CN112154839B - 一种人工降雨剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人工降雨技术领域，提供了一种人工降雨剂及其制备方法和应用。本发明提供的人工降雨剂包括氯化钠颗粒和包覆在氯化钠颗粒表面的二氧化钛涂层。本发明提供的人工降雨剂无毒无害，吸附水蒸气的能力强，能够提高人工降雨的效率，提高降雨量，将本发明提供的人工降雨剂播撒在云层中，能够作为凝结核使云中的水滴、冰晶不断增大并下降成雨，在降雨过程中，雨滴使微尘颗粒等降落至地面，起到去除雾霾、降低PM2.5的作用；此外，二氧化钛具有光催化作用，能够降解空气及水中的污染物，从而进一步提高雾霾的去除效果；将本发明提供的人工降雨剂应用于人工增雨、防雹和治理雾霾中，能够取得优异的效果。

Description

一种人工降雨剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及人工降雨技术领域，尤其涉及一种人工降雨剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着全球变暖趋势的加剧，气候变化影响了比以往更多的领域，干旱形势十分严峻。我国每年平均受旱灾影响的耕地面积约3亿亩，669座城市中有400座供水不足，特别是首都和部分大中城市中有110座严重缺水，水资源缺乏的整体态势日趋严峻，迫切需要开辟新的增水途径。而大气降水是地表水和地下水的最终补给来源，在陆地水循环和淡水资源演化中具有举足轻重的作用。我国年平均空中水资源总量约为18.2万亿立方米，且空中水循环周期最短(约为8天)，地表水资源总量约为2.7万亿立方米，地下水资源总量约为1.0万亿立方米。
人工增雨是利用科技手段开发空中水资源，为抗旱减灾，缓解水资源短缺服务的一种经济有效的途径。目前常用的人工降雨剂为碘化银、干冰等，其中碘化银具有一定的毒性，而干冰降雨不易操作，且会加重温室效应。
此外，雾霾是大气中含有过量的有害颗粒物并造成视觉障碍的一种天气现象，是当今社会关心和焦虑的热点，消除雾霾是我们每个人的共同愿望。目前的人工降雨剂仅能靠雨滴下落的重力作用使微尘颗粒降落至地面，去除雾霾的作用有限。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种人工降雨剂及其制备方法和应用。本发明提供的人工降雨剂降雨效率高、无毒无害、去除雾霾的效果好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种人工降雨剂，由氯化钠和二氧化钛混合得到，包括氯化钠颗粒和包覆在氯化钠颗粒表面的二氧化钛涂层。
优选的，所述氯化钠和二氧化钛的质量比为(70～90):(10～30)。
优选的，所述氯化钠为工业氯化钠或食用氯化钠。
优选的，所述氯化钠的含水量≤1％。
优选的，所述氯化钠的粒径≤900μm。
优选的，所述二氧化钛的粒径≤300μm。
本发明还提供了上述方案所述的人工降雨剂的制备方法，包括以下步骤：在密闭条件下，将氯化钠和二氧化钛进行搅拌混合，得到所述人工降雨剂。
本发明还提供了上述方案所述人工降雨剂在人工增雨、防雹和治理雾霾中的应用。
本发明提供了一种人工降雨剂，由氯化钠和二氧化钛混合得到，包括氯化钠颗粒和包覆在氯化钠颗粒表面的二氧化钛涂层。本发明将二氧化钛包覆在氯化钠颗粒表面，形成二氧化钛-氯化钠的复合颗粒，二氧化钛和氯化钠均无毒无害，不会产生环境污染，不会对人体产生危害，不影响飞行器环境和人员的安全；氯化钠是一种吸湿性很强的物质，能够很快吸附云层中的水蒸汽，二氧化钛的存在能够进一步增加复合颗粒吸附水蒸气的能力，大大提高人工降雨的效率，提高降雨量，将本发明提供的人工降雨剂播撒在云层中，能够作为凝结核使云中的水滴、冰晶不断增大，加剧水滴的转移、碰撞、合并，促使降雨的形成；在降雨过程中，雨滴的使微尘颗粒等降落至地面，起到去除雾霾、降低PM2.5的作用，并且二氧化钛具有光催化作用，能够降解空气及水中的污染物，从而能进一步提高雾霾的去除效果，改善空气质量。将本发明提供的人工降雨剂应用于人工增雨、防雹和治理雾霾中，能够取得优异的效果。
