二氧化碳的從空氣中的去除的製作方法

2023-06-19 02:03:36 7

專利名稱：二氧化碳的從空氣中的去除的製作方法
技術領域：
本發明涉及從空氣或其它氣體混合物的選定的氣體的去除。本發明具有從空氣提取二氧化碳(co2)的特定用途，雖然本發明也可用於其它用途，但將結合這種用途說明本發明。
背景技術：
從環境空氣提取二氧化碳(co2 )使得可以使用碳基燃料並在co2被釋放後處理C02的溫室氣體排放。由於C02在百萬分之幾的量中既無毒又無害，而僅通過聚積在大氣中產生環境問題，因此可被接受的是從空氣去除C02以便在別處和在不同時間的相等量的排放。co2的產生發生在諸如煉鋼和水泥生產的各種工業應用中。然而， co2排放的主要來源是用於發電或用於運輸部門中的驅動力的烴燃料的燃燒。發電廠中媒的燃燒與汽車中的汽油或柴油或飛機中的噴氣燃料(jetfuel)的燃燒一樣產生C02。烴是在諸如發動機的燃燒設備中 燃燒的燃料的主要成分。從這種燃燒設備排出的廢氣包含co2氣體，該C02氣體目前簡單地釋放到大氣中。然而，隨著對溫室氣體的關注 的增長，來自所有來源的C02排放將不得不縮減。這麼做的一種方式是從環境空氣回收C02。以及開發了各種方法和裝置，用於從空氣去除C02。例如，在一 種方法和裝置中，在填充有被稱為拉希格圏(Raschig ring )的部件的 罐中用鹼性溶液清洗空氣。為了消除少量的C02，還必須使用凝膠吸 收劑。雖然這些方法在去除C02方面是高效的，但它們具有的嚴重缺點在於，推動空氣通過這種設備消耗大量能量。在這些清洗過程期間發生相當高的壓力損失。由於這種能量消耗通常導致額外的C02排放， 因此從空氣捕集C02受到額外能量消耗的消極影響。最早的現有技術
還以產生沒有C02的氣體為目標，而C02捕集的目的是使C02攝取 率最大。設計目標的這種區別導致C02攝取的不同方法。然而，以下 說明的本發明也可用於減小在傳統C02去除裝置中的能量消耗。因而，現有技術方法導致從空氣的低效的C02的捕集，因為這些過程加熱或冷卻空氣，或者使空氣的壓力改變顯著的量。結果，捕集到的淨co2通過在過程中產生的排放而減少，或者如果這些co2也被 捕集，則處理的總成本不必要地高。而且，雖然已經存在用於從空氣分離C02的淨氣器設計，但通常它們被限制成填充層(packed bed)式實施例，其目標典型地是從另 一種氣體去除全部雜質。美國專利4,047,894中說明的一種這樣的設備 包含吸收部件，該吸收部件包括由聚氯乙稀(PVC)製成的多孔燒結 板或在外殼中布置成相互間隔開的碳泡沫。在板被組裝到外殼中之前， 將氫氧化鉀灌注到多孔板中。這種設備的缺點在於，用於從空氣分離 co2的吸附劑材料在不拆卸設備外殼的情況下無法被補充。對現有技術的上述說明主要源自我們的共同待審定申請序列號 11/209,962，該申請提交於2005年8月22號，其內容通過參考包含於 此，其中我們說明了 一種通過低壓梯度維持的用於從氣流去除co2的 空氣淨氣器單元。參照圖1-4，我們上述臨時申請的空氣淨氣器單元 由風收集器10和液體池12構成，風收集器10具有薄層(lamella)， 該薄層是被覆蓋在向下流動的吸附劑中並限定(bounding)薄氣隙的 兩個薄片或板5。雖然薄層可通過其它裝置被支撐成間隔關係，但形 成薄層的兩個薄片優選地通過在薄片之間被串在貫穿杆2上，該貫穿 杆2通過剛性框架1支撐。吸附劑按照所建立的技術方法的狀態例如從集管(header) 6供 給的帶槽的(crrugated)管3施加到薄層片，所述技術方法例如是噴 嘴或液體噴出器(extrusion)。吸附劑材料流下薄層片，同時氣流在 薄片之間的薄氣隙之間經過。空氣於吸附劑材料之間的接觸引起去除C02的化學反應。液體吸附劑目前優選的選擇是氫氧化鈉溶液，但也其它選擇也可
以。設計挑戰是提供可暴露於空氣的大表面面積，同時使其以跟得上 C02的攝取速率的吸附劑補充速率被連續地潤溼。對於多數強鹼溶液，從空氣的攝取速率在液體側上被限制到液體覆蓋表面的10-511101/1112的 若干倍。對於暴露於環境流動空氣的停滯液體，這種速率在表面層中 的氫氧化物損耗減慢攝取之前僅能維持幾十秒。通過空氣的類似co2 流量需要厚度小於大約lcm的邊界層。為了使壓力降最小，流動路徑 應儘可能保持直線。在別處詳細討論的這些考慮為溼表面設置了基本 i殳計選擇。用於溼表面的最簡單的設計是例如在我們的上述共同待審定申請 序列號11/209962中說明的平行平板。這種板可具有用液體膜潤溼的 平滑表面。然而，由於多數耐腐蝕的溼平滑表面不容易潤溼，因此豎 直薄片上的溼平滑表面需要精心製作的液體輸送系統。潤溼非豎直的 表面稍微容易些，但由於僅薄片的一側會被潤溼，因此將失去一半的 有效工作表面面積。如果覆蓋表面浸沒或部分地浸沒在液體溶劑中， 則損失將更大。另一個選擇是使用紡織材料。紡織品可支撐液體的流 動膜，但同時它們允許液體流動通過材料的基體(matrix)。然而， 柔性紡織品在維持表面之間的精確間距方面造成很大困難，除非它們 由僅具有由紡織品橋接的非常小的區域的剛性結構保持就位。無論它 們是否從頂部潤溼，或者無論輥子系統是否允許一個將紡織品材料浸 到溶液池(bath)中並繼而沿其路徑承載吸附劑，維持表面之間適當 的距離都是困難的，並且試驗已表面， 一旦兩個薄片接觸表面，兩個 溼的薄片的附著力如此大，以至於它們無法被容易地分離。而且，一 旦兩個薄片相互接觸，有效工作表面面積基本就減半。發明內容在該背景之上，本發明提供用於建立液體吸附劑與流動的空氣之 間的接觸的更好的選擇。本發明採用開放孔泡沫作為空氣/液體交換器。開放孔泡沫可容易 地保持填充可用泡沫空間的流體。泡沫塊結構的肉眼可見的表面因而 暴露於待與流體接觸的空氣(或其它氣體)。(肉眼可見的表面代表 氣體-泡沫界面，這些表面結構相比於泡沫單元的尺寸較大，並且限 定泡沫塊結構的邊界。它們描繪出泡沫內部與外部之間的邊界，如果 氣流通道設計成橫穿泡沫，則這些表面可具有複雜的拓樸結構。)