ITTO20090556A1 - Dispositivo per la purificazione fotocatalitica dell'aria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“DISPOSITIVO PER LA PURIFICAZIONE FOTOCATALITICA DELL'ARIA”

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo per la depurazione dell’aria in particolare per ambienti civili ed ad al suo per la purificazione dell’aria da inquinanti gassosa.

Stato dell’Arte

La fotocatalisi eterogenea è nota sia dagli anni ‘70 per studi sulla dissociazione fotoindotta dell’acqua.

Tale tecnica consiste nell’irraggiamento con luce solare o luce artificiale UV con lunghezza d’onda inferiore ai 400 nm di un semiconduttore, generalmente biossido di titanio.

Questo materiale subisce un’eccitazione che permette ad un elettrone della banda di valenza di passare alla banda di conduzione del semiconduttore. La corrispondente cavità h+ può reagire con un gruppo OH adsorbito sulla superficie del semiconduttore per formare radicali idrossilici OH• con forte capacità ossidante. Questi sono capaci di reagire con le molecole organiche, per esempio inquinanti, con conseguente mineralizzazione di questi e formazione di acqua e anidride carbonica.

Il biossido di titanio esiste in differenti forme cristalline tra cui le principali sono il rutilo, l’anatasio e la brookite. Il rutilo e l’anatasio sono le forme cristalline che manifestano un’attività fotocatalitica. In particolare, l’anatasio è la forma più attiva.

Il biossido di titanio è utilizzato in una grande quantità di prodotti quali ad esempio vernici e cosmetici. La sua fotoattività è utilizzata per la decomposizione di molecole organiche assorbite sulla sua superficie. La fotocatalisi eterogenea mediante biossido di titanio è dunque utilizzata per la purificazione dell’acqua, l’eliminazione di inquinanti, pesticidi, coloranti, batteri, la detossificazione delle acque agricole e industriali e la purificazione dell’aria (deodorizzazione ed eliminazione di gas nocivi) e come agente per la pulizia di oggetti o edifici esterni esposti alle intemperie.

Sono noti numerosi dispositivi per la purificazione dell’aria e/o deodorizzazione comprendenti un filtro fotocatalitico a base di biossido di titanio. Tali dispositivi possono avere sia funzione strutturale che architettonica.

Sono noti, ad esempio, da JP09084866, EP993859, JP2000-334448, JP10249166, JP2001-293336, JP2002-295874, JP2001-218820 dispositivi in cui viene ottimizzato l’utilizzo delle radiazioni UV, ad esempio grazie all’ottimizzazione della geometria e della disposizione all’interno del dispositivo del supporto del fotocatalizzatore e delle lampade o mediante l’aumento dell’efficacia della lampada UV.

JP2002-083511 e JP2002-035599 descrivono dispositivi che permettono l’utilizzo di lampade che emettono radiazioni nello spettro del visibile.

Infine è noto da EP1667785 un dispositivo per la purificazione dell’aria integrato all’interno di una parete con funzione architettonica.

Svantaggiosamente, per tale dispositivo così come per tutti i dispositivi finora illustrati nell’arte, le operazioni di manutenzione sono molto complesse in particolare quelle relative alla rigenerazione periodica del fotocatalizzatore. Inoltre tali dispositivi sono spesso ingombranti e molto pesanti e questo non ne permette un facile spostamento da parte dell’utilizzatore finale.

Alla luce di quanto appena evidenziato, risulterà chiara la necessità di trovare un dispositivo per la purificazione dell’aria che consenta una facile manutenzione, che sia leggero e di piccole dimensioni in modo da consentirne la portabilità all’utilizzatore.

Secondo la presente invenzione tale scopo viene raggiunto mediante un dispositivo secondo la rivendicazione 1.

In particolare, secondo il trovato, il dispositivo per la purificazione fotocatalitica dell’aria comprende un involucro provvisto almeno di un’apertura di ingresso per l’aria da purificare e di almeno un’apertura di uscita per l’aria purificata, atto a contenere almeno una sorgente di radiazioni luminose aventi lunghezza d’onda inferiore a 400 nm e mezzi fotocatalizzatori disposti all’interno dell’involucro e portati da una struttura di supporto. Il dispositivo è stato studiato in modo che la sorgente di radiazioni luminose resti in posizione fissa rispetto all’involucro. Inoltre la struttura di supporto è rimovibile dall’involucro esterno per consentire agevolmente le operazioni di manutenzione.