附图说明
图1为2019年12月14日除霾试验中试验点的空气质量曲线图；
图2为2019年12月21日除霾试验中试验点的空气质量曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种人工降雨剂，由氯化钠和二氧化钛混合得到，包括氯化钠颗粒和包覆在氯化钠颗粒表面的二氧化钛涂层。
在本发明中，所述氯化钠优选为工业氯化钠或食用氯化钠，工业氯化钠中的含有的杂质对人工降雨剂的效果没有影响；在本发明的具体实施例中，具体可以使用不含碘的食用氯化钠。在本发明中，所述氯化钠的粒径优选≤900μm，更优选为100～900μm，进一步优选为300～900μm，再优选为500～900μm；在本发明的具体实施例中，满足国家标准的食用盐的粒径即在100～900μm范围内，可以直接使用，使用工业氯化钠时，若其中有结块，则优选将工业氯化钠粉碎至粒径符合上述要求。在本发明中，所述氯化钠的含水量优选≤1％。
在本发明中，所述二氧化钛的粒径优选≤300μm，具体可以为100μm、150μm、200μm、250μm或300μm；本发明对所述二氧化钛的来源没有特殊要求，使用市售二氧化钛即可。
在本发明中，所述氯化钠和二氧化钛的质量比优选为(70～90):(10～30)，具体可以为70:30、80:20、85:15或90:10。本发明将氯化钠和二氧化钛的质量比控制在上述范围内，能够保证二氧化钛将氯化钠完全包覆，且能保证人工降雨剂优异的水蒸气吸附能力。
本发明还提供了上述方案所述人工降雨剂的制备方法，包括以下步骤：
在密闭条件下，将氯化钠和二氧化钛进行搅拌混合，得到所述人工降雨剂。
在本发明中，所述氯化钠和二氧化钛原料的粒径、含水量均应符合上述方案所述的要求，若原料粒径较大或有结块，则优选将原料进行粉碎，若原料的含水率不符合要求，优选先将原料进行干燥除水。
本发明优选使用密闭式搅拌设备进行搅拌，在搅拌过程中，二氧化钛颗粒自动包覆在氯化钠颗粒表面，形成二氧化钛涂层；本发明对所述搅拌的速率和时间没有特殊要求，能够将氯化钠和二氧化钛搅拌均匀，使二氧化钛颗粒均匀包覆在氯化钠表面即可。
搅拌混合完成后，本发明优选将所得人工降雨剂密封保存，在使用前应严格防水防潮。
本发明还提供了上述方案所述人工降雨剂在人工增雨、防雹和治理雾霾中的应用。本发明的人工降雨剂在云层中能够作为凝结核，迅速吸收周围水蒸气，水滴增大到一定程度就会降落，形成降雨，利用本发明的人工降雨剂能够使本来不能自然降水的云受激发而产生降水，也可使本来能自然降水的云降水量增加。
对于易形成冰雹的云层，播撒本发明的人工降雨剂后，人工降雨剂颗粒能够作为凝结核与云层中的冰晶争夺水分，从而减少冰雹生长所必须的水分供应，避免冰雹的形成。
此外，在空气质量较差的区域，将本发明的人工降雨剂播撒至云层中，通过降雨可以将大气中的细微颗粒以及可溶性酸性气体被一起清洗下来，并且本发明的人工降雨剂中含有二氧化钛，二氧化钛在紫外光照射下，发生光触媒效应，产生氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧分子，使有害物质转换成二氧化碳和水，达到杀菌、除臭、净化空气、消除粉尘的作用，从而进一步降低环境中雾霾颗粒的浓度，抑制雾霾产生源的形成。
