CN110160173A - 一种负离子蒸汽和用途及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负离子蒸气和用途及其制备方法，所述负离子水蒸汽包括水团粒子，所述水团粒子的平均粒径小于等于5微米，负离子水蒸汽的制备设备包括汽化室和水蒸气收集装置，所述汽化室包括加热体和发热电阻，汽化室具有温度检测装置，汽化室的温度控制在120‑180℃间。本发明通过对水蒸气的粒径研究发现，水蒸气中的水团粒子的平均粒径在1‑5微米的情况下，能够实现对空气中的固体颗粒物的高效率吸附，吸附后固体颗粒物的结合物会沉降下来，从而实现空气中固体颗粒物的净化。

Description

一种负离子蒸汽和用途及其制备方法
技术领域
本发明属于空气净化领域，具体的涉及应用负离子水蒸气净化空气的方法，尤其具体的，涉及一种负离子水蒸气，负离子水蒸气的用途、负离子水蒸气的制备设备和负离子水蒸气的制备方法。
背景技术
目前大气污染、室内空气污染、生产空间的污染等已经成为影响人的身体健康的重要因素，而针对这些污染源的处理，大部分是通过负离子进行处理，而负离子的概念比较模糊，其是否存在或者是是否已经完成了对空气中污染物的处理在视觉和嗅觉上都难以直接体验，尤其是针对异味的处理更是收效甚微。
例如专利ZL92216597.1中公开的技术，其应用氧负离子和和加湿对空气进行净化，其通过加湿功能来实现净化空气，但是加湿功能对于普通的加湿机就能够实现，但是加湿不能将雾霾成分除去，效果不理想。
例如张红梅在中国绿色时报(2010年12月9日)发表的文章《空气负离子是抵抗城市细菌的卫士》中描述了负离子发生器来提供高浓度空气负离子。该负离子发生器产生的负离子不能够将空气中的雾霾成分，尤其是固体颗粒物清除，其能够达到杀菌的作用，但是对于固体颗粒物和气味的清除效果不佳。
也就是说，目前对于负离子的概念基本上与水蒸气是隔离的，目前还没有通过负离子水蒸气来实现对空气的净化。
发明内容
为解决上述技术为技术问题，本发明提供了一种负离子水蒸汽，其特征在于所述负离子水蒸汽包括水团粒子，所述水团粒子的平均粒径小于等于5微米。
水团粒子是指水蒸气中的液滴，液滴的状态实际上是水分子形成团状，因此本发明成为水团粒子，也可以称为水蒸气液滴。
优选的，上述负离子水蒸气，所述水团粒子的密度大于等于600万颗粒/立方米。
对于水蒸气中有一部分升华的水分子来说，当控制温度合适的情况下，升华的水分子的比例较低，一般情况下不予考虑。
优选的，上述负离子水蒸汽中，所述水团粒子的平均粒径大于等于1微米。
优选的，上述负离子水蒸气中，所述负离子水蒸气还包含空气，所述水团粒子的总摩尔数和空气的总摩尔数的比例为1:0.1-10。
在制备负离子水蒸气的过程中，在汽化室内会有一部分空气，随着水分的蒸发而一同混合物入负离子水蒸气，同时当水蒸气排放到容器中的时候，一般通入到的容器中没有必要做到完全真空，所以也会存在一部分的空气。
在特殊的情况下，可以混合比较新鲜的大量空气，以应对不需要太多负离子水蒸气也能够达到净化空气的目的，这需要根据所净化的空间来确定。
优选的，上述负离子水蒸气中，所述负离子水蒸汽的温度低于110℃。
一般情况下，从汽化室排出的水蒸气的温度比较高，需要设置排气的路径，排气的路径一般为气体管道，通过气体管道达到降温的目的，同时还要保证气体不会因为降温而凝结成大的水滴。负离子水蒸气的温度可以在100℃以上，但是在100℃以上的时候容易对人的皮肤造成烫伤，所以一般需要控制排放出的负离子水蒸气的温度在70℃以下较为合适。
本发明还提供了一种上述负离子水蒸汽的制备设备，所述制备设备包括汽化室和水蒸气收集装置，所述汽化室包括加热体和发热电阻，汽化室具有温度检测装置，汽化室的温度控制在120-180℃间。
对于负离子水蒸汽的制备设备来说，核心功能部件是汽化室的温度设置，需要汽化室一定要达到120-180℃，否则难以产生负离子水蒸气。
对于水蒸气收集装置来说，一般情况下其主要是降低气体的温度和将污染气体吸入该水蒸气收集装置中。水蒸气收集装置的体积可大可小，一般情况下，水蒸气收集装置为能够搬运的容器，特殊情况下，水蒸气收集装置就是需要净化的空间，但是该空间是人活动的建筑空间或生产空间，而不能够是大自然的天空等空间。
优选的，上述负离子水蒸汽的制备设备中，所述水蒸气收集装置为减速降压空间，所述减速降压空间可以分散负离子蒸汽输出空间。
所述减速降压空间通过抽真空装置实现减速降压，所述抽真空装置抽出水蒸气收集装置中的大部分空气。
