精品資料（2021-2022年收藏的）負離子技術(shù)及其在PM2.5治理中應(yīng)用的分析報告

1、 研究設(shè)計總院負離子技術(shù)在PM2.5治理中應(yīng)用一、什么是負離子負離子，又稱“活性氧”或“空氣維生素”，它如同陽光、空氣一樣是人類健康生活不可缺少的一種物質(zhì)。科學(xué)研究表明：空氣是由無數(shù)分子、原子組成的。當(dāng)空氣中的分子或原子失去或獲得電子后，便形成帶電的粒子，稱為離子;帶正電荷的叫正離子，帶負電荷的叫負離子。負離子在空氣中的含量是決定空氣質(zhì)量好壞的一個重要因素，空氣中含有適量的負離子不僅能高效地除塵、滅菌、凈化空氣，同時還能夠激活空氣中的氧分子而形成攜氧負離子，活躍空氣分子，改善人體肺部功能，促進新陳代謝，增強抗病能力，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人精神煥發(fā)、充滿活力等等。負離子是空氣中一種帶負電荷的氣體

2、離子，它吸附帶正電離子的懸浮顆粒，中和成無電荷后沉降，使空氣得到凈化?？梢哉f，負離子凈化空氣就是降低空氣中的懸浮顆粒物的濃度，但不能殺死病毒、細菌，也不能分解污染物，其主要作用是清新空氣，補充室內(nèi)負離子缺乏，對人體有一定的保健作用。負離子具有極強的吸附和氧化作用，因此它能高效快速的殺滅空氣中的細菌、病毒等各種微生物，可快速消除空氣中有機異味、臭味、化學(xué)揮發(fā)物、塵埃、煙霧等。其基本工作原理是直流高壓在電極間發(fā)生電量放電，使空氣中的氣體分子受到能量激發(fā)，其外層電子可躍出軌道形成正離子，躍出的自由電子附著在另一氣體分子上，就形成了負離子，負離子與顆粒污染物結(jié)合形成“重離子”，沉降或吸附在物體表面，并

3、能殺滅細菌。但負離子空氣凈化器在產(chǎn)生負離子的同時容易產(chǎn)生大量臭氧，從而造成二次污染。負氧離子有“空氣維生素”的美稱，空氣中負氧離子濃度增加，可以使人感覺神清氣爽，呼吸順暢，頭腦清醒，目前在許多空氣凈化器中均配有負離子發(fā)生器。二、負離子技術(shù)在“負離子”概念出現(xiàn)后，先知先覺的商家便將焦點放在“人工制造”的可能性。人一進公園，就會覺得心曠神怡，除了視野開闊外，一個很重要的原因是這里空氣清新，有豐富的負氧離子。根據(jù)自然現(xiàn)象的啟示，人們開始用人工的方法產(chǎn)生負離子，釋放到周圍的空氣中，凈化空氣，改善人們的生活環(huán)境。這種用人工產(chǎn)生空氣負離子的設(shè)備就稱為空氣負離子發(fā)生器或負離子發(fā)生器。負離子發(fā)生器是一種生成空

4、氣負離子的裝置，該裝置將輸入的直流或交流電經(jīng)EMI處理電路及雷擊保護電路處理后，通過脈沖式電路，過壓限流；高低壓隔離等線路升為交流高壓，然后通過特殊等級電子材料整流濾波后得到純凈的直流負高壓，將直流負高壓連接到金屬或碳元素制作的釋放尖端，利用尖端直流高壓產(chǎn)生高電暈，高速地放出大量的電子(e-),而電子無法長久存在于空氣中（存在的電子壽命只有nS級）,立刻會被空氣中的氧分子(O2)捕捉，從而生成空氣負離子。據(jù)報道目前已經(jīng)有更高級的負離子釋放尖端：納子富勒烯負離子釋放尖端，可以生成純凈負離子。空氣離子對人體健康有一定影響。大氣中的離子可以分為三大類：第一類是輕離子，它是由若干個中性分子組成的帶一個

5、電荷的集合體。帶負電荷的輕離子通常稱為負離子；帶正電荷的輕離子稱正離子。第二類是中離子：它也是一個很小的帶電微粒，包含100個左右的氣體分子。第三類是重離子：它是一個較大的帶電微粒，比輕離子大1000倍左右。負離子，又稱“活性氧”或“空氣維生素”，它如同陽光、空氣一樣是人類健康生活不可缺少的一種物質(zhì)?？茖W(xué)研究表明：負離子在空氣中的含量是決定空氣質(zhì)量好壞的一個重要因素，空氣中含有適量的負離子不僅能高效地除塵、滅菌、凈化空氣，同時還能夠激活空氣中的氧分子而形成攜氧負離子，活躍空氣分子，改善人體肺部功能，促進新陳代謝，增強抗病能力，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人精神煥發(fā)、充滿活力等等。負離子發(fā)生器的脈沖振蕩