在開放孔(open cell)結構內引入的流動允許流體通過泡沫內部的連續 輸送，這導致空氣-泡沫界面上的用過了的流體與新鮮流體的交換。 泡沫結構的外部或內部的肉眼可見的表面代表近似的氣體-液體界 面。液體吸附劑填充泡沫的內部，並且空氣以泡沫/空氣界面或肉眼可 見的表面為基礎。通過將液體傾倒在泡沫上，可以充滿泡沫併到達飽 和的水平，其中流體"滲出"(肉眼可見的)表面層並完全潤溼表面。 這代表一種流體-氣體接觸的方法。我們認為優選的替代方案是維持 塊中的液體飽和水平，其中液體空氣界面接近肉眼可見的表面，但在 單元結構內側。試驗表明，至少對於某些泡沫有利的是避免流體在泡沫塊的表面 上流動，並維持泡沫塊的流體填充，從而使流體駐留在表面附近。試 驗還表明，將開放孔泡沫用作空氣/液體交換器可以使co2攝取維持數 小時而不需要液體更換。雖然不希望受到理論限制，但相信泡沫結構 內部的吸附劑流輸送用過了的流體遠離泡沫結構的表面而進入內部， 並用從泡沫塊外部吸入的流體補充用過了的流體。看起來能夠引起開 放流體中的對流的機構也足以實現泡沫結構內部的這種流體輸送，所 述對流例如是由於熱地或化學地引入的密度梯度而引起的重力驅動的 對流。為了維持泡沫表面附近的新鮮流體供給而不使流體流出表面， 毛細管作用、滲透壓力和重力驅動的對流協同產生緩慢的流動圖案， 該流動圖案被限制在泡沫塊內部。當泡沫機構中的流體變得飽和有例如co2的被吸收的氣體時，可 通過將額外液體傾倒到泡沫結構上筒單地引入新鮮吸附劑液體。結構 的適當的成形，例如頂部上的槽狀結構，可大大減小流體溢出量。通 過將泡沫的底部成形為良好限定的低點，可以將排出流引導到單個點。


將從以下接合附圖的詳細說明看出本發明的其它特徵和優點，在附圖中圖1是按照我們的上迷共同待審定申請序列號11/209962做出的 空氣淨氣器單元的透視圖；圖2是圖1的空氣淨氣器單元的俯視圖；圖3是圖1的空氣淨氣器單元的前視圖，即空氣進口視圖；圖4是圖1的空氣淨氣器單元的側視圖；圖5是按照本發明的一個實施例做出的空氣淨氣器單元的側視圖；圖6是圖5的空氣淨氣器單元的前視圖，即空氣進口視圖；圖7類似於圖5，是按照本發明的另一個實施例做出的空氣淨氣器單元的替代形式的視圖；圖8類似於圖6，是圖5的空氣淨氣器單元的視圖；圖9 - 13是按照本發明的 一個實施例使用開放孔剛性泡沫作為空氣/液體吸附劑交換器進行的一 系列試驗的曲線圖；圖14 (a)是按照本發明的另一個實施例做出的空氣淨氣器的替代形式的部分橫截面側視圖，並且圖14 (b)是其透視圖；圖15(a) - 15(c) - 16(a) - 16 ( b )和17 ( a ) - 17 ( c )根據具體情況是按照本發明的其它實施例做出的空氣淨氣器單元的透視圖或側祝圖。
具體實施方式
本發明是基於作為空氣/液體交換器的開放孔剛性泡沫的使用。採 用開放孔剛性泡沫作為空氣/液體交換器的優點在於，它們不僅提供空 氣/液體交換表面，而且單元變成用於空氣/液體分界面的支撐結構。 因此，可以減小或消除支撐如在我們的上述臨時申請中的薄片所需的 框架或上部結構(superstructure)。更具體地，參照圖5-8，根據本發明的一個方面的空氣淨氣器單元由一風收集器100構成，該風收集器100包括具有多個貫穿通道104 的泡沫塊102,貫穿通道104切割通過泡沫(或模製在泡沫中)，以 允許空氣通過。塊102按照在框架內，該框架包括盤108、直立部IIO 和頂部112。盤112用作液體池，用於保持諸如濃縮氫氧化鈉溶液的 吸附劑。在本發明的優選實施例中，液體泵114從盤108抽取吸附劑， 並且將其輸送到頂部112，在頂部112處，可使用例如噴射噴嘴或類 似物將吸附劑噴射或傾瀉到泡沫塊102的頂部上。由於確信使空氣紊亂地混合沒有優點，因此通道104優選地被切 割成直線通過泡沫塊102。因此，通道優選地被切割成平行於氣流方 向延伸。我們注意到，該特徵尤其針對具有低濃度的希望從流場部分 地提取的氣體的氣流。這正是從空氣提取C02的情況。在重要的是去 除攝取速率不限於流體側上的全部汙染物(例如S02或NOx)的情況 下，扭曲的通道可能是有利的。通道可包括各種橫截面形狀。雖然可以使用其它橫截面形狀的通 道，例如包括但不限於方形、三角形、菱形和橢圓形橫截面形狀的通 道，但圓管形通道通常是優選的。泡沫塊由開放細孔泡沫製成。泡沫應具有用於吸附劑流體的高滲 透性和保持流體的良好的毛細管作用。泡沫還必須能夠抵抗高鹼性或 腐蝕性液體，諸如氫氧化鈉(NaOH)的0.5摩爾溶液，或更強的NaOH 溶液。在某些應用中，使用5摩爾溶液可能是有利的。許多滿足上述 標準的泡沫材料在專利文獻中有所說明，例如參見美國專利4566221、 5070664、 5414957和5454189,並且可從市場上買到。 一種可從市場 上買到的特別優選的泡沫材料是可從美國印第安納州科科莫的辛迪加 銷售公司(Syndicate Sales Corporation)買到的AQUAFOAlVP牌花 卉保持泡沫。被相信是酚醛泡沫的AQUAFOAM⑧具有對液體流的很 高的滲透性，並且具有足夠的毛細管作用，以將內部流體保持在至少 20cm的靜水頭(hydrostatic head )。其它泡沫會允許更高的靜水頭。 這些泡沫也可抵抗0.5摩爾的NaOH溶液至少25小時，並且當潤溼時 呈現最小量的膨脹，典型地大約6%。