Il dispositivo è inoltre provvisto di almeno un elemento di ventilazione che permette la circolazione dell’aria all’interno dell’involucro.

Secondo la presente invenzione viene inoltre fornito l’uso di tale dispositivo per la purificazione dell’aria da composti in fase gassosa secondo la rivendicazione 10.

In particolare, il dispositivo secondo la presente invenzione permette la purificazione dell’aria da almeno un composto in forma di gas selezionato nel gruppo costituito da composti organici ossigenati ad esempio alcoli, aldeidi, chetoni, acidi ed esteri; idrocarburi aromatici ed alifatici saturi ed insaturi; composti organici alogenati.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, effettuata con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- Figura 1: è una vista prospettica del dispositivo dell’invenzione;

- Figura 2: è una vista prospettica esplosa del dispositivo dell’invenzione.

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo per la purificazione fotocatalitica dell’aria comprendente un involucro 2 provvisto di un’apertura di ingresso 3 per l’aria da purificare ed un’apertura di uscita 4 per l’aria purificata. All’interno dell’involucro 2 sono inseriti mezzi fotocatalizzatori portati da una struttura di supporto 6. In particolare tale struttura di supporto 6 è composta da una pluralità di elementi di supporto 6a e 6b, ad esempio lastre piane di metallo, smontabili tra loro in modo che la sorgente di radiazioni luminose 5 resti in posizione fissa rispetto all’involucro 2.

Inoltre tali elementi di supporto 6a e 6b sono rivestiti con un film di fotocatalizzatore, preferibilmente ossido di titanio.

Come illustrato in Figura 2, gli elementi 6a e 6b sono provvisti in una loro porzione terminale, rispettivamente 7a e 7b, di almeno una sede, rispettivamente 8a e 8b atta ad accoppiarsi vicendevolmente con la sede dell’altro elemento.

In particolare il primo elemento di supporto 6a, disposto nelle Figure 1 e 2 orizzontalmente, è provvisto nella sua porzione 7a terminale di una pluralità di sedi 8a (nella figura 1 tali sedi sono 4 di cui solo due mostrate nella figura 2). Il primo elemento 6a ed il secondo elemento 6b sono accoppiabili in modo che la porzione 7a impegni la sede 8b e che la porzione 7b impegni la sede 8a.

Una volta terminato il montaggio, il secondo elemento di supporto 6b risulta disposto ortogonalmente rispetto al primo elemento di supporto 6a.

L’involucro 2 può essere provvisto di scanalature 10 nella sua parete interna per consentire l’inserimento della struttura di supporto 6 per scorrimento. Questo permette dunque un facile posizionamento ed una altrettanto facile estrazione della struttura di supporto 6.

Il posizionamento degli elementi di supporto 6a e 6b all’interno dell’involucro 2 genera due file di tre canali 11 sovrapposti nei quali in uso viene fatta passare l’aria da purificare.

All’interno di ogni canale 11 è presente almeno una sorgente di radiazioni luminose 5 disposta longitudinalmente lungo l’asse principale del dispositivo e fissa rispetto all’involucro 2. La sorgente di radiazioni luminose 5 emette radiazioni aventi lunghezza d’onda inferiore a 400 nm, preferibilmente inferiore a 360 nm, e può essere ad esempio una lampada di Wood.

Il dispositivo 1 è inoltre dotato di almeno un elemento di ventilazione (non illustrato nelle Figure) in grado di consentire la circolazione dell’aria all’interno dell’involucro 2.

Preferibilmente, l’involucro esterno 2 e la struttura di supporto 6 sono realizzati in un materiale scelto in modo che non sia soggetto a degradazione quando il dispositivo è in uso e che non reagisca con il fotocatalizzatore o non ne causi la disattivazione. Deve inoltre essere un materiale facilmente lavorabile in lastre e che comporti costi contenuti. L’involucro può così essere ottenuto ad esempio per semplice formatura da un nastro metallico opportunamente ripiegato. Il materiale viene quindi preferibilmente selezionato tra leghe ferrose, ad esempio acciaio legato con elevati tenori di Ni e Cr, acciaio, acciaio inossidabile e leghe leggere a base di alluminio o titanio.

Vantaggiosamente l’uso di questi materiali rende il dispositivo dell’invenzione leggero e maneggevole consentendone la portabilità all’utilizzatore finale.

