Ionisaattori on laite kaasun tai nesteen ionisoimiseksi . Niitä käytetään ilmanvaihtojärjestelmissä ilman puhdistamiseen ja väitetysti bakteerien toiminnan tukahduttamiseen [1] .
Ilmaa puhdistettaessa ionisaattoreiden vaikutus ei ylitä tavanomaisten HEPA-suodattimien [2] vaikutusta, eikä viruksia estävällä vaikutuksella ole epidemiavaikutusta, koska virukset leviävät pääsääntöisesti osana nestepisaroita, jotka ionit eivät vaikuta riittävästi [3] . Ionisoidun ilman tai veden väitetyn positiivisen vaikutuksen ihmisten terveyteen on osoitettu olevan lähellä lumelääkettä [4] .
J. Elster ja G. Geitel löysivät ilmakehän ionisaation vuonna 1899. [5] Ionien läsnäolon mahdollisuus kaasussa tai nesteessä voidaan selvästi osoittaa pilvikammiossa . [6] Ionien käyttö aineen massaspektrianalyysiin on tärkeä, myös lääketieteellinen tutkimusmenetelmä, ja vuonna 1987 tehdystä laserionisaatiomahdollisuuden löytämisestä myönnettiin Nobel-palkinto vuonna 2002 . Perustuen oletukseen ionien positiivisesta vaikutuksesta ihmisten terveyteen ja hyvinvointiin, erityisesti A. Sokolov vuonna 1903 [5] , jotkut tutkijat ja insinöörit yrittivät luoda kaupallisia ionisaatiolaitteita. Neuvostoliitossa ennen sotaa lahjakas itseoppinut keksijä A. L. Chizhevsky harjoitti tällaista kehitystä , mutta hänen tieteellisen tutkimuksensa tulokset tunnustettiin väärennetyiksi . Vuonna 1967 S. A. Lowes perusti Yhdistyneeseen kuningaskuntaan yrityksen omilla varoillaan kaupallisten ilmanionisaattoreiden valmistukseen, joita edistettiin myös kotikäyttöön. [7]
Ionisaattorit toimivat ionisoivan säteilyn lähteestä (esimerkiksi ultravioletti- tai radioaktiiviset isotoopit ) tai korkealla jännitteellä (useita tuhansia voltteja) ja elektrodeissa on koronapurkaus . Jälkimmäisessä tapauksessa käytetään ionisoivia elektrodeja ja suurjännitevirtalähteitä, automaatio- ja turvalaitteita. Ionisoivia elektrodeja on kahta tyyppiä: neula (terävä) ja lanka. Ionivirta saavuttaa usein arvon 1 µA, mikä vastaa useita miljardeja ioneja sekunnissa. Valokaari- ja kipinäpurkauksia ei käytetä ilman ionisaatioon, koska otsonia ja typen oksideja muodostuu yhdessä ilmassa olevien happi-ionien kanssa. [5]
Luotiin suuri määrä erilaisia ilma-ionisaattoreita, joita ovat muun muassa [5] :
— F. G. Portnovin ja D. L. Vilchevskyn, Ya. Yu. Reinetin et ai., V. I. Grachevin ja A. K. Tumanin lämpöionisaattorit ; - radioisotooppi-ilmaionisaattorit A. B. Verigo ja V. A. Poderni, Ts. I. Steinbock, "Sigma"; - Ukrainan SSR:n tiedeakatemian ydintutkimuslaitoksen radioaktiiviset ilmanionisaattorit "IVA 1" ja "IVA 2"; - Ya. Yu. Reinetin ja A. K. Tumanin valosähköiset ilmanionisaattorit; - A. A. Mikulinin , E. A. Chernyavskyn, D. K. Pisleginin ja muiden hydrodynaamiset ilman ionisaattorit (hydroaeroionisaattorit) ; - D. P. Sokolovin, A. L. Chizhevskyn, AIR-2, Riika, Ryazan-101, EFA, Zovuni, Aina, Electronics, korona- (effluviaaliset) ilmanionisaattorit.Ionisaattorit jaetaan kahteen tyyppiin sen mukaan, minkä tyyppisiä ioneja ne pystyvät tuottamaan: yksinapaiset ionisaattorit - tuottavat vain negatiivisesti varautuneita ioneja N 2 - ja O 2 - ; [8] bipolaariset ionisaattorit — tuottavat sekä negatiivisesti että positiivisesti varautuneita H + - ja O 2 -ioneja [3] tai niin sanottuja plasmaklusteriionisoijia, jotka tuottavat samanaikaisesti H + - ja hydroksidi-ioneja HO - [3] .