根據本發明的基礎收集設備由開放孔泡沫構成，該開放孔泡沫已 浸泡有諸如強烈吸收二氧化碳的氫氧化鈉溶液的液體吸附劑。空氣通 過與順泡沫排列的通道或通路流過裝置，並且當空氣移動通過泡沫時， 空氣一液體接觸發生在通道的側面處。收集器的幾何形狀可從由氣隙 分離的泡沫薄片到空氣通過預定通路穿過的泡沫塊變化。如上文以及我們較早的上述申請序列號11/209962所述，有利的是以這種方式成 形這些通路，即，允許空氣跟隨基本直線的路徑。藉助這種幾何形狀， 較容易在流體中維持使動力損失(或壓力降)最小的層流。這種設計 的優點在於，降流體移動通過接觸器所需的能量最小，並且通常自然 氣流就足夠了。然而，對於其它氣體分離方案，較強烈的混合可被證 明是有利的，在這種情況下可以設計較複雜或較盤繞的通路。剛性泡沫提供的另 一個優點在於，它們不僅提供液體/氣體交換表 面，而且通過它們自己變成提供表面的結構。因而，收集器幾何表面 不限於液體在上面流下的平薄片，而是可以考慮切割通過泡沫塊允許 空氣穿過泡沫的各種通道。如果通道的尺寸被限制在若干邊界層厚度 (幾釐米)，則主動地混合空氣就沒有優點。因此，最優的通道設計 在氣流方向上是直的，但在正常方向上可以較錯綜複雜。 一個可能的 選擇是一套管狀橫截面，例如，切割通過泡沫塊的長度的六邊形管。 其它選擇是六邊形橫截面，或者具有水平和豎直側面或具有以45度角 傾斜的側面(菱形)的方形。其它選擇包括水平或豎直的長狹槽。本 發明的特徵和優點在於，可對於流體流動和流體混合優化這些橫截面 的收集器幾何布置。可執行這些任務的泡沫需要具有對流體的高滲透性。它們還必須 呈現足夠的毛細管作用以保持流體，並且它們必須抵抗用作吸附劑的 高鹼性和腐蝕性液體。雖然可為該任務產生專門設計的泡沫，但可從 市場上買到的AQUAFOAM⑧牌花卉保持泡沫提供了滿足上述要求的 容易買到的較低成本的泡沫。圖11-15示出了用NaOH的0.5摩爾溶液作為吸附劑時 AQUAFOAM⑧牌花卉保持泡沫的使用。切割通過9英寸長的花卉保持
泡沫磚塊的單管(直徑為1英寸)將去除以每秒30 cm的典型速度穿 過磚塊的空氣中存在的C02的大約25%。磚塊內的管表面一被潤溼， 攝取就開始。出乎意料地，已證明不必連續地潤溼磚塊的表面。 一旦 實現飽和，就觀察到基本恆定的C02攝取維持多於16小時。給定這 些尺寸，空氣的流量大約是150 cc/秒，這在400 ppm下等同於每秒 1.7e-4摩爾的C02,或者大約25%的去除率。這表明了該系統超過了 0.5摩爾的NaOH溶液的平滑膜的C02攝取速率，即，如在我們的上 述申請序列號11/209962的系統的情況下的攝取速率。然而，還確定 了， 一次飽和有氫氧化鈉溶液的花卉用的泡沫塊可維持沿內部管的表 面的C02攝取特性，該特性可與連續補充的液體膜相比或更好，並且 該攝取可被維持數小時或數天而不需要流體輸入。
因而可見，具有貫穿其切割或模製成形的直線管狀通路的泡沫塊 結構可與吸附劑一起用於捕集C02。表面的潤溼減小到泡沫的偶然浸 泡。浸泡的時間間隔可以是數小時或數天。
在不意圖限制本發明的範圍的情況下，相信在泡沫的特性上有兩 個重要因素。 一個是毛細管作用力使得泡沫易於吸收流體。這樣易於 將流體保持在泡沫塊內部。然而，毛細管作用壓力降低限制了泡沫塊 可具有的最大高度，從而使靜液壓力無法變得足夠強以在圓筒的頂部 處吸入氣體並帶入額外氣體。
第二個重要特徵在於，泡沫的完全填充區域可容易地支撐流體流 動。通過由於溫度變化引起的流體中的密度波動，或通過由於化學變 化引起的密度變化，例如蒸發，可由重力進給引入這種流體流動。無 論如何，重要的是維持了在通路中的氣體與泡沫中的液體之間的分界 面附近泡沫中的流體運動。沒有這種運動，表面附近的流體將迅速地 飽和有吸著物，並且過程將停止。在C02被吸收到NaOH濃溶液中的 情況下，飽和的特徵時間是幾十秒。然而試驗已表明，該過程在最大 強度下維持了數小時和數天。這有力地表明泡沫中的流體運動或滲透 性變化在連續的基礎上用新鮮流體補充用過了的(spent)流體。
基本概念是具有通過其的通路的泡沫塊填充有液體，並且暴露於
通過通路的連續氣流。通路被按比例確定，從而使通路中的所有空氣都與吸附劑表面接觸，並且因而去除(relinquish)部分或所有C02。本發明的特徵和優點在於，不必將泡沫塊連續地暴露於新鮮液體。 實際上進入泡沫的太快的流體流動看起來會降低材料的攝取能力。該 變化的原因被相信是泡沫外側上的流體膜具有比已退回到開放孔泡沫 的細孔空間中的流體膜小的表面。泡沫基體內第一若干單元中的空氣 與液體之間的粗糙分界面超過了通過平滑液體膜呈現的表面，如果液 體被補充得太快，則該平滑液體膜將形成在泡沫外部上。由於這種設 計的有效改進仍待被完全突出，但它大大有利於流體的攝取能力。泡沫塊的一個特徵在於，如果過量流體出現在塊的頂部，則流體 將均勻地流過泡沫塊，過量流體將在低點從塊排出。因而可以將塊成 形為使所有流體都將在預定的頂面進入塊，並可能地在底部與排洩管 接觸的一小片中離開。可以在泡沫外側封閉泡沫或使其覆蓋有無法被流體穿透的塗層， 以便防止流體離開塊。這種方法的一個優點在於，在連續供給系統中， 一個人將大大超過塊高度，這對於單獨的泡沫是穩定的。液體將被連續地或在脈衝中添加。基於目前的試驗，脈衝可在時 間上間隔較長。看起來還可以用吸著物使塊完全飽和，並去除空氣捕 集結構中的整個塊，並且完全消除周期性的重新潤溼塊。在這種設計 中，有利的是通過粉碎塊並從流體過濾泡沫塊碎片回收流體。泡沫濾 渣根據其成分可被回收或用作空氣捕集工廠的一般操作的燃料。這示 於圖7和圖8。雖然結合從空氣提取C02說明了本發明，但本發明並不被限制於 此。例如，本發明還可有利地用於通過引導廢氣或其一部分通過根據 本發明的溼的泡沫塊從廢氣去除C02。而且，本發明還可有利地包含 在HVAC系統中，以通過使用適當的吸附劑從建築物中的氣體去除例 如DOC、 C02、 CO、 NOx和SOx。在本發明的另一個實施例中，可產生複雜通路，而不是直線通過 的空氣通路，以促進混合中的湍流，並因而保證氣流中不良成分的較
