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CN1314820A - 恶臭消除处理 - Google Patents

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CN1314820A
CN1314820A CN99810250.4A CN99810250A CN1314820A CN 1314820 A CN1314820 A CN 1314820A CN 99810250 A CN99810250 A CN 99810250A CN 1314820 A CN1314820 A CN 1314820A
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University of Southampton
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Abstract

一种消除或中和空中恶臭的方法,其包括将来自含有恶臭消除组合物的喷雾装置的液滴对准恶臭源,该方法包括通过在由喷雾装置喷入液滴期间进行双层充电而提供给该液滴单极性电荷,该单极性电荷的水平是,该液滴的电荷与质量的比率至少为+/－1×10-4C/kg。

Description

恶臭消除处理
本发明涉及对恶臭，尤其是可能由空中颗粒或气态本体造成或携带的空中恶臭的处理。
已知的消除或中和恶臭的方法包括应用容有包括一种或多种恶臭消除剂组合物的气溶胶的喷雾装置，该装置被启动时产生气溶胶喷雾，可以将该喷雾对准恶臭源。各种已知的为此目的的产品已上市。
如果该恶臭是全部或部分地由空中颗粒造成的，则采用已知的气溶胶喷雾装置时恶臭消除剂和恶臭颗粒之间发生的碰撞率低，并导致恶臭消除处理的效果不足。这种不足的实际后果是，为了取得理想的效果不得不大量应用这种恶臭消除剂，而这种恶臭消除剂可能是或可能包含制造恶臭的成分。这进而导致不期望的副作用，如强烈的芳香气味或有限的成分选择。
即使当该恶臭是全部或部分由非颗粒性空中源造成的，采用已知的溶有恶臭消除组合物的气溶胶喷雾装置仍然相当不足。为了携带能够喷射合理距离的气溶胶喷雾，该装置的设计尤其是该装置喷头的设计要使其以较小的扩展角进行喷雾喷射。因此大部分的喷雾至少在最初会沿着或靠近从喷头延伸出的中心喷雾线行进。因此，如果该恶臭源在空间显著地沿与喷雾线水平的方向扩散，则需要供应大量的气溶胶喷雾以有效地处理这些恶臭。因此，为了除去房间中的恶臭，需要在整个房屋空间提供相当数量的气溶胶喷雾。
现在我们研制了一种改进的消除或中和空中恶臭的方法。
因此，本发明提供了一种消除或中和空中恶臭的方法，该方法包括，将来自容有恶臭消除组合物的喷雾装置的液滴对准恶臭源，该方法包括，通过在由喷雾装置喷射液滴期间进行双层充电而提供给该液滴单极性电荷，该单极性电荷的水平使得该液滴的电荷与质量的比率至少为+/-1×1-4C/kg。
本发明的方法能有效地处理在房间或其它封闭空间的空中恶臭，而不管该恶臭是由颗粒源如烟尘或气体源如烹调气味或细微分散的液滴或树脂材料造成的。本发明的方法极有效地消除或中和恶臭，这是因为带电的气溶胶喷雾液滴与空气中含有的恶臭颗粒的碰撞率更大。而且，根据本发明，由于带电液滴在从喷雾装置喷射时携带同极性的电荷，它们彼此排斥并因而比它们不带电时从中心喷射线分散得更多。因此，该喷雾比常规的喷雾覆盖了更大体积的空气空间，并能够以比常规喷雾装置更小体积的喷雾实现更为有效的处理。
优选的是，在液滴从喷雾装置喷出时，仅通过该喷雾装置中的液体和该喷雾装置自身的相互作用来产生提供给该液滴的单极性电荷。具体地说，优选的是，给这液滴提供单极性电荷的方式甚至不部分依赖于该喷雾装置与任何外部电荷诱导装置如较高的电压源或任何内部电荷诱导装置如电池的连接。采用这种配置使该喷雾装置完整齐备，并适用于在工业、公共机构和家庭环境。
优选的是，该喷雾装置为没有电路但能被手持的家用压力一喷雾装置。一般这种装置的容器范围为10ml-2000ml，并可用手或自动启动机构启动。特别优选的家庭装置为手持气溶胶罐。