Ultravioletti-ilma-ionisaattorit eri ultraviolettivalon lähteillä tuottivat poikkeuksellisen paljon otsonia ja typen oksideja. Muutaman minuutin sisällä kvartsilampun sytyttämisestä ilmassa olevien haitallisten kaasujen määrä ylittää sallitun arvon kymmeniä ja satoja kertoja. Ultravioletti-ionisaattorit eivät sovellu fysiologisiin kokeisiin.
Ultraviolettisäteily, alfa-, beeta-, gamma-säteily ja röntgensäteet myös tuottavat ioneja. Ultraviolettisäteilyä käytettiin lääketieteellisissä laitoksissa desinfiointiin. Tähän mennessä niitä on käytetty juomaveden puhdistamiseen, lakkojen, hartsien ja polymeerien kovettamiseen , mutta päävaikutusta ei synny ioneissa, vaan korkean energian fotoneissa, jotka tuhoavat säteilytetyn aineen molekyylit ja aiheuttavat tuhoavan vaikutuksen. pintakerros.
Ns. hydroionisaattorit ovat sähköstaattisesti varautuneen vesipölyn generaattoreita. Neuvostoliitossa löydettiin "Comfort"-tyyppiset hydrodynaamiset "aeroionisaattorit" ( A. A. Mikulina ), jotka tuottivat suuren määrän vesi-ioneja (mutta yleisesti ottaen eivät johtaneet hapen ionisaatioon) käyttäen tislattua vettä. laaja sovellus. Käytetään lääkkeiden sähköaerosolien ja nesteen hienon dispersion luomiseen.
Tämän tyyppiset ionisaattorit on varustettu terävillä elektrodeilla, jotka koronapurkauksen ja sähköstaattisen emission avulla muodostavat ioneja elektrodien välittömään läheisyyteen. Näitä laitteita on kahta tyyppiä:
Molempia ionisaattoreita käytetään sekä tietyn varauksen saavuttamiseen että ei-toivottujen sähköstaattisten varausten ohjaamiseen tai estämiseen . Jotta ionisaattorit voidaan sijoittaa suurimmalle mahdolliselle etäisyydelle purkautuneesta (varatusta) pinnasta (jopa 2 m), ne on varustettu puhaltimilla (ulkoisilla tai sisäänrakennetuilla) - tällä tavalla ionisoitua ilmaa ja sen mukana sähkövaraus syötetään haluttuun paikkaan (esimerkiksi painokoneisiin) [9] . Korona-ionisaattorit valmistetaan usein kampakiskojen muodossa; ne saavat virran AC- tai DC-lähteistä. Kun liitetään vaihtovirtaan, kaikki kampakärjet on kytketty; tasavirralla vierekkäisiin kärkiin syötetään erimerkkisiä jännitteitä.
Kopiokoneet ja lasertulostimet käyttävät DC-ionisaattoreita (vaihtovirta kulkee tasasuuntaajien läpi) - niissä ionisaattoreita käytetään valokuva-akselin kosketuksettomaan sähköstaattiseen lataukseen .
Kattokruunu ChizhevskyNeuvostoliiton biofyysikko A. L. Chizhevsky yritti kokeellisesti tutkia ilmassa olevien positiivisten ja negatiivisten ionien fysiologisia vaikutuksia eläviin organismeihin ja sovelsi keinotekoista ilman ionisaatiota. [10] A. L. Chizhevsky kutsui ilmakehän ioneja ilmaioneiksi , niiden esiintymisprosessi - ilman ionisaatio , sisäilman keinotekoinen kyllästäminen niillä - ilman ionisaatio , käsittely niillä - ilmaionihoito . Myöhemmin Chizhevsky loi elektronisen laitteen - ilman ionisaattorin, joka lisää negatiivisten happi-ilma-ionien pitoisuutta ilmassa. Vuonna 1931 A. L. Chizhevsky ehdotti sähköfluviaalisen kattokruunun suunnittelua ilma-ionigeneraattoriksi. Tällä hetkellä tätä laitetta kutsutaan keksijän kunniaksi "Chizhevsky-kattokruunuksi" (suunnittelussa laite muistuttaa kattokruunua ja on suunniteltu ripustettavaksi kattoon).
