En ionisator er en anordning til ionisering af en gas eller væske. De bruges i ventilationssystemer til at rense luften og angiveligt undertrykke bakteriel aktivitet [1] .
Ved rensning af luften overstiger virkningen af ionisatorer ikke effekten af konventionelle HEPA-filtre [2] , og den antivirale effekt har ikke en anti-epidemisk effekt, da vira som regel spredes som en del af væskedråber, som ioner ikke har tilstrækkelig effekt på [3] . Den påståede positive effekt af ioniseret luft eller vand på menneskers sundhed har vist sig at være på et niveau tæt på placebo [4] .
Atmosfærisk ionisering blev opdaget af J. Elster og G. Geitel i 1899. [5] Muligheden for tilstedeværelse af ioner i en gas eller væske kan tydeligt påvises i et skykammer . [6] Brugen af ioner til massespektral analyse af stof er en vigtig, herunder medicinsk forskningsmetode, og opdagelsen af muligheden for laserionisering i 1987 blev tildelt Nobelprisen i 2002 . Baseret på antagelsen om den positive effekt af ioner på menneskers sundhed og velvære, især udtrykt af A. Sokolov i 1903, [5] gjorde nogle videnskabsmænd og ingeniører forsøg på at skabe kommercielle apparater til ionisering. I USSR, før krigen, var en talentfuld selvlært opfinder A. L. Chizhevsky engageret i sådanne udviklinger , men resultaterne af hans videnskabelige forskning blev anerkendt som forfalskede . I 1967 grundlagde S. A. Lowes en virksomhed i Storbritannien med egne midler til produktion af kommercielle luftionisatorer, som blev promoveret, herunder til hjemmebrug. [7]
Ionisatorer opererer fra en kilde til ioniserende stråling (for eksempel ultraviolette eller radioaktive isotoper ) eller ved højspænding (adskillige tusinde volt) med en koronaudladning på elektroderne. I sidstnævnte tilfælde anvendes ioniserende elektroder og højspændingsstrømforsyninger, automatisering og sikkerhedsanordninger. Ioniserende elektroder er af to typer: nål (spids) og tråd. Ionfluxen når ofte 1 µA, hvilket svarer til flere milliarder ioner pr. sekund. Lysbue- og gnistudladninger bruges ikke til luftionisering, da ozon- og nitrogenoxider dannes sammen med iltioner i luften. [5]
Et stort antal luftionisatorer af forskellige typer blev skabt, disse inkluderer [5] :
- termioniske luftionisatorer af F. G. Portnov og D. L. Vilchevsky, Ya. Yu. Reinet et al., V. I. Grachev og A. K. Tuman; - radioisotop luftionisatorer af A. B. Verigo og V. A. Poderni, Ts. I. Steinbock, "Sigma"; - radioaktive luftionisatorer fra Institut for Nuklear Forskning ved Akademiet for Videnskaber i den ukrainske SSR "IVA 1" og "IVA 2"; - fotoelektriske luftionisatorer af Ya. Yu. Reinet og A. K. Tuman; - hydrodynamiske luftionisatorer (hydroaeroionisatorer) af A. A. Mikulin , E. A. Chernyavsky, D. K. Pislegin og andre; - corona (effluvial) luftionisatorer af D. P. Sokolov, A. L. Chizhevsky, AIR-2, Riga, Ryazan-101, EFA, Zovuni, Aina, Electronics.Ionisatorer er opdelt i to typer, afhængig af hvilke typer ioner de er i stand til at generere: unipolære ionisatorer - producerer kun negativt ladede ioner N 2 - og O 2 - ; [8] bipolære ionisatorer — producerer både negativt og positivt ladede H + og O 2 - ioner [3] eller de såkaldte plasmaklyngeionisatorer, der samtidig producerer H + og hydroxidioner HO - [3] .
Ultraviolet luftionisatorer med forskellige kilder til ultraviolet lys producerede en usædvanlig stor mængde ozon og nitrogenoxider. Inden for et par minutter efter at have tændt kvartslampen, overstiger mængden af skadelige gasser i luften den tilladte værdi med tiere og hundredvis af gange. Ultraviolette ionisatorer er uegnede til fysiologiske eksperimenter.