在具体应用时，优选用飞机、火箭弹、炮向云层中播撒本发明的人工降雨剂，或在地面向云层局部喷射本发明的人工降雨剂；本发明对人工降雨剂的播撒量和播撒时机没有特殊要求，优选根据不同云层的物理特性选择合适的播撒时机和播撒量。本发明的人工降雨剂使用方便，可借助人工气流飘浮到云层中，整个作业过程具有安全、成本低、便于遥控、指挥环节少等优点，比干冰降雨更简便易行。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用市售不加碘的食用氯化钠以及市售二氧化钛为原料，其中二氧化钛的粒径为150～200μm，食用氯化钠的粒径为200～500μm，含水量＜1％，氯化钠和二氧化钛的质量比为80:20，将氯化钠和二氧化钛在密闭设备中搅拌混合，使二氧化钛包覆在氯化钠表面，得到人工降雨剂。
实施例2
采用市售不加碘的食用氯化钠以及市售二氧化钛为原料，其中二氧化钛的粒径为250～300μm，食用氯化钠的粒径为500～900μm，含水量＜1％，氯化钠和二氧化钛的质量比为90:10，将氯化钠和二氧化钛在密闭设备中搅拌混合，使二氧化钛包覆在氯化钠表面，得到人工降雨剂。
实施例3
采用市售不加碘的食用氯化钠以及市售二氧化钛为原料，其中二氧化钛的粒径为250～300μm，食用氯化钠的粒径为500～900μm，含水量＜1％，氯化钠和二氧化钛的质量比为85:15，将氯化钠和二氧化钛在密闭设备中搅拌混合，使二氧化钛包覆在氯化钠表面，得到人工降雨剂。
实施例4
采用工业氯化钠以及市售二氧化钛为原料，其中二氧化钛的粒径为100～150μm，工业氯化钠在使用前依次进行粉碎和干燥，粉碎至粒径为200～250μm，含水量＜1％；
将粉碎干燥后的工业氯化钠和二氧化钛在密闭设备中搅拌混合，氯化钠和二氧化钛的质量比为75:25，使二氧化钛包覆在氯化钠表面，得到人工降雨剂。
应用例
采用实施例1制备的人工降雨剂进行除霾试验，试验点为某市老年大学和阳光学校，试验时间为2019年12月14日、12月21日。采用飞机在试验点上空的云层中播撒实施例1制备的人工降雨剂，并监测当日的空气质量。
由国家空气质量检测单位监测试验点(老年大学、阳光学校)的空气质量曲线图，结果如图1～2所示。
根据图1可以看出，12月14日当天，监测开始时，两个试验点的PM10和PM2.5均较高，其中老年大学的PM10达到300μg/m3左右，阳光学校的PM10达到250μg/m3左右，空气质量较差，降雨后，PM10和PM2.5有一个显著的下降趋势，其中老年大学的PM10可降至200μg/m3以下，阳光学校的PM10可降至150μg/m3左右。
根据图2可以看出，12月21日当天，在监测开始时老年大学的PM10达到160μg/m3，阳光学校的PM10达到140μg/m3，降雨后，PM10和PM2.5有一个显著的下降趋势，其中老年大学的PM10可降至100μg/m3左右，阳光学校的PM10可降至80μg/m3左右。
以上结果表明，本发明的人工降雨剂的空气净化效果好，去除雾霾的作用明显。
对实施例2～4制备的人工降雨剂进行相同的除霾试验，结果显示均有良好的空气净化效果，去除雾霾的作用明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种人工降雨剂的制备方法，其特征在于，制备步骤为：在密闭条件下，将氯化钠颗粒和二氧化钛颗粒进行搅拌混合，得到所述人工降雨剂；所述氯化钠颗粒的粒径为100～900μm；所述二氧化钛颗粒的粒径为100～300μm；所述氯化钠颗粒为工业氯化钠或食用氯化钠；所述氯化钠颗粒的含水量≤1％；所述人工降雨剂包括氯化钠颗粒和包覆在氯化钠颗粒表面的二氧化钛涂层；
所述氯化钠颗粒和二氧化钛颗粒的质量比为(70～90):(10～30)。
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