如果水蒸气收集装置能够搬运并且需要达到另一个位置进行净化空气，则一般情况下对水蒸气收集装置进行抽真空，以容纳更多的负离子水蒸气，同时实现对污染空气的吸收。
本发明还提供了上述负离子水蒸气的制备方法，所述方法包括如下步骤：
调整汽化室内的温度达到120℃-180℃，然后将水泵入汽化室进行汽化，然后通过汽化室的出气口排放出负离子水蒸气。
优选的，上述制备方法中，还包括排放出汽化室的负离子水蒸气应用水蒸气收集装置进行收集或者直接排放入污染空气的空间。
本发明还提供了上述负离子水蒸汽的用途，其特征在于所述负离子水蒸汽用于净化空气中的固体颗粒、空气中的异味或有害气体。
其中所述固体颗粒为pm2.5的固体颗粒或pm10的固体颗粒，所述异味为食物加工产生的异味，所述有害气体为包含对身体有害的有机化合物或无机化合物分子的气体。
本发明的有益效果
本发明通过对水蒸气的粒径研究发现，水蒸气中的水团粒子的平均粒径在1- 5微米的情况下，能够实现对空气中的固体颗粒物的高效率吸附，吸附后固体颗粒物的结合物会沉降下来，从而实现空气中固体颗粒物的净化。
附图说明
图1是制备负离子水蒸汽发生设备的示意图
具体实施方式
实施例1
制备负离子水蒸气发生设备，该设备包括汽化室1，汽化室1的底部为加热体2，加热体下部为发热电阻3，发热电阻3与电源4连接，汽化室1具有进水口5和出气口6，进水口5通过水泵7向汽化室1泵水，水泵7的泵水量通过调节阀8可调节，汽化室1内设置温度检测装置(图中未标注)，加热体设置温度检测装置(图中未标注)，汽化室1的出气口6分出两个出口，分别是出口9和出口10，出口9开向空气中，并设置气体阀门11，出口10与水蒸汽收集装置11 相通，并在出口B9与水蒸气收集装置12中间设置气体阀门13，水蒸气收集装置12为透明容器，透明容器的体积设置为300升，所述透明容器应用真空泵13 进行抽真空和关闭气体阀门14保持透明容器的真空状态，透明容器与污染气体容器15通过管道16相通，两个容器之间设置气体阀门17，污染气体容器为具有活塞18的气体容器，污染气体容器设置有进气口19和进气口阀门20，通过进气口19填充污染气体。
每次负离子水蒸气制备实验前，将气体收集装置12的透明容器抽真空为0.1 个大气压。
每次调整负离子水蒸气的温度在预定温度，例如调整为105温度，则保持汽化室的温度在150℃上下变动。
负离子水蒸气产生后通过出口9放气，同时检测汽化室温度温度稳定性，当汽化室温度稳定在预设温度的上下2℃的情况下，检测加热体温度范围，然后通过出口9检测负离子水蒸气的平均粒径，然后再通过气体阀门11关闭出口9，通过气体阀门13打开出口10向水蒸气收集装置12排放水蒸气，当水蒸气收集装置12的气压达到0.7个标准大气压的情况下停止排放水蒸气，关闭气体阀门 13，同时检测此事水蒸气收集装置12中水蒸气和空气混合物的温度。
然后打开气体阀门17，通过负压，水蒸气收集装置12从污染气体容器15吸引污染气体，同时移动污染气体容器15的活塞18推动污染气体向水蒸气收集装置12的透明容器中输送污染气体。
应用上述方法，调整汽化室温度制备出不同水团粒子粒径的水蒸气，水蒸气的序号及其水蒸气中水团粒子的平均粒径情况参见如下表。其中水蒸气收集设备中没有抽出真空，故含有一定的空气。
水蒸气序号 汽化室温度 加热体温度 水蒸气平均粒径
FS01 105±2 110±3 6.13μm
FS02 115±2 119±3 5.21μm
FS03 120±2 125±4 4.66μm
FS04 125±2 130±4 4.52μm
FS05 135±2 140±4 4.12μm
FS06 140±2 145±4 3.82μm
FS07 150±2 155±4 3.38μm
FS08 160±2 165±5 2.85μm
FS09 170±3 180±5 2.14μm
FS10 180±3 190±5 1.67μm
FS11 190±4 210±5 1.14μm
FS12 200±4 220±6 0.26μm
上述表1中的水蒸气平均粒径应用超声衰减法进行测量，含有空气和负离子水蒸气的混合气体温度与汽化室1和水蒸气收集装置12的距离决定的，一般设置的气体输送路径在2米范围内，本次实验的输送路径设定为1米。混合气体温度通过透明容器中的多个温度测定点测定的温度的平均值。