因此优选采用具有至少一种以下特征的气溶胶喷雾装置以便给该液滴提供至少+/-1×1-4C/kg的液滴电荷与质量比率：选择启动器的材料、启动器孔的大小和形状、汲取管的直径、阀的特征和该气溶胶装置内所含的恶臭消除组合物的配方，以便通过双层充电实现所述的液滴电荷与质量的比率，在从该气溶胶喷雾装置孔上实际喷出液滴的期间提供给该液滴单极性电荷。
本发明方法的结果是，使用比先前少得多的恶臭消除组合物就实现了恶臭的消除。而且，考虑到恶臭消除剂和空中颗粒之间的碰撞率的增加和从气溶胶中喷出的给定数量的液体气溶胶喷雾分散的增加，该恶臭消除的效力得到了增强。
这些结果的实现是因为给该气溶胶喷雾液滴提供了高度的单极性电荷。各液滴带有相同极性的电荷并因此撞击具有相反电荷或电中性的恶臭颗粒。而且，由于带电液滴彼此排斥，很少或不会发生液滴的聚集。相反，与不带电的液滴相比，带电液滴趋于很大程度的分散。此外，如果液滴内的电荷排斥力大于液滴的表面张力，则会导致带电液滴分裂成多数更小的带电液滴(超过了瑞利限度)。该过程持续到两种对抗力相等或该液滴完全蒸发。
通常恶臭颗粒与其周围电绝缘，并且一般会处于与其周围相同的电势。在此情况下，在一团带电液滴内的恶臭颗粒因此而可能导致由液滴产生的电场结构的畸变，从而改进了这些液滴在颗粒上的吸引力。这等于击中了各恶臭颗粒。
在本发明方法中可以应用的恶臭消除剂的实例为全部或部分形成以下现在可以购到产品的恶臭消除剂：白扁柏、水杨酸苄酯、叶绿素、环糊精、柠檬烯、黄烷类、日本扁柏油、欧芹提取物、酞菁、皂角苷、茶树油或花楸酚醛树脂(T.H.Goldschmidt)、VeilexⅠ、Ⅱ或Ⅲ(Bush Boake Allen)和在美国专利号5795566中所述的醛体系。
采用气溶胶喷雾装置喷至空气中的液体组合物优选为水和烃的混合物、或者乳剂、或者在使用前或喷雾过程中通过摇晃该喷雾装置而转化成乳剂的液体。适于根据本发明方法进行喷雾的家用气溶胶组合物的实例在以下的实施例中给出。
虽然已知所有的液体气溶胶通过双层充电或液滴的分裂带有净负或净正电荷，但从标准装置中提供给被喷雾的液滴的电荷仅在+/-1×10-8-1×10-5C/kg等级。
本发明依赖于气溶胶喷雾系统的各种设计特征的组合，从而增加了液体从气溶胶喷雾装置喷出时的充电。
典型的气溶胶喷雾装置包括：
1．容有从该装置中待喷出的组合物和液体或气体抛射剂的气溶胶罐；
2．延伸至该罐的吸取管，该汲取管的上端与阀相连；
3．位于该阀上方能够被压下以操作该阀的启动器；和
4．在该启动器内装设的包括孔眼的插入物，从该插入物喷出组合物。
WO97/012227中详述了在本发明中应用的优选的喷雾装置。
通过气溶胶装置的材料、启动器的形状和尺寸、启动器插入物、阀和汲取管和喷雾的液体的特征等方面的选择有可能给这些液滴提供更高的电荷，从而在该液体作为液滴被喷射时产生所需水平的电荷。
许多气溶胶体系的特征增加了双层充电和液体配方与气溶胶体系表面之间的电荷交换。这种增加通过以下因素而发生：可能增加了系统的湍流、增加了液体与容器、阀及启动器系统内表面之间接触的频率和速率。
例如，优选启动器的特征以增加从容器喷出的液体上的电荷水平。该启动器插入物内的孔眼较小，即大小为0.45mm或更小，则会增加从该启动器喷出的液体的电荷水平。选择以下用于启动器的材料也可以增加从该装置喷出的液体的电荷水平：如趋于增加电荷水平的尼龙、聚酯、乙缩醛、PVC和聚丙烯。
可优选该插入物上的孔的几何形状以增加液体在经启动器喷雾时其上的电荷水平。促进液体力学分裂的插入物提供更好的充电。
该喷雾装置的启动器插入物可以由导电性、绝缘性、半导体或静电消耗性材料形成。
可以优选该汲取管的特征以增加从该容器中喷出的液体的电荷水平。窄的汲取管，如大约1.27mm内径的汲取管增加了液体上的电荷水平，而且也可以改变该汲取管材料以增加电荷。
可以选择当液体产物从容器中喷出时增加其上的电荷与质量比率的阀的特征。在腔室内的约为0.65mm的小端件孔增加了在喷雾期间产物电荷与质量的比率。将杆内的孔数减小，如为2×0.50mm，也会增加喷雾期间的产物电荷。蒸气相排出孔的存在有助于电荷水平的最大化，一般更大的如约为0.50mm-1.0mm的蒸气相排出孔提供更高的电荷水平。
产物配方的变化也会影响电荷水平。含有烃和水的混合物、或不混溶的烃和水的乳剂的配方与单独用水或烃配方相比在从气溶胶装置喷雾时将带来更高的电荷与质量的比率。