Al fine di ottimizzare la resa del dispositivo ed in particolare per incrementare l'attività fotocatalitica dell’ossido di titanio, la superficie interna 12 dell’involucro esterno 2 è una superficie riflettente. In tal modo le radiazioni luminose provenienti dalla sorgente 5 vengono riflesse dalla struttura di supporto 6 potenziando la capacità fotocatalitica del fotocatalizzatore.

Alternativamente, la superficie interna 12 dell’involucro esterno 2 è a sua volta rivestita con un film di fotocatalizzatore.

Vantaggiosamente, il dispositivo dell’invenzione può essere smontato facilmente per le operazioni di manutenzione. In particolare, il manutentore quando si rende necessaria la rigenerazione del fotocatalizzatore o la sostituzione di una lampada, può semplicemente rimuovere gli elementi di supporto portanti il fotocatalizzatore da rigenerare dall’involucro e sostituirli con elementi di supporto portanti il fotocatalizzatore rigenerato o sostituire la lampada con una nuova.

Le operazioni di preparazione dell’elemento di supporto per la deposizione del fotocatalizzatore comprendono una fase di abrasione superficiale seguita da una fase di sonicazione per sgrassare in profondità il supporto. Al termine di queste operazioni, il supporto viene immerso in una sospensione liquida di polveri di fotocatalizzatore e poi sottoposto ad un ciclo termico. Queste operazioni vengono ripetute più volte fino ad ottenere la deposizione di una quantità desiderata di fotocatalizzatore.

Il dispositivo dell’invenzione trova dunque applicazione per la purificazione dell’aria da almeno un composto in forma di gas selezionato nel gruppo costituito da composti organici ossigenati, come ad esempio alcoli, aldeidi, chetoni, acidi ed esteri; idrocarburi aromatici ed alifatici saturi ed insaturi; composti organici alogenati.

In particolare, grazie alle ridotte dimensioni ed al peso contenuto è utilizzabile per la purificazione dell’aria in ambienti civili anche in una forma di realizzazione trasportabile facilmente dall’utilizzatore finale.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) per la purificazione fotocatalitica dell’aria comprendente: - un involucro (2) - almeno un’apertura di ingresso (3) per l’aria da purificare ed almeno un’apertura di uscita (4) per l’aria purificata, - almeno una sorgente di radiazioni luminose (5) avente lunghezza d’onda inferiore a 400 nm in posizione fissa rispetto a detto involucro (2), - mezzi fotocatalizzatori disposti all’interno dell’involucro 2 e portati da una struttura di supporto (6), - almeno un elemento di ventilazione in grado di consentire la circolazione dell’aria all’interno di detto involucro (2), caratterizzato dal fatto che detta struttura di supporto (6) è rimovibile da detto involucro.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta struttura di supporto è composta da una pluralità di elementi di supporto (6a, 6b) smontabili tra loro in modo che detta sorgente di radiazioni luminose (5) resti in posizione fissa rispetto all’involucro (2).
3. 3. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo elemento di supporto (6a) e un secondo elemento di supporto (6b), detto primo elemento di supporto (6a) essendo provvisto di una prima porzione (7a) definente almeno una prima sede (8a) e detto secondo elemento di supporto (6b) essendo provvisto di una seconda porzione (7b) definente almeno una seconda sede (8b), detto primo (6a) e detto secondo (6b) elemento essendo accoppiabili in modo che detta prima porzione (7a) impegni detta seconda sede (8b) e che detta seconda porzione (7b) impegni detta prima sede (8a).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi fotocatalizzatori consistono in un film di fotocatalizzatore portato da detta struttura di supporto (6).
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto fotocatalizzatore è ossido di titanio.
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto involucro (2) e detta struttura di supporto (6) sono realizzati in un materiale selezionato tra leghe ferrose, acciaio, acciaio inossidabile, leghe leggere a base di alluminio e leghe leggere a base di titanio.
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette radiazioni luminose hanno una lunghezza d’onda inferiore a 360 nm.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una delle superfici interne (9) di detto involucro (2) è una superficie riflettente dette radiazioni luminose.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una delle superfici interne (9) di detto involucro (2) è rivestita con un film di fotocatalizzatore.
10. 10. Uso del dispositivo secondo le rivendicazioni da 1 a 9 per la purificazione dell’aria da almeno un composto in forma di gas selezionato nel gruppo costituito da composti organici ossigenati, idrocarburi aromatici ed alifatici saturi ed insaturi, composti organici alogenati.
11. 11. Uso secondo la rivendicazione 10, per la purificazione dell’aria in ambienti civili.