WO2019047717A1 - 场效应大气矿化装置 - Google Patents

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Definitions

  • Air pollution is one of the most powerful biochemical weapons in the world today that threaten the safety of human life.
  • a nano-scale carbon atom allotrope complex with different structure and properties can be formed on the surface of the foamed nickel.
  • Graphene films (such as graphene, graphene, carbon nanotubes, fullerenes, diamonds, etc.).
  • the nanocomposite on the one hand, has an ultra-large specific surface area to enhance field-effect electron emission and surface plasmon resonance energy; on the other hand, the tip of the surface micro-region can cause a vortex motion with a field effect, enabling high energy The particles get anomalous super energy by inversion.

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Abstract

场效应大气矿化装置是由球形水塔系统和正方体形发射体系统构成。该装置采用在泡沫镍表面生成一层纳米级的掺杂着结构和性能不同的碳原子同素异形体复合物的石墨烯薄膜，制成具有绕场效应的碳纳米复合材料电极组合体作为场效应核心部件。该碳纳米复合材料借助光照和低频电场作用，具有的电子遂穿、表面等离子体共振与耦合电磁波、光电倍增、绕场加速，及产生羟基自由基（·OH）链式反应等性能，可以将空气中雾霾、VOC有机物分子等污染物分解矿化为无害物质及对环境有益的负离子，能够低能耗、高效率解决大范围空域大气污染问题。该装置属于治理大气污染的环保设备领域，适用于空气污染显著的城镇及工业区宏观治理大气环境。

Description

场效应大气矿化装置 技术领域
场效应大气矿化装置，是应用真空高频等离子体化学气相沉积方法，在泡沫镍表面生成一层纳米级的掺杂着结构和性能不同的碳原子同素异形体复合物（如石墨烯、石墨炔、碳纳米管、富勒烯及金刚石等）的石墨烯薄膜，制成具有绕场效应的纳米复合材料，在光照和低频电场作用下，通过表面等离子体共振与耦合产生高能粒子反转获得异常能量，将大气中的雾霾、有机物分子等污染物分解矿化为无害物质。因此该装置属于治理大气污染的环保设备领域。
 背景技术
据不完全统计，目前被人们注意到或已经对环境和人类产生危害的大气污染物大约有100种左右。其中影响范围广，对人类环境威胁较大。具有普遍性的污染物有颗粒物、含硫化合物、碳氧化合物、氮氧化合物、碳氢化合物、含卤素化合物、光化学烟雾、酸雨。最近，由VOC（是挥发性有机化合物的英文缩写，常见的有甲醛、甲苯和二甲苯等）在空气中与氮氧化物发生光化学反应生成臭氧造成的空气污染愈来愈严重，引起有关部门的高度重视。世界卫生组织发布的数据表明，全球空气污染相关死亡中，70%因患缺血性心脏病和脑卒中引起，25%患慢性阻塞性肺病或急性下呼吸道感染，6%因肺癌死亡，可以说，空气污染是当今世界威胁人类生命安全的最厉害的生化武器之一。