完全的去除。而且，如果希望，可使空氣穿過多個堆疊的或順序的泡 沫淨氣器，每個泡沫淨氣器都具有其自己的吸附劑，用於從空氣去除 各種微量氣體。在另一方面中，本發明提供一種方法，以從空氣流吸收二氧化碳， 該方法即使用弱吸附劑並且在低反應速率下也可高效地進行。通過以 一種方式潤溼具有切割通過其的通道的泡沫，即，使這些通道附近的 內部泡沫表面完全或部分地覆蓋有弱吸附劑，可以相對於平液體膜的 表面面積擴大暴露於氣流的有效吸附劑表面面積。這導致用於弱吸附劑的泡沫的名義(nominal)表面上用於稀釋微量氣體的攝取速率顯著 高於平流體表面。對於本質上在氣體方面(gas-side)有限的低濃度氣 體的提取，該技術用較快的反應速率消除了對強吸附劑的需求。結果， 可利用如同碳酸鈉的弱吸附劑的優點，用於從空氣捕集C02，而替代 如同氫氧化鈉的強吸附劑。這大大簡化了隨後的吸附劑回收步驟。下 文說明相關原理，並概述一種產生潮溼泡沫表面和從泡沫提取滿載 co2的吸附劑的方法和裝置。這些方法可以與任何適當的吸附劑回收 方法一起使用。它們不限於從空氣捕集二氧化碳，而是可以容易地擴 展到從任何氣流捕集微量氣體混合物。如下文所述，實施的細節將取 決於微量氣體的濃度、吸收或吸收反應的速率和相關流速。重要的還 在於處理的目的是否是要從混合物捕集出所有微量氣體以便淨化氣 體，或者目的是否是要從混合物收集微量氣體的有價值的流，而不是 意圖從運載氣體消除幾乎全部微量。作為示例，用碳酸鈉溶液潤溼並具有通過其的空氣通道的聚亞安 酯開;^孔泡沫塊將從吹過通道的空氣吸收C02。例如，對於具有l至 3 cm的直徑的直線管狀通道，每單位的管表面C02的攝取速率遠遠超 過等強度的碳酸鈉的液體溶液。雖然不希望被理論限制，但相信該擴 大是由於非常細微地構造的內部泡沫表面，該內部泡沫表面相對於名 義表面大大增大了有效表面，該名義表面是通過通道的幾何尺寸測量 的，並且在定義上忽視了泡沫的細微結構。在圓柱形通道的半徑為/ 並且其長度為丄的情況下，名義表面面積定義為
覆蓋泡沫表面的液體的表面面積或捕集在泡沫中的小液滴的表面 面積當然大得多。實際暴露的表面面積取決於泡沫有多精細、其被潤溼的是多大部分、這些表面的幾何結構和來自空氣的C02可接觸到的孔周圍的泡沫層的厚度。由於內部泡沫表面中的許多距離通道太遠以 至於氣態擴散無法到達，所以不是全部泡沫體積都能相等地接觸包含在吹過通道的空氣中的co2。然而，氣態擴散比液態擴散快大約四個數量級。因而我們可實現C02基本穿透到泡沫材料中。基於這些泡沫或從在這些泡沫上進行的試驗可以看出，泡沫材料 內部的壓力梯度使對流流動遍及比簡單通過擴散所能達到的大得多的泡沫體積。結果，活性泡沫體積很大，限制了橫穿泡沫基體的肉眼可 見的通道之間的最小間隔。相反，可獲得的活性流動體積的尺寸很大。 在此以及在以下討論中，我們將考慮將聚亞安酯泡沫和碳酸氫鈉 作為待從環境空氣中提取的二氧化碳的吸附劑。然而，這裡給出的概 念不限於溶劑、吸附劑和吸著物的這些選擇，而是可以較一般地應用。 該方法對於在運栽氣體中非常稀薄的氣體成分的部分提取而不是主要 考慮完全回收的情況尤其有用。在我們的共同待審定申請序列號11/209962中，我們概述了一種 用吸附劑覆蓋的表面接觸空氣的策略。我們表明了 ，用典型為吸收co2 的氫氧化物或碳酸鹽溶液的慢反應動力學，應設置用於層流的直線通道，以對於在橫穿收集結構的壓力降中給定的能量投入使C02的攝取最大化。如果液體側反應動力學可被改進，則較複雜的通道將減小空 氣側限制，但對於低反應動力學，具有平滑表面的直線通道顯得最有 效。我們因此想到通過形成穿過泡沫的通道製成的表面，空氣可沿該 通道移動過多塊泡沫或者通過橫穿泡沫的基本直線的通道。在我們較 早的美國臨時申請序列號60/649341中所述的情況下，空氣流沿泡沫 的表面建立邊界層，co2可穿過該邊界層從大量氣體擴散到泡沫表面。 C02可從此處進一步移動，直到其到達氣體-液體邊界，在該邊界處， C02將被吸收到液體中。對於具有釐米量級的特徵寬度的通道，空氣
中的擴散常數將到通道壁的流量限制到10-4 mol m—2 s—1的量級。在這裡討論的流動通道設計中，對於像l摩爾NaOH那樣的強鹼性吸附劑，對於C02攝取的液體側限制變得類似於氣體側限制。因而，通常不可能超過用於NaOH的液體表面上方的空氣流的這些攝取速 率。通過減小空氣側限制，例如通過減薄邊界層，這可通過使通道寬 度變窄或通過引入減小邊界層厚度的湍流實現，會遇到對攝取的液體 側限制。另一方面，例如通過增大有效表面面積減小液體側限制無法 較大地改變攝取速率，除非也減小空氣側限制。對於像碳酸鈉一樣的弱鹼性吸附劑，情況的主要區別在於液體側 限制嚴重地限制了在液體表面上的攝取速率。在這種情況下的空氣側 限制可被忽略。結果，測得的攝取速率在10"molm-、"的量級上。對於攝取速率限制在液體側上的像碳酸鈉溶液一樣的弱吸附劑， 有效地增大液體表面面積在整個性能上具有非常積極的效果。我們用 碳酸鹽潤溼的泡沫的試驗的結果是C02攝取速率是大約2xl(T4 mol nT2 s"。用NaOH的攝取速率略高於此，但它們無法顯示出與在平的 液體表面上的攝取速率相比的類似改進。不希望被理論限制，我們猜 測，平表面與泡沫表面之間的區別起於這樣的事實，即，NaOH的攝 取在管表面附近的薄層中基本結束，並且由於攝取已經結束，因此泡 沫中較深的潤溼泡沫表面不能有助於攝取。然而，即使通過在空氣中 產生高度湍流，產生較薄的空氣側邊界，並且因而增大到泡沫中的co2 流量，增量也不會像碳酸鹽一樣大，這是因為雖然這次是通過增加泡 沫內部的氣體擴散距離，但空氣側限制卻仍保持。通過產生泡沫內部 的快氣流，將克服該限制，但僅在極大的能量消耗的代價下。為了使 泡沫用氫氧化鈉溶液獲得類似的增強因素，將需要從名義表面的端距 離內的內部表面與名義表面的大比例。由於較小的細孔易於充滿液體 並且因而不會增大可用表面面積，因此這是困難的。總之，對於所觀察到的效果的解釋很可能如下潤溼的泡沫提供 每單位體積的泡沫的一定量的潤溼面積。如果我們假設典型的細孔尺寸為d，並且佔據的體積為^，則每個細孔典型的可用面積將為ad2，