检测污染气体容器15中污染气体排放入水蒸气收集装置12前的pm2.5和pm10的指标，在污染气体排放入水蒸气收集装置12中并达到水蒸气收集装置12 的气体压力为一个标准大气压后关闭气体阀门17，然后静止30分钟后，测量水蒸气收集装置中的pm2.5和pm10的指标。
一般情况下，静止30分钟后，由于气体温度降低以及水蒸气和固体颗粒物结合后的重量增加导致结合物沉降或者是吸附到容器壁，而空气中的固体颗粒物减少。
汽化室的不同温度产生的水蒸气对污染气体的净化结果参见如下表。
水蒸气序号 净化前pm2.5浓度 净化后pm2.5浓度 净化前pm10浓度 净化后pm10浓度
FS01 253±3 151±2 487±4 94±2
FS02 253±3 142±2 487±4 98±2
FS03 253±3 106±2 487±4 103±2
FS04 253±3 72±2 487±4 112±2
FS05 253±3 69±2 487±4 124±2
FS06 253±3 66±2 487±4 129±2
FS07 253±3 57±2 487±4 131±2
FS08 253±3 45±2 487±4 138±2
FS09 253±3 43±2 487±4 142±2
FS10 253±3 46±2 487±4 153±2
FS11 253±3 49±2 487±4 178±2
FS12 253±3 59±2 487±4 194±2
从上表实验结果发现，当汽化室内的温度在120-180℃下能够实现对污染颗粒物的的有效清除，达到空气为良的固体颗粒物指标，水团粒子粒径过大的情况下，对于较小的固体颗粒的清除效果较差，而水团粒子粒径过小的情况下，对于较大的固体颗粒物的清除效果较差。也就是水团粒子的粒径在5微米以下的情况下，能够较好的解决固体颗粒物的清除问题。最好水团粒子的平均粒径大于1微米。
实施例2
应用实施例1的实验设备及所制备的负离子水蒸气进行除异味实验，异味气体同样输入到污染气体容器中。根据实施例结果可以看出，当水蒸气的水团粒子的粒径越小越有利于吸附较小粒径的固体颗粒物，所以在进行除异味的实验中，进行再次验证，选择水蒸气FS01、FS03和FS10进行对比实验。所述实验方法与实施例1中净化固体颗粒物相同。
上表中，味道的级别通过人工测量，主要是通过10个不同年龄和性别的人进行分别测试，味道难以忍受为五级，感觉到味道难闻为四级，感觉有味道但是不难受的为三级，感觉到淡淡的味道为二级，反复闻多次感觉有味道为一级，反复闻多次没有味道为〇级。
上表可以看出，对于水蒸气中水团粒子在较高温度汽化室所产生的负离子水蒸气有利于异味的清除，也就是水团粒子的粒径较小的情况下清除异味有效。

Claims (10)

1.一种负离子水蒸汽，其特征在于所述负离子水蒸汽包括水团粒子，所述水团粒子的平均粒径小于等于5微米。
2.根据权利要求1所述的负离子水蒸气，其特征在于所述水团粒子的密度大于等于600万颗粒/立方米。
3.根据权利要求1所述的负离子水蒸气，其特征在于所述负离子水蒸气还包含空气，所述水团粒子的总摩尔数和空气的总摩尔数的比例为1:0.1-10。
4.根据权利要求1所述的负离子水蒸气，其特征在于所述负离子水蒸汽的温度低于110℃。
5.一种权利要求1-4任一项所述负离子水蒸汽的制备设备，所述制备设备包括汽化室和水蒸气收集装置，所述汽化室包括加热体和发热电阻，汽化室具有温度检测装置，汽化室的温度控制在120-180℃间。
6.根据权利要求5所述的制备设备，其特征在于所述水蒸气收集装置为减速降压空间，所述减速降压空间可以分散负离子蒸汽输出空间。
7.权利要求1-4任一项所述负离子水蒸汽的制备方法，所述方法包括如下步骤：
调整汽化室内的温度达到120℃-180℃，然后将水泵入汽化室进行汽化，然后通过汽化室的出气口排放出负离子水蒸气。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述方法还包括排放出汽化室的负离子水蒸气应用水蒸气收集装置进行收集或者直接排放入污染空气的空间。
9.权利要求1-4任一项所述负离子水蒸汽的用途，其特征在于所述负离子水蒸汽用于净化空气中的固体颗粒、空气中的异味或有害气体。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于所述固体颗粒为pm2.5的固体颗粒或pm10的固体颗粒，所述异味为食物加工产生的异味，所述有害气体为包含对身体有害的有机化合物或无机化合物分子的气体。
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