摘要:
 
負(fù)離子材料是近年來材料科學(xué)中的熱點(diǎn)，而負(fù)離子技術(shù)在潔凈領(lǐng)域卻發(fā)展緩慢。將對(duì)負(fù)離子材料凈化空氣的原理及凈化效果進(jìn)行探討和研究。
  
1 負(fù)離子源
 
空氣負(fù)離子 (negative air ions 簡(jiǎn)稱N A I) 就是帶負(fù)電荷的單個(gè)氣體分子和輕離子團(tuán)的總稱?？諝庳?fù)離子主要包含：O2-（H2O）n，或OH-（H2O）n，CO4（H2O）2，其中O2-占20％，比例最大，相對(duì)最穩(wěn)定。自然界空氣中負(fù)離子的主要來源是出自宇宙射線、陽光紫外線、巖石土壤中的放射性元素放出的射線激發(fā)，以及雷電電擊激發(fā)、風(fēng)暴、瀑布、海浪沖擊磨擦等作用，另外，雨水的分解，森林、植物的光合作用所制造的新鮮空氣等也含有負(fù)離子。而人造負(fù)離子則主要采用高壓靜電場(chǎng)、高頻電場(chǎng)、紫外線、放射線和水的撞擊等方法使空氣電離，產(chǎn)生負(fù)離子。
 
實(shí)際應(yīng)用的負(fù)氧離子儀器則是通過電暈放電產(chǎn)生高濃度的空氣負(fù)離子，然后借助于風(fēng)機(jī)和其他手段 ，將負(fù)離子吹送向所需處。電暈放電易產(chǎn)生臭氧 、氮氧化物等有害氣體，這也使得很多的用戶使用后會(huì)出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭暈等反應(yīng)。
 
近年來，人們發(fā)現(xiàn)，許多天然礦石 (見表1) 會(huì)產(chǎn)生空氣負(fù)離子 ，一些無機(jī)氧化物復(fù)合粉體也可在空氣中誘發(fā)負(fù)離子，有的稀土復(fù)合鹽也具有導(dǎo)致空氣中分子電離的功能。許多學(xué)者都進(jìn)行了該系列的系統(tǒng)研究，研究發(fā)現(xiàn)了處理后的天然礦石能夠釋放高濃度的空氣負(fù)離子，無 副效應(yīng)，符合環(huán)保要求。目前，許多的學(xué)者、廠家都在開發(fā)這方面的負(fù)離子材料，成為材料科學(xué)中的熱點(diǎn)之一。
 
2 負(fù)離子材料的制備
 
當(dāng)前應(yīng)用負(fù)離子技術(shù)最多的是選擇織物為載體。負(fù)離子織物一般是將能產(chǎn)生負(fù)離子的天然礦石超微化，制成微米級(jí)或納米級(jí)超微粉體之后，通過共混紡絲法 、涂層法 、接枝法等手段制備出負(fù)離子纖維。據(jù)上海交通大學(xué)研究發(fā)現(xiàn) ，超微化后的天然礦石與空調(diào)濾料結(jié)合在一起并不會(huì)多增加系統(tǒng)阻力，其數(shù)據(jù)如表2。另一條技術(shù)路線是根據(jù)多重過濾理論，將能產(chǎn)生負(fù)離子的超微化天然礦石復(fù)合到其它過濾手段中。
 
 
3負(fù)離子材料凈化機(jī)理
 
 
我們知道 ，在空調(diào)上安裝初中效過濾器后，絕大部分大于5微米的粉塵已經(jīng)被過濾掉了；小于5微米的可吸人性粉塵則可穿過肺泡直到進(jìn)入血液及至全身而帶來毒害，而且?guī)缀跏?永久性懸浮于大氣中，在數(shù)量上又占空氣懸浮總粒子的 90％以上，對(duì)人體危害最大。據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于小于10微米而特別是小至0.01微米的微粒和在工業(yè)上難以除去的飄塵，運(yùn)用負(fù)離子凈化空氣，有特別明顯的沉降去除的效果。
 
3.1物理作用
 
負(fù)離子源選用天然礦石，且如把它超微化后運(yùn)用到織物之中，這可使天然礦石的物理吸附起 作用，又能使織物的纖維過濾效應(yīng)起作用。
 
3.1.1天然礦石的物理吸附
 
天然礦物被破碎后，比表面積增加，由于表面斷鍵的存在而具有自發(fā)地吸附外來離子或分子以降低表面能的傾向，礦物顆粒越細(xì)，比表而積越大，吸附作用越強(qiáng)。此外 ，礦物還具有表面官能團(tuán)如表面羥基、表面鹽基等，這使得超微化的天然礦石更易吸附污染物。
 
3.1.2 負(fù)離子的弱電性
 
空氣負(fù)離子在自身的電荷作用下容易吸附空氣中微小污染物和其它帶電的污染物，從而使污染物的重量和體積增大，集聚的污染物或由于重力作用而沉降，或由于體積過大被過濾，從而使得空氣得到很好的凈化。
 
3.1.3纖維過濾效應(yīng)
 
當(dāng)把負(fù)離子粉末負(fù)載到纖維中如濾料中時(shí)，據(jù)纖維過濾機(jī)理可知，載體的纖維材料、細(xì)度等都能影響空氣污染物與纖維攔截、慣性、重力沉降和擴(kuò)散四種過濾效應(yīng)。由上述可見，原來 的纖維過濾效率得到加強(qiáng)。
 
3.2化學(xué)效應(yīng)