Sen perusrakenne on suhteellisen yksinkertainen. Työkappale on sähköfluviaalinen (kreikan sanasta "effluvius" - I expire) kattokruunu, joka on kytketty negatiivisen napaisuuden suurjännitelähteeseen. Kattokruunu on kevytmetallivanne, johon on venytetty lanka kahta kohtisuoraa akselia pitkin. Se on osa palloa - alaspäin ulkonevaa verkkoa. Neulat juotetaan verkkosolmuissa (jopa 50 mm pitkä ja enintään 1 mm paksu). Niiden teroitusasteen tulee olla suurin, koska virran ulosvirtaus kärjestä kasvaa ja otsonin muodostumisen mahdollisuus vähenee. Ilma-ionien tehokasta tuottamista varten syötettävän negatiivisen napaisuuden jännitteen on oltava vähintään 25 kV. Turvallisuuden varmistamiseksi kattokruunun virran tulee olla alle 0,03 mA (lähdössä 1 GΩ:n rajoitusvastus asetetaan kattokruunun eteen).
Chizhevsky uskoi, että "kevyiden happi-ionien luomiseksi ilmaan, joilla on myönteinen vaikutus ihmisiin ja puhdistaakseen asuttujen tilojen ilmaa, ei missään tapauksessa voida käyttää lukuisia eri keksijöiden tarjoamia ionisaattoreita. Näihin tarkoituksiin hydroionit ovat täysin sopimattomia, samoin kuin ionit, jotka on saatu terveydelle vaarallisen radioaktiivisen tai ionisoivan säteilyn vaikutuksesta ilmamolekyyleihin. A. L. Chizhevsky suoritti lääketieteellisiä, eläinlääketieteellisiä ja maatalouskokeita sähköfluviaalisen kattokruunun kanssa. Näitä tutkimuksia kritisoivat, mukaan lukien A. Ioffe ja B. Zavadovsky , kokeellisen metodologian rikkomisesta, eivätkä virallinen tiede ole tunnustanut niitä. [10] [11] Timirjazev kutsui Chizhevskyn opinnäytetyötä hölynpölyksi. [12]
Radioaktiivisia isotooppeja (radionuklideja) käytetään ionisaatiopaloilmaisimissa absorptioaineiden (savu, aerosolit ) ionien havaitsemiseen ; kun taas ilman johtavuus mitataan ionisaatiolla - ilman johtavuus kasvaa, kun siinä on orgaanisia kaasuja, höyryjä tai aerosoleja.
Myynnissä on hiustenkuivaajia [13] , pölynimureita [14] , ilmankostuttimia [15] , näppäimistöjä [16] ja jopa kannettavia tietokoneita [17] , joissa on sisäänrakennetut ionisaattorit, jotka lupaavat antistaattisen vaikutuksen.
Dielektristen pintojen aktivointi, jotka toimivat yhtenä elektrodeista koronapurkausprosessissa tai lämpöionisaatioprosessissa vetovoiman lisäämiseksi ja tarttuvuuden parantamiseksi. Tällaisen käsittelyn jälkeen ja joillekin polymeereille vasta sen jälkeen pinnalle voidaan levittää pinnoite (laminointi, maalaus, pohjamaali jne.)
Ilman ionisointi asuintiloissa suoritetaan pääasiassa bipolaarisilla ilmanionisaattoreilla, mikä sisältyy sisätilojen mikroilmaston käsitteeseen. Ilma-ionisaattorien valmistajien väite tiivistyy siihen tosiasiaan, että puhdas luonnollinen ilma sisältää enemmän negatiivisia ioneja (luonnossa, erityisesti vuoristossa, metsissä, vesiputousten lähellä).