本发明中使用的恶臭消除组合物优选包含油相、水相、表面活性剂、恶臭消除剂和抛射剂。
优选的油相包括包括C9-C12烃，优选在该组合物中存在的该C9-C12烃的量为2-10％w/w。
优选的表面活性剂为甘油油酸酯或聚甘油油酸酯，优选在该组合物中存在的该表面活性剂的量为0.1-1.0％w/w。
优选的抛射剂为液化石油气(LPG)，它优选可选择地与丙烷混合的丁烷。在该组合物中存在的该抛射剂的量为10-90％w/w，并取决于该组合物打算作为“湿”或“干”组合物喷雾。对于“湿”组合物，该抛射剂存在的量优选20-50％w/w，更优选的量为30-40％w/w。
从气溶胶装置喷出的液滴一般具有5-100微米范围的直径，最多的液滴为约40微米。从气溶胶喷雾装置喷出的液体可以含有预设量的微粒料如火成二氧化硅，或预设量的挥发性销售材料如甲醇或萘。
本发明的方法在消除恶臭的过程中，通过对颗料的间接充电也促进了空中颗粒的自然沉淀过程，由此能够快速而便利地改进空气的质量。
通过本发明方法可消除、中和或减少的的恶臭的实例包括烟草烟雾和车辆排放的烟雾。
本发明喷雾装置用的罐由铝或涂漆或未涂漆的马口铁等制成。该气溶胶喷雾装的启动器插入物例如可以由缩醛树脂制成。这种装置的阀杆侧孔优选为直径约0.51mm的两个小孔。
现在仅通过实施例，并参照附图对本发明进行描述，这些附图为：
图1为本发明气溶胶喷雾容器的图解横截面；
图2为图1容器的阀部件图解的图解横截面；
图3为图2所示部件的启动器的横截面；
图4表示从方向A观察时图3上所示喷头的孔结构；和
图5表示从方向B观察时图3所示喷头的涡流室结构。
参照图1和2，显示了本发明的气溶胶喷雾装置。它包括由铝或者涂漆或未涂漆的马口铁等以常规方式制成的罐1，该罐形成具有能使液滴带有适宜静电荷的导电性液体3的容器2。在该罐中也存放一定压力的气体，它能将液体3从罐1经过包括汲取管4、阀和启动部件5的管道系统而挤出。该汲取管4包括终止于该罐1周边部分的底部的末端6和与该阀部件的端件8相连的另一末端7。该端件8由装配在该罐顶部开口的安装部件9来保障，包括形成端件孔11的较低部分10，汲取管的末端7连接于此孔。该端件包括孔12，其下部11的直径较窄而其上部13直径的较宽。该阀部件也包括装于端件孔12内的杆管14，排列该杆管使其轴向放置于孔12内起对抗弹簧15的作用。该阀杆14包括具有一或多个横向开口(杆孔)17(参见图2)的内孔16。该阀部件包括具有中心孔19的启动器18，该中心孔19可容纳阀杆14以使杆管14的孔16与该启动器的孔19相连。垂直延伸到孔19的启动器通道20通过凹口与孔19相连，该凹口包括柱21，在柱21上装有插入物22形式喷头，插入物22包括与通道20相连的孔23。
在该阀杆14外表面之间提供弹性材料环24，通常该密封环关闭了阀杆14的侧孔17。如图2所示，这种阀部件的结构为当该启动器18被人工压下时，它迫使阀杆14向下对抗弹簧1 5的作用，从而使该密封环24不再关闭侧孔17。在此情况下，提供了从容器2到喷头孔23的通道，从而使液体在罐内气体的压力下通过包括汲取管4、端件孔12、阀杆孔16、启动器孔19和通道20的管道系统到达喷头。
在端件8的壁上提供孔27(在图1中没有显示)并由其构成蒸气相排出孔，借比使容器2中的气压可以直接作用于流经阀部件的液体。这增加了液体的湍流。已发现如果孔27的直径至少为0.76mm则提供增大的电荷。
优选的是，连接阀杆孔16与端件孔12的侧孔17为双孔形式，且每孔的直径不大于0.51mm，以增强电荷发生。而且，吸取管的直径优选尽可能地小，例如为1.2mm，以增加提供给液体的电荷。如果端件孔11的直径尽可能小，如不大于约0.64mm，则也会增强电荷的发生。
现在参照图3，它显示了放大比例的经过图1和2容器的启动器插入物的横截面。为了简化，在该图中将孔23显示为单圆柱孔眼。但是，孔23优选具有如图4所示的结构。参数31表示孔23的孔眼，而参数30表示该孔的形成孔眼的部分。L(以mm表示)表示在该孔出口处形成孔眼部分的全周长，a为在孔出口处孔眼的总面积(以mm2表示)，而L和a如图4所示。如果L/a大于8，则发现该条件特别能传导电荷的发展，因为它意味着在启动器插入物和通行其中的液体之间的接触增加。