6、電路，將低電壓通過高壓模塊升壓為直流負高壓，經(jīng)過碳素纖維尖端不斷產(chǎn)生負直流高電暈，高速的發(fā)射出大量的電子（e-），而電子無法長久存在于空氣當(dāng)中（在空氣中存在的電子壽命只有ns級），立刻會被空氣中的氧分子（O2）捕捉，從而形成負離子，它的工作原理與自然現(xiàn)象“打雷閃電”時產(chǎn)生負離子的現(xiàn)象相一致。負離子發(fā)生器將低電壓通過升壓電路升至直流負高壓，利用尖端直流高壓產(chǎn)生高電暈，高速地放出大量的電子e-，而電子并無法長久存在于空氣中（存在的電子壽命只有ns級），立刻會被空氣中的氧分子（O2）捕捉。形成負離子，它的工作原理與自然界“打雷、閃電”時所產(chǎn)生負離子的現(xiàn)象一致。自然界中負離子無處不在。打雷閃電、植物的

7、光合作用、瀑布水流撞擊等自然現(xiàn)象都可以產(chǎn)生大量的負離子，這就是人們在雷雨天氣、森林里、瀑布旁會感到空氣特別清新的原因所在。三、負離子發(fā)生器工作原理     負離子發(fā)生器工作原理來源于電暈放電。電暈放電是氣體自持放電的一種形式，它不需要外加電離源來引發(fā)和維持放電。為了保持穩(wěn)定的電暈放電，必須形成一個非均勻電場。隨著施加在電極間的電壓的增加，導(dǎo)線附近的空間電場強度也將增大。通常在自由空間中，由于宇宙輻射，每立方厘米空氣中大約有1000個自由電子存在，這些自由電子在電場的作用下，會受到加速，撞擊氣體原子或分子。自由電子的加速度會隨著電場強度的增加而增大，自由電

8、子在撞擊氣體原子或分子前積累的能量也隨之增大。當(dāng)電場強度達到氣體放電的臨界值時，自由電子在撞擊前積累的能量將足以從氣體原子或分子撞擊出一個電子。此時在導(dǎo)線附近一個小范圍內(nèi)的空氣就開始電離，出現(xiàn)了氣體的非自持放電。繼續(xù)升高電壓，氣體的電離將加劇，形成大量電子崩，產(chǎn)生大量的電子和正負離子，并伴隨著發(fā)出淡藍色的輝光和咝咝聲，放電也就由非自持放電轉(zhuǎn)變?yōu)樽猿址烹姟＿@種特定形式的氣體放電就稱為電暈放電。     電場的不均勻性把主要的電離過程局限于局部電場強度很高的電極附近，特別是發(fā)生在曲率半徑很小的電極附近或大或小的薄層中，氣體的發(fā)光也只發(fā)生在這個區(qū)域里，這個區(qū)域稱為電離區(qū)

9、域，或稱之為電暈層或起暈層。在區(qū)域之外，由于電場弱，不發(fā)生或很少發(fā)生電離，電流的傳導(dǎo)依靠正離子、負離子或電子的遷移運動，因此電離區(qū)域之外的區(qū)域被稱為遷移區(qū)域或外圍區(qū)域。若兩電極中僅有一個電極起暈，則放電的遷移區(qū)域中基本上只有一種符號的帶電粒子，在此情況下，電流是單極性的。本實驗中的負離子發(fā)生器形成不均勻電場的兩個電極分別是加負高壓的電暈線極和接地電極，發(fā)生的是負電暈放電，其形成的就是負極性的電暈電流。     電暈放電產(chǎn)生后，若再進一步增大兩電極間的電壓，電暈區(qū)將逐漸擴大，亮度及咝咝聲也越來越大。當(dāng)電壓升高到某一值時，在某些放電點上可以出現(xiàn)向外輻射的刷狀

10、細火花，它的范圍要比正常的電暈區(qū)大得多，咝咝聲中還伴隨著拆裂聲。這種放電形式稱為刷狀放電。電壓繼續(xù)升高，刷狀火花越來越長，最后將在正負兩極間構(gòu)成通道，產(chǎn)生氣體的擊穿，兩極間的電壓將隨之急劇下降。根據(jù)電源容量的大小，擊穿可以表現(xiàn)為弧光放電的形式，也可以表現(xiàn)為火花放電的形式。     當(dāng)電源容量足夠大時，氣體擊穿后會有很大的放電電流流過，在電極間形成電弧，稱為弧光放電；如果電源容量較小，則氣體擊穿以后，放電電流會受到限制，使之不足以形成電弧，這時的放電就會停留在火花放電階段。火花放電是一束明亮曲折、常常又是分叉的細絲，這些細絲很快地穿過放電間隙，又很快地熄滅