IlmanpuhdistusPöly, noki, savu, kasvien siitepöly, bakteerit, allergeenit ja kaikki kiinteät ilmahiukkaset varautuvat ilman ionisaattorin vaikutuksesta ja alkavat hitaasti ajautua positiiviselle elektrodille, joka on seinät, katto, lattia, jossa ne asettuvat. Sisäilma puhdistetaan, mutta kaikki saasteet on poistettava kaikista ympäröivistä esineistä ja rakenteista, tämä pilaa huoneiden ulkonäön ja sitä pidetään Chizhevsky-kruunujen haittana. Erityisesti Chizhevskyn ionisaattoreita käytettiin kokeellisesti vuonna 1956 Karagandan [ 10] kivihiiliteollisuuden työntekijöiden tutkimuslaitoksissa ja Moskovan metrossa . [11] Sitä vastoin valmistajat esittävät seuraavan väitteen: kaikki, mikä laskeutuu seinille, kattoon, lattialle, esineisiin ilman ilman ionisaattoria, on ilmassa, ja ihminen hengittää sitä. Tiedeyhteisö on kuitenkin sitä mieltä, että sama tulos voidaan saavuttaa muillakin, halvemmilla ja yksinkertaisemmilla tavoilla. [kymmenen]
Ilman ionisaatio käynnistää pahanhajuisten kaasujen ja aerosolien saostumisreaktiot. Näin ollen savulla täytetty astia muuttuu yhtäkkiä täysin läpinäkyväksi, jos siihen viedään sähkökoneeseen liitetyt terävät metallielektrodit, ja kaikki kiinteät ja nestemäiset hiukkaset kerrostuvat elektrodeille. Kokeen selitys on seuraava: heti kun koronapurkaus syttyy elektrodien väliin, putken sisällä oleva ilma ionisoituu voimakkaasti. Ilma-ionit varaavat pölyhiukkasia. Varautuneet pölyhiukkaset siirtyvät kentän vaikutuksesta elektrodeille, joissa ne laskeutuvat.
Ilman ionisaatiota koskevien saniteetti- ja hygieniastandardien (SanPiN 2.2.4.1294-2003, 15. kesäkuuta 2003) mukaan teollisuus- ja julkisten tilojen ilman ionipitoisuuden tulee olla vähintään 400 positiivista tai 400 negatiivista ionia kohti. cm³ ilmaa. Maksimipitoisuus on säädetty tasolle 50 000 positiivista tai 50 000 negatiivista ionia/cm³ ilmaa. Vuonna 1939 Chizhevsky ehdotti terapeuttista annosta 10 000 - 10 000 000 negatiivista ionia cm³ ilmaa kohden 5 - 60 minuutin altistuksella. [5]
VedenkäsittelyUltraviolettisäteilyä käytetään juomaveden valmistuksessa veden puhdistamiseen orgaanisista epäpuhtauksista ja bakteereista, mutta tämä ei liity suoraan ionisaatioon.
Altaan vedenkäsittelyAmerikkalainen Clear Wagner Enviro Technologies on kehittänyt mineraalikäsittelyjärjestelmän, jolla voidaan merkittävästi vähentää kemikaalien käyttöä uima-allasveden desinfioinnissa. Mineraalikäsittely perustuu periaatteeseen, että juokseva vesi kyllästetään kupari- ja hopea-ioneilla, jotka vaikuttavat leviin, viruksiin ja patogeenisiin bakteereihin.
Puhdistusjärjestelmä koostuu ohjausyksiköstä ja sarjasta elektrodeja, jotka on valmistettu kuparin ja hopean seoksesta ja jotka sijaitsevat lyhyen matkan päässä toisistaan.
Vesi kulkee virtauskammion läpi, jossa on elektrodit. Ohjausyksikkö tuottaa pienjännitteisen tasajännitteen elektrodeihin. Sähkövirta saa elektrodien pinnalla olevat atomit luovuttamaan elektronejaan ja muuttaa ne positiivisesti varautuneiksi ioneiksi. Vesivirran kuljettamat ionit tulevat altaaseen, jossa puhdistuminen tapahtuu. Veteen tulevien ionien määrää voidaan säätää valitun ionisaatiotason mukaan. Jännitteen napaisuuden säännöllinen vaihto varmistaa elektrodien tasaisen kulumisen.
Veteen pudonneet kupari- ja hopea-ionit ovat kemiallisesti aktiivisia ja tuhoavat siten siellä olevia eläviä mikro-organismeja. Kupari tappaa levät, kun taas hopea tappaa viruksia ja bakteereja, mikä tarjoaa pitkäkestoisen, myrkyttömän puhdistuksen ja estää tartunnan uudelleen. Ionit pysyvät vedessä, kunnes ne saostuvat tai muodostavat liukenemattomia yhdisteitä levien ja bakteerien kanssa, jotka laskeutuvat sitten suodattimille. Ionisaattori, joka ruiskuttaa ioneja jatkuvasti, korvaa niiden häviöt.
Ionisaatio voi nopeuttaa tai päinvastoin hidastaa massansiirtoprosesseja. Joten jos kosketuksissa olevat aineet varautuvat eri tavalla, prosessi kiihtyy, kun taas samalla varauksella se hidastuu. Tätä vaikutusta on käytetty laajasti esimerkiksi sähkövalokuvauksessa , palamistuotteiden puhdistuksessa nokihiukkasista, tupakointiprosessin tehostamiseksi jne.