其中Ct是通常在1的數量級上可假設的幾何係數。每單位體積的泡沫 可用的潤溼表面面積因而通過比例7= /^給出。因此，至少只要幾何 係數Ct可保持恆定，細孔尺寸越精細，可用表面面積就越大。然而， 注意到，如果細孔被完全填滿，這對於泡沫中的小細孔可能發生，則 a趨向於零。可用的細孔可與接觸泡沫的外表面的C02流接觸的深度取決於攝取的速率。簡言之，假設細孔中的空氣保持靜止，向內的co2的流量由擴散的速率限制，並且為了維持10-4moln^s"的流量，厚 度由以下方程限制這裡F是通過表面的二氧化碳流量，其中F-lxlO^moln^s-1, C02的環境濃度pC02 = 0.015 mol nT3，空氣中的C02的擴散常數D -l^xlO-Sm2^,以及l是吸收泡沫層的厚度。不希望受到理論限制， 我們估計在主張情況下的活性泡沫層具有厚度k- 1 mm。試驗表明有 效厚度遠大於此，這表明到泡沫中的輸送機理並不完全依賴分子擴散。可能是通道與泡沫之間的邊界上的表面粗糙度產生小的壓力波 動，該小的壓力波動繼而促進氣體以超過分子擴散速率的速率流入和 流出泡沫。假設情況就是這樣，則泡沫的表面粗糙度是重要的設計參 數。試驗已表明，壓力波動可導致半英寸通道周圍的幾釐米的利用。我們的試驗已表明，可通過將聚亞安酯泡沫浸泡在l摩爾或半摩爾的碳酸鈉溶液中並讓碳酸鹽用作C02吸附劑而獲得對於弱吸附劑的C02攝取速率上的顯著增加。通過保證泡沫體暴露於液體優化了攝取 速率，將泡沫體暴露於液體是通過以下方式實現的，即，將泡沫塊浸彈性泡沫。與用上述的AQUAFOAM⑧進行的試驗相比，聚亞安酯泡沫基本 被除去了其在浸沒點包含的液體的體積的80 %至90%,所述 AQUAFOA1N^是容易保持液體的非常親水的酚醛泡沫，並且因而具有 完全填充有液體的細孔。與在酚醛泡沫(AQUAFOAM )上的試驗相 比，在用聚亞安酯泡沫的試驗中，攝取的持續時間從數天或數周銳減
到幾十分鐘。作為回報，對於像半摩爾的碳酸鈉溶液這樣的弱吸附劑， 攝取速率大大提高。兩個試驗的主要區別在於，在前一個試驗中泡沫 填充有流體，而在後一個試驗中，泡沫體積主要填充有氣體。試驗期 間聚亞安酯泡沫塊的斷斷續續的浸泡將使細孔空間填充有液體，並導 致C02攝取的立即減少，C02的攝取僅在包含在泡沫中的液體水平被適當地減少之後才會恢復。雖然碳酸鹽溶液的CX)2攝取大大提高，但水蒸發的速率基本沒變。水蒸發又將僅從通道壁的表面發生，系統內的細孔空間有效地飽和有 水蒸氣，並且因而並不有助於蒸發。因而相對於利用平液體表面的系統，相對於C02攝取速率的水損失速率大大減小。親水性的表面、疏水性的表面和混合表面的角色在這點上沒有被 完全理解。每個都具有優點和缺點。疏水性控制保持在泡沫中的液體 的量和該液體可被均勻地施加的容易程度。因而，相信具有稍大於通 常的細孔尺寸的親水性酚醛泡沫可將良好的潤溼特性與適當的低的水 保持水平相結合。多數可從市場上買到的酚醛泡沫設計成保持水，因 而不能良好地適合該應用。我們已研究的泡沫中的某些是硬泡沫，這些硬泡沫如果經受大的 壓縮則會被壓碎並被機械地破壞。其它泡沫非常有彈性並且因此可被 "擠壓"。硬泡沫僅可充滿流體。為了維持飽和的適當水平，必須使這 種泡沫排液。另一方面，可以通過將在壓力下的像空氣一樣的氣體驅 動到泡沫基體中而將液體推出泡沫。流動圖案中的不均勻性、排出和乾燥速率會使這些泡沫的使用非 常具有挑戰性。在軟的彈性泡沫的情況下，可以通過擠壓泡沫基體將 流體移入或移出泡沫。在硬泡沫的情況下，轉動泡沫將有助於將流體 均勻地分配到整個泡沫的體積。因而，本發明的另一個方面是關於從軟的彈性泡沫結構以及從無 法在不損壞泡沫結構的情況下被壓縮的泡沫施加和提取液體。潤溼泡沫最簡單的方法是在頂部上施加流體並使其通過重力排 出。尤其是容易排液的具有大單元的泡沫或網狀泡沫適合於該方法。
如果潤溼泡沫是通過流動的流體和基於重力的排液實現的，則慢慢地 轉動泡沫有助於獲得泡沫內的均勻的流體覆蓋。轉動軸線的方向必須 具有水平方向上的分量，從而當轉動改變泡沫與重力方向的對準時並不改變泡沫內的流動方向。轉動速度匹配於泡沫和流體流動特性，從 而使大量流體不全在轉動時可流到泡沫體積的底部。通過適當地成形 泡沫，甚至可以在轉動泡沫塊的過程中輸送流體。例如，泡沫可成形為如圖14 (a)所示的封閉的螺旋形200,並且繞其軸線慢慢地轉動， 其邊緣或外周202浸到容納液體吸附劑流體206的盤或池204中。如 以前，通道208可形成為通過泡沫以形成空氣的通路。或者，泡沫可 形成為如圖14 (b)所示的開放的螺旋形210，並慢慢地轉動，其外周 進入容納有液體吸附劑流體的盤或池214中。而且，如果希望，泡沫 螺旋的中心軸線端部可安裝在於泡沫螺旋一起轉動的吸附劑收集託盤 216中。這種情況下的轉動將來自形狀的邊緣的流體逐漸移動到其中 心，在該中心處，流體可從泡沫被提取。在可被彈性地壓縮的泡沫中，可通過擠壓和釋放泡沫移動流體而 保證流體混合。參照圖15(a) -15(c)，為了移動液體通過泡沫結 構，可通過使輥子42在泡沫44的表面上移動或通過在平板之間擠壓 泡沫塊施加外部壓力。輥子42可以是在泡沫的兩側滾動的平滑圓柱形 表面。輥子將外部泡沫表面推向彼此，並且因而迫使流體流動並混合 遍布整個體積。或者，可使用在一側上的單個輥子和在泡沫背面將泡 沫保持就位的剛性表面。該布置對較薄的泡沫尤其有用，在較薄的泡 沫的情況下，第二個輥子的額外成本和伴隨的結構複雜性是不適當的。輥子的表面可構造並成形成通過改變局部擠壓的角度增大泡沫中 的流體運動，而不是具有平滑表面。參照圖16 (a)-圖16 (b)，選 擇包括具有跟隨輥子軸線的脊部的簡單溝槽(fluting) 46。或者可考 慮繞輥子周向延伸的脊部或具有凹口和凸起的表面。藉助這些結構化 的表面中的任意一種，有用的是使表面匹配在相對的輥子(結構壁的 形狀)上，從而優化流體流動圖案。必須注意使泡沫中的體積變化最 大，同時使泡沫中的剪切應力最小。
我們在此為了說明的目的而討論的一個具體實施方式
可以是具有 大的寬度和高度以及較小厚度的矩形形狀的泡沫基體，例如，可考慮2米高、l米寬和0.3米厚的泡沫塊。窄管狀通道在塊的0.3m的厚度 上橫穿該塊。空氣將沿通道的方向流過泡沫，在泡沫的最小尺寸的方 向上橫穿泡沫。液體將施加到泡沫的兩側或頂部，並且輥子將橫跨2 m 高、1 m寬的矩形面。滾動動作將擠壓液體就位，具有高度壓縮的向 下行程可用於向下擠壓液體，並使其從塊的底部排出。輥子將在泡沫側面上上下移動，它們可以向內或向外移動以修改 在泡沫上的壓縮。具有較小壓縮的向上行程可用於建立遍布整塊的均 勻流體填充。液體可施加在塊的頂部並通過輥子推下。某些流體將被向下推， 並且根據輥子之間的間隙一定量的流體留在泡沫基體中。如果泡沫的 高度不是太大，所有流體可在頂部施加，並被推下到底部。或者，我 們可以將流體在輥子前面噴射到泡沫的側面上。如果壓縮設置成高， 則輥子可用於擠壓出流體，該流體當推出輥子的側面時在輥子前面直 接被捕集，或者如果輥子的速度足夠低，流體將被推到泡沫墊的底部， 流體在該處將被排出並被收集。因而可以通過注射另外的載體流體或 僅是從泡沫擠壓出液體而從墊去除液體。在第二應用中，流體施加到 泡沫，通過較低水平的壓縮，流體被均勻地施加到泡沫墊的體積上。如圖17 (a) -17 (c)所示的輥子的替代方案可以是擠壓泡沫50 的整個區域的相對的平板48。這對這種布置尤其有效，即，其中空氣 流對準在豎直方向上，並且泡沫的壓縮用於平行於空氣流動方向將流 體擠壓到泡沫中並擠壓出泡沫，該空氣流動方向通常代表泡沫墊的最 小尺寸。還可以在擠壓之前轉動泡沫墊，並將其從豎直位置移動到水 平位置。最後還可以移動墊通過輥子，並且將輥子按照在固定的位置上。 泡沫移動而不是輥子移動的具體實施方式
可以是這樣的設計，即， 其中泡沫作為連續環像皮帶一樣在填充並擠壓泡沫的輥子上移動，同 時泡沫在無端回線中移動。可以以各種方式布置這些環，尤其可以使環上下豎直地延伸，或者使其水平地延伸。因而，可以通過吸收注射到泡沫中的液體中感興趣的化合物從氣 流收集稀釋的氣體。存在的液體的量選擇成使流過泡沫的氣體幾乎沒有阻礙，大量的細孔體積(volumes)填充有氣體，並且填充有氣體的 細孔空間相互連接，從而使其可以通過擴散或其它方法將C02從一個 細孔輸送到下一個細孔，直到C02被吸收。對於空氣側限制的流動，通道理想地是直的，但可通過在流場中 產生壓力波動提高吸著物氣體到泡沫結構中的移動的有效速率。可見，本發明提供了一種用於從空氣淨化氣體的新穎的並且低成 本的系統。本發明的特徵和優點在於，由於使用了用於空氣/吸附劑交 換器的低成本的泡沫，因此系統的成本顯著降低。泡沫的成本如此低， 以至於其可被使用並且然後被丟棄。例如，泡沫可被去除並粉碎，以 回收吸附劑，並且泡沫可被丟棄，或者為了其能量成分而被燃燒。
權利要求
1.一種用於從氣流吸收氣體成分或將氣體成分添加到氣流的設備，所述設備包括一個或更多個由開放孔泡沫製成的泡沫部件，所述泡沫部件可通過液體吸附劑潤溼，其中所述泡沫部件包括開放通路並且/或者多個泡沫部件相互間隔布置以形成開放通路，用於使氣體流過或四處流動，因而當氣流穿過所述通路時，泡沫上的液體吸附劑可與氣體相互作用以吸收氣體成分或將揮發物成分排放到氣流中。
2. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述設備還包括結 構支撐件，以將泡沫部件保持就位。
3. 根據權利要求2所述的設備，其特徵在於，結構支撐件在泡沫 部件外部。
4. 根據權利要求2所述的設備，其特徵在於，結構支撐件在泡沫 部件內部。
5. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，泡沫部件在使用之 前用液體吸附劑預潤溼。
6. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述設備還包括一 流體處理器，用於將液體吸附劑周期性地傾倒到泡沫上，以用新鮮的 液體吸附劑取代用過了的液體吸附劑，並用於收集從泡沫排出的用過 了的液體吸附劑。
7. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述設備還包括一 流體處理器，用於將液體吸附劑連續地添加到泡沫，並用於收集從泡 沫排出的用過了的液體吸附劑。
8. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，泡沫成形為通過使 流動成漏鬥狀優化液體吸附劑的攝取和排出。
9. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，不用於氣體接觸的 泡沫的肉眼可見的表面被至少部分地密封。
10. 根據權利要求9所述的設備，其特徵在於，使不用於氣體接 觸的泡沫的表面塌陷以封閉開放孔，並由此產生不能滲透的保護表面。
11. 根據權利要求9所述的設備，其特徵在於，不用於氣體接觸 的泡沫的表面至少部分地覆蓋有不能透過流體吸附劑的材料。
12. 根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，塗層包括膜。
13. 根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，塗層包括就地形 成的塗層。
14. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，通過泡沫的通路 以一種方式布置以允許氣體沿直線流動，從而使氣流基本維持具有最 小流動阻力的層流。
15. 根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述泡沫包括可 由水潤溼的開放孔泡沫。
16. 根據權利要求15所述的設備，其特徵在於，所述開放孔泡沫 包括花卉保持泡沫。
17. —種用於從氣流吸收氣體雜質的裝置，包括兩個或更多個如 權利要求1所述的設備，這些設備堆疊起來從而使流體可從一個傳遞 到下一個。
18. 根據權利要求17所述的裝置，其特徵在於，從一個設備排出 的流體流作為流體輸入被引入到另 一個設備。
19. 一種用於從空氣捕集二氧化碳的方法，該方法包括提供用吸 附劑潤溼的開放細孔泡沫材料，並傳遞與所述泡沫的潤溼區域接觸的 空氣流。
20. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述泡沫在使用 之前用吸附劑潤溼。
21. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述方法包括周 期性地為泡沫補充吸附劑的步驟。
22. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述方法包括粉 碎泡沫並從泡沫回收液體吸附劑的步驟。
23. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 苛性鹼溶液。
24. 根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括氬氧化鈉的液體溶液。
25. 根據權利要求23所迷的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 氫氧化鉀或氫氧化鈣的液體溶液。
26. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 在製造期間灌注在泡沫內的固體苛性鹼。
27. —種用於增強氣流中的微量氣體與液體或固體吸附劑之間的 接觸的方法，該方法包括在開放和/或網狀孔泡沫中產生吸附劑覆蓋的 表面，以及使氣流沿低阻力通路流過泡沫，其中孔泡沫主要填充有氣 體，並且其中孔泡沫內的氣體體積中的至少一些相互連接，並且連接 到在穿過泡沫的通道中的氣流。
28. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 保持在泡沫的細孔中的液體，作為用於泡沫的塗層或作為保持在泡沫 結構內的液滴。
29. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述方法包括以 下步驟，即，將固體吸附劑微粒的液體懸浮物引入到泡沫中，並至少 部分地排出或蒸發所述液體，以將固體微粒留在所述泡沫中。
30. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，使所述氣流流過 形成在泡沫中的流動通道。
31. 根據權利要求30所述的方法，其特徵在於，所述流動通道是 圓柱形的。
32. 根據權利要求30所述的方法，其特徵在於，所述流動通道具 有產生複雜流動的複雜形狀的壁，用於減小所述流動與所述流動通道 的壁之間的邊界層的厚度。
33. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述方法包括改 變進入泡沫的運載氣體的流動以增強進入泡沫結構的吸著物氣體的輸 送的步驟。
34. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述泡沫包括疏 水性材料。
35. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述泡沫包括親 水性材料。
36. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述泡沫既包括 親水性成分又包括疏水性成分。
37. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 附著到泡沫結構上的微粒。
38. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 被固定在泡沫基體中的固體微粒。
39. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述吸附劑包括 親水性的和疏水性的微粒的組合。
40. 根據權利要求39所述的方法，其特徵在於，所述微粒作為懸 浮物被衝洗到泡沫中。
41. 根據權利要求39所述的方法，其特徵在於，所述微粒在起泡 沫(foaming)過程中被就地捕集。
42. 根據權利要求39所述的方法，其特徵在於，所述泡沫具有0.1 mm與1 mm之間的細孔尺寸。
43. 根據權利要求39所述的方法，其特徵在於，所述泡沫被浸在 吸附劑液體中，包括轉動與儲蓄器中的吸附劑液體接觸的泡沫以潤溼 泡沫的步驟，過量流體通過重力從泡沫結構排出。
44. 根據權利要求43所迷的方法，其特徵在於，所迷泡沫包括大致平行於轉動軸線延伸的通道。
45. 根據權利要求43所述的方法，其特徵在於，所述方法包括將 新鮮吸附劑液體添加到儲蓄器的步驟。
46. 根據權利要求27所迷的方法，其特徵在於，所迷泡沫包括可 彈性變形的泡沫，並且所述方法包括通過壓縮泡沫從泡沫基體擠壓出 吸附劑液體的步驟。
47. 根據權利要求46所述的方法，其特徵在於，所述泡沫在一個 或更多個輥子或板之間或者在輥子和板的組合之間被壓縮。
48. 根據權利要求47所迷的方法，其特徵在於，所述輥子具有結 構化的表面。
49. 根據權利要求48所述的方法，其特徵在於，所述輥子具有平 行於輥子軸線或沿圓周方向延伸的脊部。
50. 根據權利要求48所述的方法，其特徵在於，所述輥子具有不 同形狀的凹口和凸起。
51. 根據權利要求47所述的方法，其特徵在於，所述輥子相對於 固定地定位的泡沫移動。
52. 根據權利要求47所述的方法，其特徵在於，所述泡沫相對於 固定地定位的輥子移動。
53. 根據權利要求47所述的方法，其特徵在於，所述方法包括控 制輥子或板之間的間距與泡沫以控制從泡沫擠的流體擠出或泡沫中的 流體分配的步驟。
54. 根據權利要求53所述的方法，其特徵在於，所述方法包括控 制輥子之間的間距以選擇性地擠壓和分配新鮮吸附劑的步驟，其中在 流體擠壓與流體分配步驟之間鄰近泡沫的頂部或在移動的輥子之前施 加新鮮的吸附劑。
55. 根據權利要求54所述的方法，其特徵在於，所述輥子在流體 提取步驟中相對於泡沫沿向下方向移動，並且在流體分配步驟中相對 於泡沫沿向上方向移動。