可以采纳许多不同的结构以产生高L/a比率但不使横截面a减少至仅允许低液体流速的值。因此，例如有可能采用这样的启动器插入物结构：①其中其孔出口包括多种片断状孔眼(具有或不具有中心孔眼)；(ⅱ)其中其出口包括多种扇状孔眼；(ⅲ)其中其孔眼共同形成栅网或棚格形式的出口；(ⅳ)其中该出口一般为十字形；(ⅴ)其中该孔眼共同形成同心环状出口；以及这些结构的组合。特别优选这样的启动器插入物孔结构：其中舌状部分突出于液体流中，并可以由此被振动。这种振动性能可导致湍流和增强静电从该双层分离，使更多的电荷运动至液体体积中。
现在参照图5，它显示了启动器插入物22的湍流室35的一种可能结构的平面视图。该湍流室包括四个同样放置并与围绕孔23的中心区域37相切的侧管36。在使用时，从容器2中排出的液体通过气压沿通道20行进，并到达与该管纵轴垂直的管道36。排列这些管道以使液体在进入中心区域37及其处的孔23之前趋于作圆周运动。结果是使液体发生实质性的湍流，这增强了液体中的静电荷。
以下的实施例示例了本发明。
实施例1
如下生产空气清新剂配方：
将83％重量的异石蜡溶剂引入混合容器中并搅拌。往该容器中加入0.2％重量的丁羟基甲苯作为腐蚀抑制剂并搅拌至得到均匀的混合物。然后，依次加入0.5％重量的聚甘油油酸酯乳化剂和11.8％重量的恶臭消除剂/中和剂，再次搅拌直至产生均匀的混合物。该混合物组成最终产物的油相。将0.6％重量的这种油相置于图1和2所述类型并具有图4所示的喷头孔结构和图5所示的喷头湍流室结构的马口铁气溶胶罐中。该启动器插入物由乙缩醛树脂制成。阀杆侧口17为2个直径为0.5mm的孔眼形式，该蒸气相排出孔27的直径为0.76mm，该端件孔眼11的直径为0.76mm而汲取管4的直径为3mm。然后往罐中加59％重量的软水，接着将阀部件装配到该罐中。通过阀部件往罐中导入35％重量的甲苯以在罐内获得40psi的压力。
在压下启动器18时获得电荷/质量比率为-1×10-4C/kg和流速约为1.5g/sec的细液滴喷雾。该液滴快速分散在空气中。
在以下试验中将上述的气溶胶装置与标准的、已知的装有相同气溶胶配方的气溶胶喷雾装置进行比较。
烟雾恶臭消除试验
本实验基于评审委员会。为了能够评价结果，有必要测定评审员的临界灵敏水平。选择具有相同临界灵敏值的评审员则会得到准确的结果。
临界灵敏试验
制备6份具有不同的芳香剂浓度的邻苯二甲酸二乙酯芳香样品。将其置于琥珀色广口瓶口并作如下标记：
A=2％溶液，0.6g用29.4g DEP稀释的芳香剂
B=0.5％溶液，0.15g用29.8gDEP稀释的芳香剂
C=0.05％溶液，0.015g用29.985g DEP稀释的芳香剂
D=0.005％溶液，0.0015g用29.9985gDEP稀释的芳香剂
E=0.0005％溶液，0.00015g用29.99985g DEP稀释的芳香剂
F=标准，30gDEP
G=标准，30gDEP
然后采用F+G作为始终的标准样品及任何一种其它样品，要求一组候选评审员挑选“特别的样品出来”。从气味最浓烈的(A)开始，要求他们三次选出感到芳香的样品。
在范围A-C中恒定得到正确答案的候选评审员被选出作为以下实验的最终评审员。应该指出，评审员都不能100％确定地预知芳香样品D。
采用三间温度和湿度受到控制的棚室进行该试验。通过两支万宝路香烟的人工烟雾往所有的棚室内导入香烟烟雾。对这些棚室实行如下处理：
棚室1
将0.5g一般气溶胶喷雾喷至该棚室的中心。
棚室2
往该棚室内导入0.5g带静电的气溶胶喷雾至该棚室的中心。
棚室3
留有加入的该烟草烟雾以让评审员自己适宜地清除所述的恶臭。
要求15位评审员从棚室1或2中选择，是哪一个棚室具有最浓烈的如在棚室3中提到的烟草恶臭。结果经统计学分析为具有显著性，它表明与棚室1中正常的气溶胶喷雾相比，在棚室2中带静电的喷雾显著地降低了所感受到的恶臭。
现在给出恶臭消除组合物的进一步的实施例，它可以根据上述实施例1的方法制备。
实施例2
    组分     ％w/w
    丁烷40抛射剂     35
    C9-C12烃     5.0
    聚甘油油酸酯     0.30
    丁基化的羟基甲苯     0.0130
    邻苯二甲酸二乙酯     0.70