现行空气净化技术主要有，活性炭吸附技术：活性炭可以吸附空气中的异味儿、部分甲醛、苯等有害物质，但是不能通过物理、化学、生物反应，将甲醛、苯等有害物质分解，达到净化空气的目的，需定期更换而不断产生费用。HEPA（高效过滤器技术）：只能有效过滤流过空气中的0.3微米以上的微小颗粒粉尘，细菌病毒等物质，但是滤网密度高，必须有强力排气风扇去带动空气流动通过它，比较耗电，而且滤网容易损坏，不能水洗，必须定期更换才能继续使用，维护费用比较高。紫外线技术：有杀毒杀菌功能，使用成本比较低，缺点是紫外线易对人的眼角膜、皮肤造成伤害，不能人机共存。臭氧技术：优点是低浓度的臭氧可杀灭留存于空气中、水中、物体表面的多种使人和动物致病的病菌病毒、支原体和微生物，但是，超标的臭氧是无形杀手，会造成人的神经中毒、头晕头痛、视力下降、记忆力衰退，不能人机共存，并且不能吸附固态颗粒。负离子技术：负离子与空气中烟尘、灰尘颗粒结合，产生带静电的烟尘、灰尘颗粒，被地面吸引后产生沉降，起到净化作用，缺点是不能消除甲醛、苯等有害气体。光触媒技术：有除尘、杀菌等功效，是一种被广泛使用的技术，缺点是必须在特定波长的紫外光激发下才能够有效果，产品寿命很短，效果不明显，紫外线对人有伤害，不宜人机共存。总之，上述现有技术要么对污染物的治理有选择性，要么耗能较大，要么维护费用高，而且，现有技术属于有限空间空气净化范畴，仅仅适用于治理污染气体排放，或室内空气净化，对大气中日益严重的雾霾，臭氧，VOC等污染物则鞭长莫及，不能解决属于大气范畴的室外广大空域中已广泛存在的大气污染问题。
科学实验证实，碳同素异形体及其复合物具有典型的纳米材料特性，在电学、光学、热学、力学等方面具有优异的性能。以石墨烯为例，石墨烯能以比其他任何材料快100倍的速度传导电子或空穴，这几乎接近光速；石墨烯与其他一个光子产生一个电子的材料不同，一个入射光子会使石墨烯中的许多电子受激从而产生大量电子信号；石墨烯表面电子逸出功极低，几乎不需要能量即可以发射电子，在低能态下（如光照、微电场）， 能够以量子隧穿效应方式来转移电子，及氢原子、重氢原子一类的原子核，同时在其掺杂的碳纳米管、富勒烯及金刚石表面微区的尖端能够引起涡旋运动而产生超光速传播的挠场，并与零点能相干而提取零点能，由此引发高能粒子反转而产生一定数量的异常高能带电粒子辐射。此外，石墨烯表面的一些自由振动的电子通过与光子相互作用，产生了沿着表面传播的电子疏密波，可以形成等离子体电磁表面波，同时出现光波电场分量作用于石墨烯表面自由电子,引发自由电子沿光传播方向的纵波振荡（即产生共振现象）,使一部分光波能量转化为自由电子振动能量。
借助高频等离子体化学气相沉积方法，通过调整类金刚石膜SP3键及SP2键生成条件，可以在泡沫镍表面生成一层纳米级的掺杂着结构和性能不同的碳原子同素异形体复合物（如石墨烯、石墨炔、碳纳米管、富勒烯及金刚石等）的石墨烯薄膜。这种纳米复合材料，一方面，具有超大比表面积可增强场效应电子发射和表面等离子体共振能量；另一方面，在其表面微区的尖端能够引起具有绕场效应的涡旋运动，使高能粒子通过反转获得异常的超能量。
当这种纳米复合材料浸入水中时，在光照和外加低频电场作用下，泡沫镍表面的纳米复合材料产生等离子体电磁表面高能态电子疏密波和绕场辐射，使水体内部的氢离子发生碰撞后生成高能氢原子。氢原子与电子在绕场作用下，形成轴向辐射并穿越大气奔向大气电离层，大气中的一部分氧和水分被分离为活性原子氧（O）和羟基自由基（·OH）。羟基自由基（·OH）具有极强的得电子能力，其氧化电位2.8V，具有极强的氧化能力。羟基自由基是大气矿化反应的起点，可与大多数有机污染物发生无选择性的快速链式反应，氧化生成CO2、H2O、自由基活性粒子及对环境有益的负离子，并且无二次污染。适用于空气污染显著的城镇及工业区治理大气环境。因此，利用碳纳米复合材料的电子遂穿、表面等离子体共振与耦合电磁波、光电倍增、绕场加速，及羟基自由基（·OH）链式反应等高能场效应性能发明的碳同素异形体复合物场效应大气矿化装置，不仅可以解决雾霾、臭氧、VOC等大气污染物的矿化问题，帮助人类实现低能耗、高效率、大范围空域治理大气污染、恢复自然生态的伟大梦想。
 技术问题
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 技术解决方案
场效应大气矿化装置是由球形水塔系统和正方体形发射体（3）系统构成。
球形水塔系统由管状塔座（1）、位于管状塔座凹形球面顶部(5)的透明球体水箱(2)、位于管状塔座底部的水泵(11)、与水泵连接的进水管(12)、供水管(13)、及位于透明球体水箱顶部的避雷针(4)构成。正方体形发射体（3）系统由两个长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、一个长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)、容纳两个长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、一个长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)的正方体形镂空壳体(21)、及位于管状塔座底部的低频电源发生器(8)构成。