56. 根據權利要求54所述的方法，其特徵在於，所述泡沫在流體 提取步驟中相對於輥子沿向上方向移動，並且在流體分配步驟中相對 於輥子沿向下方向移動。
57. 根據權利要求54所述的方法，其特徵在於，所述方法包括在 所述流體分配步驟之後使輥子返回到其上方位置而基本不壓縮泡沫的 步驟。
58. 根據權利要求46所述的方法，其特徵在於，在相對的輥子之 間支承有泡沫的連續環，並且環的一個端部浸沒在液體吸附劑池中， 並且泡沫環通過輥子驅動，從而被補充有來自吸附劑池的新鮮吸附劑， 同時從泡沫去除用過了的吸附劑。
59. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述方法包括將 表面活性劑添加到吸附劑以調節泡沫的流體保持力的步驟。
60. 根據權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述方法包括將 表面活性劑添加到吸附劑以調節泡沫的流體保持力的步驟。
61. —種用於增強氣流中的微量氣體與液體或固體吸附劑之間的 接觸的裝置，該裝置包括具有流動通道的開放和/或網狀孔泡沫，所述 流動通道相對於細孔尺寸較大，用於引導氣流沿低阻力通路通過泡沫， 開放孔泡沫主要填充有氣體，泡沫內的氣體體積中的至少一些相互連 接，並且連接到通道中的氣流，並且用於選定的氣體的吸附劑覆蓋泡 沫或形成捕集在泡沫內的液滴。
62. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述吸附劑包括 潤溼泡沫的固體吸附劑微粒的懸浮物。
63. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述吸附劑包括 乾燥在泡沫上的固體吸附劑微粒。
64. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫被直線 通道橫穿。
65. 根據權利要求64所述的裝置，其特徵在於，所述通道是圓柱 形的。
66. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述通道具有產 生複雜流動的複雜形狀的壁，用於減小泡沫與通道之間的邊界層的厚 度。
67. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫包括疏 水性材料。
68. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫包括親 水性材料。
69. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫既包括 親水性材料又包括疏水性材料。
70. 根據權利要求63所述的裝置，其特徵在於，所述固體微粒附 著在或被固定在泡沫的籠結構中。
71. 根據權利要求69所述的裝置，其特徵在於，所述吸附劑包括相反的水可潤溼性的微粒。
72. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述吸附劑作為 懸浮物被沖洗到泡沫中。
73. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述吸附劑在起 泡沫過程中被就地捕集。
74. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述細孔尺寸在 0.1 mm與1 mm之間。
75. 根據權利要求62所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 驅動機構，用於轉動部分地浸沒在一定量的吸附劑流體中的泡沫結構。
76. 根據權利要求75所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫包括橫 向於轉動軸線延伸的通道。
77. 根據權利要求61所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫包括可 彈性變形的泡沫。
78. 根據權利要求77所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 一個或更多個輥子或板，用於選擇性地壓縮泡沫，以將過量吸附劑從 泡沫擠出或在泡沫內分配吸附劑。
79. 根據權利要求78所述的裝置，其特徵在於，所述輥子具有結 構化的表面。
80. 根據權利要求79所述的裝置，其特徵在於，所述輥子具有平 行於輥子軸線或沿圓周方向延伸的脊部。
81. 根據權利要求79所述的裝置，其特徵在於，所述輥子具有不 同形狀的凹口和凸起。
82. 根據權利要求78所述的裝置，其特徵在於，所述輥子被固定 地定位，並且所述泡沫在輥子之間來回移動。
83. 根據權利要求78所述的裝置，其特徵在於，所述泡沫被固定 地定位，並且所述輥子相對於泡沫移動。
84. 根據權利要求78所述的裝置，其特徵在於，所述輥子或板之 間的間距是可調節的，以便控制流體擠出和泡沫中的流體分配。
85. 根據權利要求78所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 用於鄰近泡沫的頂部或在移動的輥子前面供給新鮮吸附劑的設備。
86.根據權利要求78所述的裝置，其特徵在於，所述裝置包括在 兩個相對的輥子上伸長的泡沫的連續環，並且所述環的一個端部浸沒 在一定量的液體吸附劑中。
全文摘要
本發明公開了一種空氣/液體交換器，該交換器包括支承液體吸附劑的開放孔泡沫(102)。該交換器可用於從空氣去除微量氣體成分。
文檔編號B01D53/02GK101128248SQ200680003905
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月2日 優先權日2005年2月2日
發明者A·B·賴特, E·J·彼得斯, K·S·拉克納 申請人:環球研究技術有限公司