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1、 人工产生负氧离子方法
(1) 电晕高压放电
每立方米空气中约有几十个天然电子,当在系统两极施加三万五千伏(35 kV)左右的直流电压时,天然电子被电场力加速,当其动能的积累值大于或等于所碰撞的气体分子的电离电位时,诱发分子电离而产生出正离子和电子,该电子与原有的自由电子又被电场力加速,在负电晕线附近空间将出现链式电子增殖反应,形成“电子雪崩”。在电晕区界面的附近空间中电场强度及其梯度迅速下降,正离子被加速引向负极,释放电荷。气体分子俘获自由电子形成负离子。
系统空间中产生负离子浓度不仅与自由电子的浓度有关,还与气体分子的负电性有关。如果自由电子与气体分子碰撞生成负离子分子的概率为零,这种气体分子称为非负电性分子,如惰性气体分子与氢气分子;产生负离子分子的概率不为零,则这种气体分子称为负电性分子,负电性愈强则产生负离子分子的概率愈大。若干种气体分子按负电性由强到弱排列:SO2 > Cl2 > O2 > H2O > C2HCl > N2O > C2H2 > CO > CO2。 从这个排序中可以看出,洁净的空气中产生的空气负离子大部分是负氧离子。
利于电晕产生负氧离子的设备在上世纪初就有研究,但是该方法在产生负氧离子时,也会伴生大量对人体有毒的臭氧,这一问题至今并未得到解决。
(2) 光催化(光触媒)
纳米二氧化钛是一种具有光催化活性的半导体氧化物,表面除了低能量的基态电子层,还有高能级电子层,当纳米二氧化钛膜受到光照射时,表面电子接收光子的能量,从低能级跃迁到高能级,成为带有较能量的自由电子,与空气中的氧分子结合形成负氧离子。这一过程如图1所示。
图1 纳米二氧化钛光照下产生负氧离子机理
2、 负氧离子的检测方法
空气负离子浓度是由负离子检测仪来完成。负离子检测仪主要由离子收集器和电流检测两个部分组成。检测仪的基本原理是:让空气在吸气机的作用下,均匀通过离子收集器,同时对离子收集器的极化板施加一定的电压,在收集器内形成电势差,从而形成电场,使得空气负离子在电场力的作用下向收集板偏转,离子撞击到收集板后产生放电,形成电流,再通过电流检测电路检测该电流,最后由相关公式计算得到相应的空气负离子浓度。整个过程如图2所示。
图2 空气负离子检测仪原理示意图
3、 各种负离子辨析
负氧离子要由负离子仪检测,但是反过来负离子仪检测到的数据不一定都是负氧离子。非常多的带负电性的粒子都可以在负离子仪上产生数据,如:带负电和放射性粒子,带负电的各种分子(CO2、H2O、SO2、CH3COOH等等),导体尖端放出的电子(电晕),当然负氧离子会在负离子仪上产生数据。上述这一些带负电性粒子虽然都能够被负离子仪检测到,有的甚至数百万上亿,但是它们对人体没有益处,有的甚至危害身体健康,如放射性物质,如图3所示。光催化形成的负氧离子浓度不会高得异常,常常在1000-5000个/ cm3的范围,并且空间每处检测到的数据不会差别很大,因为负氧离子是一种小粒径负离子,具有大的迁移速率,一旦产生会很快在空间扩散均匀分布。放射性物质、尖端放电、挥发性物质等产生的负离子,检测时离源头越远数据会急剧减少。另外,如果是数万伏电压下放射电子可以形成负氧离子,但是会伴生有毒害的臭氧,不建议使用。
图3各种负离子辨析图示说明
4、 可见光光催化剂(光触媒)产品介绍
当可见光光触媒产品喷涂在室内或者车内表面,在室内光/车内光照下,可以不断释放负氧离子,浓度达1000-5000个cm3。如果这种可见光光触媒被固定在基质材料上,配合长波段(如:365-400nm)紫外光光源,可以持久释放负氧离子,做到人机共存。
可见光光触媒不但可以在光照下持久释放负氧离子,还可以光催化降解空气中的污染物(如甲醛和VOCs等),除去室内车内异味,并且具有优良的杀菌灭病毒功能。可见光光触媒的功能如图4与动画所示。
图4 可见光光触媒光照下释放负氧离子同时除污染物杀菌灭病毒
5、 各种负氧离子产品辨析(该部分为辨析内容供参考)
负离子粉:一种名称叫“负离子粉”的粉体产品,不建议作为负氧离子产品使用。此类产品有二种类型,一种是放射性物质,****带负电荷的放射性粒子,在负离子仪上会产生很高的数据,但是它不是负“氧”离子。当用检测放射性的照度计靠近时会发出警报,意味放射性超标,人长期在使用了该产品的环境里,会诱发各种疾病甚至癌症的风险。
另一类为“电气石”产品,机理为利用热电效应或压电效应产生负氧离子。该机理的合理性值得商榷。热电效应或压电效应分别是存在温度差或者压力差时产生电流,大小与温度差或者压力差成正向关系,在没有人为干涉的情况下(无加热按压超声波等),同一小空间中的温度或者压力差别非常小,难以形成大的电流,即使电子能****出来,也难以具有较高的能量与氧分子结合形成负氧离子。这种类型的物质,当负离子仪靠近时能产生数据,最大的可能性是它们表面有一定的静电压,使负离子仪显示一定的数据。
负离子液:水溶性静电物质的水溶液,如果喷涂在物体表面,干燥后形成带静电的表面,负离子仪靠近也会有数据,但是离开一定距离数据会急剧减少。
另外,如果把具有负电性挥发性物质配制成水溶液,喷涂在物体的表面,干燥后会不断向空中挥发带负电性的粒子,负离子仪会产生数据,这种所谓的负氧离子“产品”最具有欺骗性。但是,一定时间后随着挥发性物质挥发完,就会再也检测不到了,从这一点也是可以判断真伪的。
负氧离子为什么会有“长寿素”的俗称
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