    白扁柏     0.20
    软水     至组成达100％
实施例3
    组分     ％w/w
    丁烷40抛射剂     35
    C9-C12烃     5.0
    聚甘油油酸酯     0.30
    丁基化的羟基甲苯     0.0130
    邻苯二甲酸二乙酯     0.70
    水杨酸苄酯     0.20
    软水     至组成达100％
实施例4
    组分     ％w/w
    丁烷40抛射剂     35
    C9-C12烃     5.0
    聚甘油油酸酯     0.30
    丁基化的羟基甲苯     0.0130
    邻苯二甲酸二乙酯     0.70
    Carra Scent     0.20
    软水     至组成达100％
可以在实施例1-4的组合物中，应用以下的一或多种恶臭消除剂来代替这些
实施例的恶臭消除剂。
白扁柏         欧芹提取物       VeilexⅠ、Ⅱ或
水杨酸苄酯        酞菁          Ⅲ(来源于BushBoake
叶绿素           皂角苷         Allen)和在美国专利号
环己烷           茶树油         5795566中所述的两种
黄烷类         酚醛树脂油       醛系统
日本扁柏油

Claims (14)

1．一种消除或中和空中恶臭的方法，其包括将来自含有恶臭消除组合物的喷雾装置的液滴对准恶臭源，该方法包括，通过在由喷雾装置喷出液滴期间进行双层充电而提供给该液滴单极性电荷，该单极性电荷的水平为所述液滴的电荷与质量的比率至少为+/-1×10-4C/kg。
2．根据权利要求1所述的方法，其中，该喷雾装置为气溶胶喷雾装置。
3．根据权利要求1或2所述的方法，其中，该恶臭消除组合物为乳剂。
4．根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，该液滴的直径范围为5-100微米。
5．根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，该组合物包括选自一或多种白扁柏、水杨酸苄酯、叶绿素、环糊精、柠檬烯、黄烷类、日本扁柏油、欧芹提取物、酞菁、皂角苷、茶树油或花楸酚醛树脂的恶臭消除剂。
6．根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，仅通过该液体和喷雾装置的相互作用向液滴提供该单极性电荷，而不用内部或外部电荷诱导装置提供给其任何电荷。
7．根据权利要求6所述的方法，其中，采用气溶胶喷雾装置的结果是，提供给该液滴至少+/-1×10-4C/kg的液滴电荷与质量的比率，该气溶胶喷雾装置至少具有以下其中一个特征：选择致动器的材料、致动器孔眼的大小和形状、汲取管的直径、阀的特征和该气溶胶装置内所含的恶臭消除组合物配方，以通过双层充电实现所述液滴电荷与质量的比率，在从该气溶胶喷雾装置孔实际喷出液滴的期间提供给该液滴单极性电荷。
8．根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，该恶臭消除组合物包含油相、水相、表面活性剂、恶臭消除剂和推进剂。
9．根据权利要求8所述的方法，其中，该油相包括C9-C12烃。
10．根据权利要求9所述的方法，其中，该组合物中存在的C9-C12烃的量为2-10％w/w。
11．根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，该表面活性剂为甘油油酸酯或聚甘油油酸酯。
12．根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其中，该组合物中存在的该表面活性剂的量为0.1-1.0％w/w。
13．根据权利要求8-12中任一项所述的方法，其中，该推进剂为液化石油气。
14．根据权利要求13所述的方法，其中，该组合物中存在的该推进剂的量为20-50％w/w。
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