11、，熄滅后隨即再度產(chǎn)生?；鸹ǚ烹姷碾娏鞅然」夥烹娨〉枚?。     為了使發(fā)生器能正常工作，必須在電極間加以一定的電壓，使之形成電暈放電。形成電暈放電的最低電壓稱為起暈電壓。此時由于空氣被電離而出現(xiàn)大量離子，在電壓的作用下就會有一定的電暈電流流過，電暈電流將隨著電壓的升高而增大。當(dāng)然由于空氣中自由電子的存在，即使在所加電壓遠小于起暈電壓時，電極間也會因自由電子的流動而形成電流，但這些自由電子的數(shù)目不大，所形成的電流和電暈電流相比是微不足道的。     當(dāng)空氣和其它特定環(huán)境中存在能發(fā)射負離子條件的地方，就會使大氣(O2

12、、N2、CO2、SO2、H2O)中的電子e釋放出來，它與CO2、H2O反應(yīng)如下:     H2O+eO2(H2O)m     CO2+eCO4(H2O)m     CO4+(H2O)+H2O2(H2O)m+CO2 四、負離子發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)組成負離子發(fā)生器一般由本體、電暈線發(fā)射端、接地端、電源輸入端構(gòu)成。本體：是由塑料材料作為外殼，采用阻燃環(huán)氧樹脂封裝而成的高壓絕緣體。本體外殼通常采用PBT（聚對苯二甲酸丁二醇酷）或PEI（聚乙醚）注塑成型，材料必須耐高溫超過200，阻燃絕緣

13、。 電暈線發(fā)射端：通常采用金屬針或碳纖維。 接地端：采用銅片與地相連。 電源輸入端：電源供電導(dǎo)線。 震蕩放大高壓磁包放射極板穩(wěn)壓器電源降壓整流濾波         圖1、負離子發(fā)生器組成如圖1所示，交流電壓經(jīng)過降壓、整流、濾波，成為直流電，再經(jīng)振蕩器、放大電路、開關(guān)管，經(jīng)高壓磁包去控制放電極針產(chǎn)生負離子。高壓磁包即高頻變壓器，高壓包內(nèi)有高壓硅堆對其逆變電壓進行整流，因此其輸出的是經(jīng)過整流的直流電。凡是逆變的電流都屬交流的一種，變壓器的儲能和釋放能量時的電流方向是相反的。電流方向固定不變化的電流才叫直流電。

14、逆變有單端、橋式幾種，有單端正激式、單端反激式、半橋式、全橋式等多種。負離子發(fā)生器的具體電路圖如圖2所示。 圖2、負離子發(fā)生器的電路圖由于高壓磁包產(chǎn)生高壓、高溫，極易產(chǎn)生電火花，容易擊穿周圍電子元件，因此這里采用Tenon（鐵氟龍）封裝高壓磁包。高壓磁包外部被含有阻燃耐熱性樹脂的環(huán)氧樹脂或者含有皿鰲(氨基甲酸乙酷)樹脂的塑膠粉灌澆處理。PCB焊接(Soldering)面被塑膠粉覆蓋的同時也能填充絕緣空隙部分；空隙部分被阻燃環(huán)氧樹脂封填，避免了電路元件間的相互干擾，能夠提高電路元件的使用壽命。 五、負離子技術(shù)的應(yīng)用與推廣     目前空氣負離子已被當(dāng)作評價環(huán)境和空氣質(zhì)量的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)人們漫步在海邊、瀑布和森林時，會感到呼吸舒暢，心曠神怡，其中一個最重要的原因使空氣中含有豐富的負離子。而空氣環(huán)境變差主要是由于空氣中正、負離子濃度比失衡，空氣中含有有害氣體和煙霧、灰塵、病毒、細菌等。而空氣負離子一方面可以調(diào)節(jié)正、負離子濃度比，另一方面又可起到凈化空氣的作用，負離子能使空氣中微米級肉眼看不見的漂塵，通過正負離子吸引、碰撞形成分子團下沉落地，且負離子能使細菌蛋白質(zhì)兩級性顛倒，而使細菌生存能力下降或致死。負離子凈化空氣的特點為滅活速度快，