供水管(13)通过管状塔座凹形球面顶部(5)进入透明球体水箱(2)内，穿过长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)后，从透明球体水箱(2)顶部穿出；在供水管(13)末端安装雾化器（15），在透明球体水箱(2)内接正方体形镂空壳体(21)上方供水管(13)中部安装注水阀门（14）。
避雷针(4)穿过透明球体水箱(2)和管状塔座（1）埋入地下（16）。
纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)由多块长方形碳纳米复合材料电极（17）和多块长方形绝缘隔板栅（18）交替以并联电容方式垂直排列，偶数长方形碳纳米复合材料电极（17）与偶数导电条（22）连接，奇数长方形碳纳米复合材料电极（17）与奇数导电条（23）连接；    横向碳纳米复合材料电极组合体(7)由多块正方形碳纳米复合材料电极（19）和多块正方形绝缘隔板栅（20）交替以并联电容方式水平排列，偶数正方形碳纳米复合材料电极（19）与偶数导电条（22）连接，奇数正方形碳纳米复合材料电极（19）与奇数导电条（23）连接。
一个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)的长方形碳纳米复合材料电极（17）与另一个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)的长方形碳纳米复合材料电极（17），相互成90度角叠加放置在横向碳纳米复合材料电极组合体(7)上面；两个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)之间及纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)与横向碳纳米复合材料电极组合体(7)之间，使用正方形绝缘隔板栅（20）分隔，然后依次装入正方体形镂空壳体(21)内构成正方体形发射体（3）。
偶数导电条（22）通过导线（9）与低频电源发生器(8)的一个输出端连接；奇数导电条（23）通过导线（9）与低频电源发生器(8)另一个输出端连接；低频电源发生器(8)通过输入导线（10）与外部电源连接。
当场效应大气矿化装置处于运行状态时，透明球体水箱(2)的水位处于透明球体水箱(2)的球心位置，供水管(13)末端安装雾化器（15）处于喷射水汽状态。
 有益效果
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 附图说明
图１是场效应大气矿化装置垂直剖面结构图。
图２是长方形碳纳米复合材料电极（17）示意图。
图３是长方形绝缘隔板栅（18）示意图。
图４是纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)示意图。
图５是正方形碳纳米复合材料电极（19）示意图。
图６是正方形绝缘隔板栅（20）示意图。
图７是横向碳纳米复合材料电极组合体(7)示意图。
图８是两个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)之间及纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)与横向碳纳米复合材料电极组合体(7)之间采用正方形绝缘隔板栅（20）分隔示意图。
图9是正方体形发射体（3）内部结构示意图。
图10是正方体形镂空壳体(21)示意图。
图11是偶数导电条（22）通过导线（9）与低频电源发生器(8)的一个输出端连接；奇数导电条（23）通过导线（9）与低频电源发生器(8)另一个输出端连接，低频电源发生器(8)通过输入导线（10）与外部电源连接的线路图。
图12是管状塔座（1）垂直剖面结构图。
图13是管状塔座凹形球面顶部(5)俯视图。
图14是管状塔座（1）底端仰视图。
图15是透明球体水箱(2)垂直剖面图。
 本发明的最佳实施方式
在此处键入本发明的最佳实施方式描述段落。
 本发明的实施方式
场效应大气矿化装置是由球形水塔系统和正方体形发射体（3）系统构成。
球形水塔系统由管状塔座（1）、位于管状塔座凹形球面顶部(5)的透明球体水箱(2)、位于管状塔座底部的水泵(11)、与水泵连接的进水管(12)、供水管(13)、及位于透明球体水箱顶部的避雷针(4)构成。采用球形水塔利于避风，方便透明球体水箱(2)内正方体形发射体（3）接受来自不同方向的阳光照射。管状塔座（1）可采用金属材料制作，透明球体水箱(2)可采用金属框架支撑的数块球面玻璃制作，容积约8立方米。避雷针(4)穿过透明球体水箱(2)和管状塔座（1）埋入地下（16），可以防止雷电袭击。
正方体形发射体（3）系统由两个长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、一个长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)、容纳两个长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、一个长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)的正方体形镂空壳体(21)、及位于管状塔座底部的低频电源发生器(8)构成。采用泡沫镍基石墨烯碳纳米复合材料电极制作长方形碳纳米复合材料电极（17）和正方形碳纳米复合材料电极（19），利于产生碳纳米复合材料的电子遂穿、表面等离子体共振与耦合电磁波、光电倍增、绕场加速，及羟基自由基（·OH）链式反应等高能场效应。供水管(13)通过管状塔座凹形球面顶部(5)进入透明球体水箱(2)内，穿过长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)后，从透明球体水箱(2)顶部穿出；在供水管(13)末端安装雾化器（15），在透明球体水箱(2)内接正方体形镂空壳体(21)上方供水管(13)中部安装注水阀门（14）。透明球体水箱(2)的水体及在供水管(13)末端安装雾化器（15）向空中喷射水汽，有利于生成大量氢原子与高能电子，在等离子场与绕场作用下，形成轴向辐射并穿越大气奔向大气电离层，使大气中的一部分氧气和水分子被分离为活性原子氧（O）、羟基自由基（·OH）及负离子。
纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)由多块长方形碳纳米复合材料电极（17）和多块长方形绝缘隔板栅（18）交替以并联电容方式垂直排列，偶数长方形碳纳米复合材料电极（17）与偶数导电条（22）连接，奇数长方形碳纳米复合材料电极（17）与奇数导电条（23）连接；    横向碳纳米复合材料电极组合体(7)由多块正方形碳纳米复合材料电极（19）和多块正方形绝缘隔板栅（20）交替以并联电容方式水平排列，偶数正方形碳纳米复合材料电极（19）与偶数导电条（22）连接，奇数正方形碳纳米复合材料电极（19）与奇数导电条（23）连接。偶数导电条（22）通过导线（9）与低频电源发生器(8)的一个输出端连接；奇数导电条（23）通过导线（9）与低频电源发生器(8)另一个输出端连接；低频电源发生器(8)通过输入导线（10）与外部电源连接。采用并联电容方式安装纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)和 横向碳纳米复合材料电极组合体(7)利于形成相互垂直叠加电场，有利于高能粒子改变自旋状态产生绕场辐射。
一个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)的长方形碳纳米复合材料电极（17）与另一个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)的长方形碳纳米复合材料电极（17），相互成90度角叠加放置在横向碳纳米复合材料电极组合体(7)上面；两个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)之间及纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)与横向碳纳米复合材料电极组合体(7)之间，使用正方形绝缘隔板栅（20）分隔，然后依次装入正方体形镂空壳体(21)内构成正方体形发射体（3）。长方形绝缘隔板栅（18）、正方形绝缘隔板栅（20）及正方体形镂空壳体(21)可以使长方形碳纳米复合材料电极与（17）正方形碳纳米复合材料电极（19）与透明球体水箱(2)内储存的水体连通，有利于水分子电离后提供源源不断的氢离子。采用正方体形发射体（3）利于形成多方位高能粒子辐射，提高场效应覆盖范围。外部电源可以采用蓄电池或太阳能电池供电。
场效应大气矿化装置应安装在城镇中心或工业区中心，高度应超过附近建筑物。当场效应大气矿化装置启动运行时，透明球体水箱(2)的水位应处于透明球体水箱(2)的球心位置（正方体形发射体（3）只有1/2浸在水位以下），供水管(13)末端安装雾化器（15）应处于喷射水汽状态。调节低频电源发生器(8)输出频率与功率，使场效应大气矿化装置周围活性氧浓度增加到每升600毫克，即可以进入稳定运行状态。
 工业实用性
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 序列表自由内容
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Claims (7)

  1. 场效应大气矿化装置是由球形水塔系统和正方体形发射体（3）系统构成，球形水塔系统由管状塔座（1）、位于管状塔座凹形球面顶部(5)的透明球体水箱(2)、位于管状塔座底部的水泵(11)、与水泵连接的进水管(12)、供水管(13)、及位于透明球体水箱顶部的避雷针(4)构成；正方体形发射体（3）系统由两个长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、一个长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)、容纳两个长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、一个长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)的正方体形镂空壳体(21)、及位于管状塔座底部的低频电源发生器(8)构成。
  2. 根据权利要求1所述的场效应大气矿化装置，其特征是供水管(13)通过管状塔座凹形球面顶部(5)进入透明球体水箱(2)内，穿过长方体形纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)、长方体形横向碳纳米复合材料电极组合体(7)后，从透明球体水箱(2)顶部穿出；在供水管(13)末端安装雾化器（15），在透明球体水箱(2)内接正方体形镂空壳体(21)上方供水管(13)中部安装注水阀门（14）。
  3. 根据权利要求1所述的场效应大气矿化装置，其特征是避雷针(4)穿过透明球体水箱(2)和管状塔座（1）埋入地下（16）。
  4. 根据权利要求1所述的场效应大气矿化装置，其特征是纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)由多块长方形碳纳米复合材料电极（17）和多块长方形绝缘隔板栅（18）交替以并联电容方式垂直排列，偶数长方形碳纳米复合材料电极（17）与偶数导电条（22）连接，奇数长方形碳纳米复合材料电极（17）与奇数导电条（23）连接；横向碳纳米复合材料电极组合体(7)由多块正方形碳纳米复合材料电极（19）和多块正方形绝缘隔板栅（20）交替以并联电容方式水平排列，偶数正方形碳纳米复合材料电极（19）与偶数导电条（22）连接，奇数正方形碳纳米复合材料电极（19）与奇数导电条（23）连接。
  5. 根据权利要求1所述的场效应大气矿化装置，其特征是一个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)的 长方形碳纳米复合材料电极（17）与另一个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)的长方形碳纳米复合材料电极（17），相互成90度角叠加放置在横向碳纳米复合材料电极组合体(7)上面；两个纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)之间及纵向碳纳米复合材料电极组合体(6)与横向碳纳米复合材料电极组合体(7)之间，使用正方形绝缘隔板栅（20）分隔，然后依次装入正方体形镂空壳体(21)内构成正方体形发射体（3）。
  6. 根据权利要求1所述的场效应大气矿化装置，其特征是偶数导电条（22）通过导线（9）与低频电源发生器(8)的一个输出端连接；奇数导电条（23）通过导线（9）与低频电源发生器(8)另一个输出端连接；低频电源发生器(8)通过输入导线（10）与外部电源连接。
  7. 根据权利要求1所述的场效应大气矿化装置，其特征是当场效应大气矿化装置处于运行状态时，透明球体水箱(2)的水位处于透明球体水箱(2)的球心位置，供水管(13)末端安装雾化器（15）处于喷射水汽状态。
     
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