Ultraviolet stråling, alfa, beta, gammastråling, røntgenstråler gengiver også ioner. Ultraviolette emittere blev brugt i medicinske institutioner til desinfektion. Til dato er de brugt til at rense drikkevand, hærde lakker, harpikser og polymerer, men hovedeffekten her er ikke produceret af ioner, men af højenergifotoner, der ødelægger molekylerne i det bestrålede stof og producerer effekten af at ødelægge overfladelag.
De såkaldte hydroionisatorer er generatorer af elektrostatisk ladet vandstøv. I USSR fandt man hydrodynamiske "aeroionizers" af typen "Comfort" ( A. A. Mikulina ), som producerede en stor mængde vandioner (men generelt set ikke førte til ionisering af ilt i luften), ved hjælp af destilleret vand bred anvendelse. Anvendes til fremstilling af medicinske elektroaerosoler og finspredning af væske.
Ionisatorer af denne type er udstyret med spidse elektroder, som ved hjælp af koronaudladning og elektrostatisk emission danner ioner i umiddelbar nærhed af elektroderne. Disse enheder er af to typer:
Begge typer ionisatorer bruges både til at opnå en vis ladning og til at aflede eller forhindre uønskede elektrostatiske ladninger . For at kunne placere ionisatorer i størst mulig afstand til den afladede (ladede) overflade (op til 2 m), er de udstyret med blæsere (eksterne eller indbyggede) - på denne måde ioniseret luft, og med den den elektriske ladning, tilføres det ønskede sted (for eksempel i trykpresser) [9] . Corona ionisatorer er ofte lavet i form af kamskinner; de drives af AC- eller DC-kilder. Når den er tilsluttet AC, er alle kamspidser forbundet; ved jævnstrøm påføres spændinger af forskellige tegn på tilstødende spidser.
Kopimaskiner og laserprintere bruger DC-ionisatorer (vekselstrøm passerer gennem ensrettere) - i dem bruges ionisatorer til kontaktløs elektrostatisk opladning af fotoakslen .
Lysekrone ChizhevskyDen sovjetiske biofysiker A. L. Chizhevsky forsøgte eksperimentelt at undersøge de fysiologiske virkninger af positive og negative ioner i luften på levende organismer og anvendte kunstig luftionisering. [10] Atmosfæriske ioner blev kaldt af A. L. Chizhevsky luftioner , processen med deres forekomst - luftionisering , kunstig mætning af indendørs luft med dem - luftionificering , behandling med dem - luftionterapi . Efterfølgende skabte Chizhevsky en elektronisk enhed - en luftionifikator, som øger koncentrationen af negative iltluftioner i luften. Tilbage i 1931 foreslog A. L. Chizhevsky designet af en elektro-fluvial lysekrone som en luftiongenerator. I øjeblikket, til ære for opfinderen, kaldes denne enhed "Chizhevsky-lysekronen" (i design ligner enheden en lysekrone og er designet til at blive hængt på loftet).
Dens grundlæggende ordning er relativt enkel. Arbejdslegemet er en elektro-fluvial (fra det græske "effluvius" - jeg udløber) lysekrone forbundet til en højspændingskilde med negativ polaritet. Lysekronen er en let metalkant, hvorpå en ledning er strakt langs to vinkelrette akser. Det udgør en del af kuglen - et gitter, der rager nedad. Nåle er loddet ved mesh-knuderne (op til 50 mm lange og op til 1 mm tykke). Graden af deres skærpelse skal være maksimal, da udstrømningen af strøm fra spidsen øges, og muligheden for ozondannelse falder. For effektiv generering af luftioner skal den leverede spænding med negativ polaritet være mindst 25 kV. For at sikre sikkerheden skal strømmen på lysekronen være under 0,03 mA (ved udgangen placeres en begrænsende modstand på 1 GΩ foran lysekronen).
Chizhevsky mente, at "for at skabe lette luftioner af ilt i luften, der har en gavnlig effekt på mennesker og rense luften i beboede lokaler, kan der i intet tilfælde bruges adskillige ionisatorer, der tilbydes af forskellige opfindere. Til disse formål er hydroioner fuldstændig uegnede, såvel som ioner opnået som følge af virkningen af radioaktiv eller ioniserende stråling, der er sundhedsfarlig på luftmolekyler. A. L. Chizhevsky udførte medicinske, veterinære og landbrugsmæssige eksperimenter med en elektro-fluvial lysekrone. Disse undersøgelser blev kritiseret, herunder af A. Ioffe og B. