水溶液，机械调节包括改变处理区域内的流动特征且化学调节 包括用一种或多种氧化剂清除化合物处理盐水溶液。 盐水的氧化还原电位是一项容易测 量的性质，因此可用于监测本发明提供的方法的操作。 氧化还原电位的测量方便地通过 将循环盐水，或盐水样品与上述合适的装置 (Pt/Ag/AgCl 电极 ) 接触而达成。 根据上述 装置或替代装置测得的氧化还原电位的结果，可以通过电解的或机械的 ( 产生强氧化剂 盐水 ) 和化学的 ( 用于再生常规使用的盐水 ) 方式调节氧化还原电位。 因此，本发明提供 的方法还可包括定期或持续地测量盐水溶液的氧化还原电位，并根据氧化还原电位的测 量值使用电解的、机械的或化学的方式调节盐水的氧化还原电位。 用于测量盐水的氧化 还原电位的装置放置在循环盐水路径中的任何适当位置，例如，在保存盐水的贮器内， 或在用于将盐水运输至处理区域的供料管线内。 然后测得的氧化还原电位可以用于将一 种或多种自动反馈信号提供至电解池以调节其操作，或提供至保存如上所述还原剂水溶 液的容器，以使得所述溶液供给至盐水溶液并借此降低其氧化还原电位。 或者或此外， 可由操作人员根据观察的氧化还原电位，调节用于获得强氧化剂盐水的盐水的电解，和 用于恢复氧化还原电位至低于 500mV 水平的还原剂至所述强氧化剂盐水中的供给。 为 此，可以使用氧化还原电位的测量以产生报警信号，一旦氧化还原电位的测量指示的值 超出工作范围时即触发操作人员的干预。 或者或此外，本发明还包括定期或持续测量封 闭空间内的氯水平，并根据测得值通过电解或化学的方式调节氯水平。 在处理的封闭空
间内的可操作的氯水平可在 0.1 和 10ppm 之间变化，更优选在 0.1 和 3ppm 之间变化。 例 如，已经发现通过本发明的方法达到大约 1ppm 的氯水平并维持该水平约 20-24 小时可以 有效消毒 25m3 的储藏室。 可以根据合适的安全措施实践几个 ppm 水平的氯，即至高达 10ppm 水平的氯。 可以通过中断空气和电解的盐水溶液的接触，并使得空气流经柱子并 接触上述氧化剂清除化合物的溶液来实现降低封闭空间内的氯水平。 为此，空气可以导 至第二根相似的柱子，其中操作氧化剂清除化合物的溶液，或者所述溶液可以替代电解 的盐水溶液在本发明的处理区域使用并在其中循环。
应当注意，某些盐水 ( 如含碘化物的盐水 ) 在上述条件下，在用待处理空气气流 吹气后，可以自发产生大于 500mV 的氧化还原电位，并且，该盐水可以随时间维持其氧 化还原电位，尽管经常有效的是以短持续时间活化电解池和使所述盐水通过该池以稳定 其氧化还原电位在所需范围内。
本发明的一个重要特征为在处理区域形成的活化层，在该层中空气和盐水溶液 混合。 如上所述，在基本水平排列的多孔表面上形成活化层，其为向上的空气流和向下 的液体 ( 盐水溶液 ) 流的结果。 术语 “活化层” 是指鼓泡液体，即其中通过气体 ( 本案 为空气 ) 的液体。 用于促进鼓泡液体形成的多孔表面通常为具有可变百分比的开孔面积 (open area) 的网或板的形式。 以穿孔形式的开孔面积的百分比应当匹配进入处理区域的 液体和气体装载量。 活化层的高度优选 1 至 7cm( 高度取决于柱子的几何参数和多孔表面 的开孔面积 )。 空气进入处理区域时的压力优选为不低于超过环境大气压 350Pa 的压力， 优选不低于超过环境大气压 450Pa 的压力 ( 尽管也可以使用吸气模式迫使空气流入处理区 域 )。 处理后的空气可能携带盐水溶液的液滴。 本发明的方法包括从处理后的空气中分 离盐水溶液的液滴，并可能收集所述液滴，然后再循环该回收的盐水用于再次使用。 已经发现本发明的方法能够减少封闭空间内室内空气的微生物负载 (load)，并 防止真菌菌落在放置在处理后的密封空间内的固体生长培养基 ( 琼脂培养皿 ) 中生长。 显 著的，琼脂培养皿接种真菌 ( 特别是灰色葡萄孢 (B.cinerea) 的分生孢子 ) 并暴露在处理 后的封闭空间内的通过电解的盐水处理后的空气中，即使在 25℃孵育几天后仍未形成可 见的菌落。 已经发现使用电解的盐水处理封闭室内的空气达到在空气中和放置在封闭室 内的固体生长培养基中破坏真菌孢子的目的。 本发明的方法可以用于消毒冷藏室 ( 例如 其中的温度低于 15℃ )。
本发明还涉及新颖的装置，其用于处理空气和消毒各种封闭空间。 以其最普通 的形式，本装置包括 ：
a) 气体 - 液体接触柱，其具有置于其中的多孔表面，所述多孔表面将所述柱子 分为第一部分，其提供了至少一个进气口 (air inlet opening)，和第二部分，其提供了至少 一个出气口 (air outlet opening)，
b) 用于保存盐水溶液的贮器，其通过供料管线在所述多孔表面以上及所述出气 口以下的位置连接进入所述第二部分，以及以下的一个或多个 ：
c1) 电解池，包括放置在所述贮器中或所述供料管线中的电极 ；
c2) 液滴分离器，其可以与所述柱子物理结合 (associate)，或以单独单元提供 ；
c3) 用于迫使空气气流向上流经所述柱子的设备 (means)，例如鼓风单元，其优 选与进气口相连 ；
c4) 具有上述组成的盐水溶液，其保存在贮器内。
该装置还包括测量电极和参比电极，这些电极放置在所述装置内用于测量在所 述装置中操作的液体的氧化还原电位。
更特别的，本发明的装置包括气体 - 液体接触柱，其具有固定于其中的多孔表 面，因此所述多孔表面将所述柱子分为第一 ( 下面 ) 部分，其提供至少一个进气口，和第 二 ( 上面 ) 部分，其提供了至少一个出气口。 鼓风设备与所述进气口相通，用于使空气 气流流入所述气体 - 液体接触柱的所述第一部分，并穿过多孔表面进入所述柱子的第二 部分。 贮器 ( 适用于保存盐水溶液 ) 与气体 - 液体接触柱流连通。 本装置还包括在上文 中定义的电解池。 电解池的电极放置在装置内的任何合适位置。 在其最简单的构造中， 电解池包括两个电极，其固定在用于保存盐水的贮器内，或者，在用于将盐水转移到柱 子的上面部分的供料管线 ( 例如导管 ) 内。 本装置还包括至少一对电极 ( 测量电极和参 比电极 ) 连接至电压计，该电极适当布置用于测量盐水的氧化还原 ( 还原 - 氧化 ) 电位。 本装置还优选包括氯传感器。
更特别的，本发明的装置包括伸长的、垂直放置的，优选圆柱形柱子。 在柱 子的内部空间放置了多孔板，该板与所述柱子的纵轴相对垂直放置，并且固定在柱子的 内壁，因此将柱子分为下面和上面部分或空间。 在圆柱形柱子下面空间的侧面提供了开 口，用于空气进入。 柱子的上面空间包括用作出气口的开口。 用于保存盐水溶液的贮器 优选在柱子的最低部分提供 ( 此处盐水溶液的水平保持在低于进气口处 )。 鼓风单元优选连接至在柱子的第一部分提供的侧面进气口 ( 优选但不必须，该 连接处于正切于柱子壁的方向上 )。 合适的鼓风单元优选在不低于 350Pa( 对应于大约 35mm H2O)，优选不低于 470Pa( 对应于大约 48mm H2O) 的压力下操作。 可以维持上述 压力值的鼓风单元为工业用离心抽风机 (centrifugal extractor fans)，其可市购获得 ( 此处 报道的压力值为超过环境大气压的值 )。
在操作时，盐水溶液持续从贮器中推进至柱子的上面部分 ( 在多孔板之上 )，以 在多孔板的上侧维持一层所述盐水溶液，同时迫使经由进气口引入柱子的空气气流穿过 多孔板并与板上保持的盐水溶液接触。 穿过多孔板的孔隙的空气气流在多孔板之上产生 了一层相对较厚的鼓泡液体。 如上所述，将所得的层 ( 液体和气泡 ) 在此处称为 “活化 层”。
关于附图，图 1 用图示阐明了本发明的装置 10 的优选实施方案，其包括通过侧 向支承 (lateral supports)12s 垂直对准于地表 7 的柱子 12，装在柱子 12 内侧并垂直于其壁 12w 的多孔板 12p，与进气口 12o 相通的鼓风机 18，进气口 12o 形成于位于多孔板 12p 以 下的柱子 12 的壁 12w 上，以及适用于通过泵 11( 例如磁力旋转泵 (magnetic rotary pump)) 将液体由柱子 12 的底部 12b 输送至其上部 12u 的管道系统 11p。
柱子 12，其优选具有圆柱形形状，由耐化学材料制成，例如但不限定于，不锈 合金 ( 例如奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢、钛合金、镍基超级合金和钴合金 ) 或合适的 塑料 ( 例如 PVC、 CPVC、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、 PVDF、聚四氟乙烯 (Teflon) 和聚 酯 )。柱子的内径通常在 30 至 60cm 的范围内，优选大约 30cm，其壁的厚度可通常在 2 至 6mm 的范围内，优选大约 3mm，且其长度可在 0.8 至 2m 的范围内，优选大约 1.2-1.5m。 进气口 12o 的面积通常在 100 至 400cm2 的范围内。 在本发明的一个优选实施方案中，进
气口 12o 的两对侧相互平行 ( 例如开口的投影 (projection) 为矩形 )，其长度在 20 至 50cm 之间的范围内，且宽度在 4 至 8cm 的范围内。
多孔板 12p 优选由耐化学金属或塑料材料制成，如上列举。 板的厚度优选在 1 至 5mm 的范围内。 多孔板 12p 适合紧密装配在柱子 12 中并占据其横切面积，且位于进 气口 12o 之上。 多孔板 12p 中的孔隙优选占据其表面积的 30％ -90％。
鼓风机 18 优选为能提供在 100 至 3000m3/ 小时范围内的空气气流的电动离心鼓 风机，优选 300-1000m3/ 小时且更特别为约 800m3/ 小时。
柱子 12 的底部 12b 用于保存盐水溶液 14。 处理的空气的出口 12c 设置在柱子 12 的上面空间 12u 中。 在操作中，盐水溶液 14 持续由泵 11 经管道输送，并输送至柱子 12 的上面空间 12u，使得在多孔板 12p 之上维持一层盐水溶液 14’，同时迫使通过鼓风机 18 经进气口 12o 引入柱子 12 中的环境空气气流 5 通过多孔板 12p 并与其上维持的活化层 接触，然后处理后的空气气流 5p 从出气口 12c 流出柱子 12。
隔离部件 6 优选装入柱子 12 内，位于进气口 12o 以下，其中所述隔离部件 6 具 有漏斗样的形状，向下变细朝向开口 6p。 因此隔离部件 6 使得由上面空间 12u 下落的盐 水溶液方便地导向并收集于柱子的下面空间 12b 中。
鼓风机 18 的出口优选通过适合安装至空气口 12o 的通道 18t( 典型地具有矩形横 切面 ) 与柱子 12 的空气口 (air opening)12o 相连，以使通过于此的空气气流分配通过空气 口 12o 的区域。 处理的空气的出口 12c 的直径可通常在 10 至 30cm 的范围内，其横切面 面积优选基本与空气口 12o 的面积相等，以使经出气口 12c 离开柱子 12 的处理后的空气 气流 5p 的流速基本与经进气口 12o 引入柱子 12 的环境空气气流的流速相同 ( 例如在 100 至 3000m3/ 小时的范围 )。 或者，处理的出气口 12c 的直径可与柱子 12 的直径相同。
处理的空气的出口 12c 优选与柱子 12 上端提供的渐窄部分 12a 相连。 为了使从 出气口逸出的液滴最少，可通过使空气经过位于柱子第二部分内的多孔基底，或通过合 并液滴分离器作为单独单元，例如旋风型设置 (cyclone-type arrangement)( 其为本领域熟 知的 )，将液滴从处理后的空气中分离。
例如，可在渐窄部分 12a 中或相邻于渐窄部分 12a 安装一个或多个液滴分离部 件。 在一个优选的实施方案中，通过支持设备 ( 未显示 ) 在渐窄部分 12a 中安装由多孔材 料 ( 例如海绵 ) 制成的截头锥 (frustoconical) 部件 19，以使其小基底 (small base)19n 面向 多孔板 12p 且其大基底 19w 面向处理的空气的出口 12c，并占据渐窄部分 12a 的横切面面 积。 这样，经渐窄部分 12a 通过的处理后的空气气流被强制通过锥形部件 19，借此分离 其中包含的盐水溶液的液滴。 或者或此外，也可通过一块多孔材料 19a 占据柱子 12 的横 切面，优选靠近渐窄部分 12a 以进一步分离其中通过的处理后的空气气流中的盐水液滴。
如上所述，液滴分离器可以以单独单元提供，并与出气口 12c 连接。 一种可能 的设置为旋风分离器，如上所述。 液滴分离器的另一种可能的设置包括连接至出气口 12c 的导管，该导管向下导向，将含液滴的处理后的空气导入合适的槽中，并可在此收集液 滴。 如此回收的盐水可以循环，即运送至盐水贮器中。
装置 10 还包括电解池 17e、氧化还原电极 17r，且优选还包括水平确定设备 (level determining means)17s、温度感应设备 17t、和加热元件 17h，所有均安装在柱子 12 的底部 12b 中，并浸入盐水溶液 14 中，且电连接至控制单元 17。 该装置还可包括氯传感器 ( 例如 CL2-B1 传感器 )。 控制单元 17 适用于监测和管理装置 10 的操作，对从氧化还 原电极 17r、水平确定设备 17s、温度感应设备 17t 和氯传感器接收的指示信号作出响应。 电解池 17e 在操作中用于电解通过其电极的盐水溶液，优选，对氧化还原电极 17r 的氧化 还原读数作出响应。 连接至控制单元 17 的键盘 (key pad)17k 和显示单元 17d( 例如点矩 阵或 LCD) 可分别通过控制单元 17 用于接收操作者的输入，和为操作者提供有关系统 10 的操作的输出指示。 当然，装置 10 可包括额外的设备连接至控制单元 17，用于产生可视 的 / 有声的输出指示 ( 例如发光二极管，喇叭 )。 控制单元 17 可通过特殊设计的控制逻 辑电路实现，优选通过可编程的微控制器。 对控制单元 17 可能至少需要一种与数字转换 器类似的设备以转换氧化还原电极接收的信号。
在其最简单的构造中，适用于本发明的电解池 17e 包括两个固定在用于保存盐水 的贮器内的电极。 电极优选相互平行放置，间隔 0.3 至 2.0cm 的空隙，并更优选 0.5 至 1.0cm。 电极优选板或网状形式，其长度和宽度分别为约 4 和 10cm。 也可以使用更大 或更小的板和网。 电极的面积可优选在 20 至 50cm2 的范围内变化。 该电极电连接至直 流 (DC) 电源的相反电极，其可根据接收自控制单元 17 的控制信号激活。 该池典型在 103-105 安培 / 平方米阳极的电流密度下操作，施加 2 至 12V 之间的电压，优选约 3-5V。 控制单元和电极电源优选适用于使控制单元定期改变电极的极性以除去电解沉淀物。 如上所述，用于测量盐水溶液的氧化还原电位的合适的装置包括由惰性金属或 合金制成的测量电极 ( 铂电极 ) 和参比电极 ( 例如 Ag/AgCl 或甘汞 )。 合适的电极可市 购获得。 使用 Pt/Ag/AgCl 电极测量此处报道的氧化还原电位，因此显示了暴露于盐水的 Pt 电极和标准银 - 氯化银电极之间出现的电化学电位。
如图 2 所示，显示了沿着图 1 中的线 X-X 得到的系统 10 的横切面视图。 鼓风 机 18 连接在柱子 12 的进气口 12o 处，使得向其中引入的环境空气气流 5 或多或少地相对 柱子 12 的壁的切线方向指向。
柱子 12 的底端部分 12t 优选向下变窄以排出在盐水溶液 14 中形成的沉淀物。 当需要卸下废物处置容器 (waist disposal vessel)13 以除去里面得到的废弃沉淀物 (waist precipitants)13w 时，可在底端部分 12t 通过短管和用于阻断其中通道的阀 12v 连接可拆 卸的废物处置容器 13。 导入废物处置容器 13 的管道可包括光学传感器 ( 例如光电二极 管，未显示 )，其电连接到控制单元，用于提供关于废物处置容器 13 中盐水的混浊度的 指示，借此使得控制单元在当废物处置容器 13 中的盐水需要更换时产生指示。
与柱子 12 底部 12b 连接的管道 11p 优选引入柱子 12 的上面空间 12u，位于多孔 板 12p 之上，而且其开口优选向下指向，即面对多孔板 12p 的上面 (upper face)。 多孔板 可包括连接于其上面且位于管道 11g 的开口之下的相对小的板 11e( 例如直径大约 10cm 的 金属盘，用合适的金属制成，例如不锈钢 )，以使通过管道 11g 流出的盐水溶液与板 11e 相遇，以防止经过多孔板 12p 的孔隙流出的盐水溶液向下通过。 应当注意盐水溶液可通 过喷洒装置 ( 未显示 ) 在柱子 12 的上面部分 12u 喷洒。
根据本发明的另一优选的实施方案 ( 未显示 )，鼓风机 18 连接至处理的空气的出 口 12c 处，在此情况下，其适用于施加抽吸以通过进气口 12o 和 / 或装置 10 中提供的其 他适合的开口 ( 未显示 )，迫使环境空气气流进入装置 10 中。
通过控制单元 17 从水平确定设备 17s 接收的信号提供了关于盐水溶液水平的指
示，当其测得的盐水水平不在可接受范围内时，控制单元 17 通过显示单元 17d( 和 / 或有 声的或可视的指示，当该方法可用时 ) 发出相应的指示。 或者或此外，当控制单元 17 测 得盐水水平不在可接受范围内时，其可停止系统 10 的操作。 温度感应设备 17t 和加热元 件 17h 通过控制单元 17 用于监测和加热盐水溶液 14。
在一个特别优选的实施方案中，可使用装置 10 通过升高盐水溶液 14 的温度控制 封闭空间内的湿度，并借此伴随通过处理后的出气口 12c 离开系统 10 的处理后的空气 5p 的气流排出蒸汽。 或者或此外，当通过控制单元 17 从水平确定设备 17s 接收的信号显示 装置 10 从流经其的环境空气中吸收液体时，其可激活加热元件 17h 直至柱子 12 中盐水溶 液的水平恢复至盐水溶液水平的可接受范围内。
根据氧化还原电极 17r 接收的读数，可通过控制单元 17 管理装置 10 的各个操作 方面，特别是，通过电解池 17e 的方式监测和管理盐水溶液 14 的活性，如上文详述。
装置 10 还包括容器 15，用于保存氧化剂清除化合物的溶液，如上所述，其中所 述容器经过管道 15p 与柱子 12 的底部 12b 相通。 管道 15p 上提供的阀 15v 可用于控制氧 化剂清除化合物溶液向盐水的进料，以在需要时降低盐水的氧化还原电位。优选，阀 15v 为可控阀，其电连接于控制单元 17。 这样控制单元 17 可适用于提供阀 15v 的控制信号， 用于改变其状态并借此控制氧化剂清除化合物的溶液通过管道 15p 进入柱子 12 的底部 12b 的传送，以降低盐水的氧化还原电位。 通过举例方式，柱子 12 中包含体积为 15 至 20 升的盐水溶液。 在装置 10 的正 常操作中，控制单元 17 激活用于电解盐水的电解池 17e，调整由氧化还原电极 17r 测得的 盐水的氧化还原电位至特定值。 如果氧化还原电位超出所需的预定水平，则将发出相应 的控制信号用于开启阀 15v，以将一定体积的氧化剂清除化合物的溶液引入至柱子 12 的 底部 12b。
鼓风机 18 优选为可控的离心式鼓风机类型 ( 例如具有 PWA 或电压控制 )，其能 从控制单元接受控制信号并相应调整其操作。 有利地，控制单元 17 可适用于产生控制信 号以改变鼓风机 18 产生的环境空气气流流速，对由氧化还原电极 17r 接收的读数作出响 应。 已经观察到某些盐水溶液通过快速增加其氧化还原电位，对增强的通风条件作出响 应。 这样，可通过控制单元 17 控制盐水溶液的氧化还原电位，例如，通过增加环境空气 气流的速度。
装置 10 可适用于在两种主要操作模式下操作 ：i) 常规空气处理模式，其中盐水 溶液的氧化还原电位低于 500mV，如上所述 ；和 ii) 消毒模式，其中操作电解池 17e 以 产生具有高氧化还原电位 ( 例如 700-1000 毫伏 ) 的盐水，借此卤氧和其他氧化剂种类产 生，并以显著量释放进入待通过处理后的空气气流处理的空间内，该处理后的空气气流 经出气口 12c 离开柱子 12。 该操作模式特别有效用于快速消毒各种空间 ( 例如房间、感 染的设施、医院隔间 )。 可通过向盐水溶液 14 中添加合适量的保存在容器 15 中的还原剂 溶液，将装置 10 的操作模式由消毒模式改变回常规处理模式，以使氧化还原电极 17r 进 行的测量指示盐水的氧化还原电位已恢复到常规范围内 ( 约 200-400mV)。
在附图中 ：
- 图 1 用图示说明了本发明的空气处理装置的一个优选实施方案的纵切面视图 ； 和
- 图 2 显示了在沿着图 1A 中 X-X 线得到的本发明的空气处理装置的横切面视图； - 图 3 为条形图，表示根据本发明处理的空气中霉菌的量随时间的关系。
- 图 4 提供了放置在对照室内和用根据本发明的电解的盐水处理的储藏室内的培 养皿 (Petri dishes) 的照片。
- 图 5 提供了暴露在用根据本发明的电解的盐水处理的空气中的培养皿的照片。
- 图 6 显示了暴露在用根据本发明的电解的盐水处理的空气中的培养皿中形成的 菌落直径的图，其作为培养皿在所述空气中的暴露时间的函数。
- 图 7 显示了暴露在用根据本发明的电解的盐水处理的空气中的培养皿的照片。
实施例 实施例 1
减少储藏室的空气中微生物污染的负载并防止真菌菌落在人工培养基上生成
将图 1 所示装置放置在 25m3 的储藏室内，并在 11.5℃的温度和 93.3％的相对湿 度下进行操作。 对照储藏室具有相似的容积并在 8.9℃的温度和 94.4％的相对湿度下操 作。 持续操作装置达 96 小时，使用大约 15 升浓度为大约 30％重量的氯化钠水溶液。 电 解池在以下参数下操作 ：电流 ：4 安培，电压 ：5 伏。在处理期间将盐水的氧化还原电位 调节至大约 850mV。 通过速率为 300m3/ 小时的鼓风机将空气引入装置。 鼓风机以其最
大压力操作，其约为 470Pa( 根据本发明可操作的工作压力优选在 350Pa 和 750Pa 之间 )。
对空气取样以测定对冷藏室内存在的霉菌的处理效果。 使用设置为 200 升且安 装检测霉菌和酵母的培养基条的 Biotest RCS Air Sampler(Hy lab，Israel) 进行取样。 经过 安装在两间冷藏室壁上的定制适配器 (adaptor) 进行取样。 因此对空气取样无需进入冷藏 室。 开启装置操作前和 24、48、72 和 144 小时之后进行取样，一式三份 ( 最后一次取样 在关闭该装置 48 小时后进行 )。 测量的结果如图 3 所示。
图 3 为条形图，其中横座标表示时间 ( 以天计 )，其为对储藏室和对照室中空 气取样的时间，纵座标表示空气中霉菌的量。 左边的两条柱形对应于对照室内进行的测 量，表示开始实验前 ( 第 0 天 ) 以及开始实验 6 天后微生物负载的高水平。 对于对根据 本发明处理的储藏室报道的测量，值得注意的是，在开始实验 24 小时后 ( 第 1 天 ) 已经 达到显著减少空气污染的水平。 如上所述，将装置操作 4 天 ；72 小时后 ( 第 3 天 )，污 染水平减少为大约 0。 中断该装置操作 2 天后，空气污染水平增加 ( 第 6 天 )，但仍低于 第 0 天测得的初始水平。
除了上述空气取样外，将含有马铃薯右旋糖琼脂 (PDA) 的培养皿暴露在两间冷 藏室达 24 或 48 小时。 半数的培养皿还接种 10μl 含有 104 个灰色葡萄孢的分生孢子的一 滴。 在暴露后，将培养皿封闭并在 25℃下孵育 5 天。 琼脂培养皿暴露由五个重复测定 (replicates) 构成。
图 4 提供了放置在对照室和根据本发明处理的储藏室 ( 分别为左栏和右栏 ) 中的 培养皿的照片。 在所有放置在对照室内的琼脂培养皿中明显显示了可见菌落 ( 其为真菌 灰色葡萄孢和明显的其他真菌 ) 的产生 ( 图 4a 涉及未接种的 PDA 培养皿，而图 4c 涉及 接种的 PDA 培养皿 )。相反，在放置在根据本发明处理的储藏室中的琼脂培养皿中未观察到细菌菌落 ( 图 4b 涉及未接种的 PDA 培养皿，而图 4d 涉及接种的 PDA 培养皿 )。 应当指出，在通 常情况下，将琼脂培养皿在污染的室内暴露 15 分钟足以完全感染培养皿。 而且，放置在 琼脂培养皿中心 24 小时的灰色葡萄孢的分生孢子，即使在孵育一周后也未生成可见的菌 落，暗示在经过本发明的处理后其被有效杀死。
实施例 2
通过用电解的盐水处理的空气破坏真菌菌落
进行了另一实验，用于阐明葡萄孢属 (Botrytis) 的分生孢子暴露在通过根据本发 明电解的盐水处理的空气中，导致了基本完全杀死所述分生孢子。
在实施例 1 所述条件下，在温度为 9.68±0.35℃且相对湿度为 92.9±0.8 的冷藏室 中操作图 1 所述装置。 在用于比较目的的对照储藏室内，温度为 9.66±0.19℃且相对湿度 为 96.1±1.9。
准备了以下三组 PDA 培养皿 ：
第 1 组 ：发芽后的分生孢子 - 将 104 个分生孢子放置在 PDA 培养皿中心。 将培 养皿在 25℃下孵育 24 小时。 然后，将培养皿暴露在使用电解的盐水处理后的空气中特定 的时间，如下所述。
第 2 组 ：将新鲜采集的葡萄孢属的分生孢子放置 PDA 培养皿上并立即经受使用 电解的盐水处理的空气特定的时间，如下所述。
第 3 组 ：不含分生孢子的对照 PDA 培养皿。
在冷藏室内将培养皿 ( 所有三组 ) 暴露在通过电解的盐水处理的空气中达如下时 间 ：0( 对照 )、1、3、6、12 和 24 小时。 然后，封闭培养皿并转移至对照室并在 24 小 时后将所有培养皿在 25℃下孵育 4 天。 通过放射状 (radial) 生长测量和照片记录菌落的 生长。 实验以五个重复实验 (replications) 进行。
关于第 2 组，在图 5 和 6 中阐明结果。 图 5 提供了 PDA 培养皿的照片 ( 照片摄 于实验开始后 6 天，各培养皿在孵育之前暴露在处理后的空气中的时间 ( 以小时计 ) 标示 在各培养皿旁边 )。 很明显分生孢子暴露在使用电解的盐水处理后的空气中 24 小时后， 导致完全杀死分生孢子，因为其在 25℃下孵育 7 天后没有生长和产生。 通过在图 6 中显 示的图表阐明 PDA 培养皿在使用电解的盐水处理后的空气中暴露的持续时间与 PDA 培养 皿中产生的菌落的程度之间的关系，其中将形成的菌落的直径随培养皿暴露在处理后的 空气中的持续时间绘成曲线。
关于第 1 组，其中将分生孢子在 PDA 培养皿上于 25℃下发芽 24 小时，然后接受 处理，在图 7 中阐明结果，其中照片摄于培养皿在使用电解的盐水处理后的空气中暴露 3 天后。 24 小时持续暴露的有效性非常明显 ：未观察到菌落的放射状生长，尽管在接种点 产生菌丝。
实施例 3
进行以下实验以阐明活化层在消毒封闭空间中的作用。
在两间冷藏室中进行本实验。 两间储藏室的温度和湿度水平基本一致 ( 约 11-12.5℃及 80-90％湿度 )。 在第一个储藏室 ( 室 1)，在循环电解的盐水且形成鼓泡液 体的条件下操作本发明的装置，而第二个储藏室 ( 室 2) 作为对照 ( 空气通过该装置而不循环电解的盐水 )。 两间储藏室的电解条件相同 ( 在电流为 4.1A 且电压为 3.6V 的条件下 操作电解池 )。 应当注意实验开始前，室 1 测得的起始污染水平高于对照室测得的水平。
在 各 室 中， 安 排 了 具 有 地 面 以 上 不 同 高 度 的 两 个 位 置 ( 地 面 以 上 25cm 或 120cm，分别表示为 L 或 H)。
准备了 72 个 PDA 培养皿。 将半数培养皿接种灰色葡萄孢的分生孢子，如上所 述。 然后将 PDA 培养皿 ( 共 72 个 ) 分为 9 个相同的组 ( 指定为 G1、 G2、 ...G9)，各组 由 4 个未接种的和 4 个接种的 PDA 培养皿组成。 再将各组分为两个相等的亚组，各亚组 由 2 个接种的和 2 个未接种的培养皿组成。
起始于不同时间，和 / 或以不同暴露时间将各组培养皿 G1、G2、...G9 放在两个 室内，其中将各组的 8 个培养皿分为以下部分 ：在各室 (1 和 2) 内，将由接种的培养皿和 未接种的培养皿 ( 分别指定为 I 和 N) 构成的一对放在这两个可用的位置 (L 和 H) 的每一 个上。 经过指定的时间后，将属于特定组的 8 个培养皿转移且在 25℃下孵育 72 小时，然 后测试各培养皿，以测定其中产生的菌落的数量。
下表总结了上述设置，指出各组培养皿放入室中的时间、处理的时间，即该组 暴露在装置操作下的时间，以及报道了各培养皿中可见菌落的数量。
LN ：低位，未接种的培养皿
LI ：低位，接种的培养皿
HN ：高位，未接种的培养皿
HI ：高位，接种的培养皿
上表报道的结果指出将葡萄孢属的分生孢子暴露在空气中，其使得在形成鼓泡 液体的条件下与具有超过 500mV( 在 700-900mV 之间 ) 氧化还原电位的盐水混合，导致
基本完全杀死所述分生孢子。 在未形成鼓泡液体的情况下观察到较差的结果 ( 根据增加 的菌落产生 )。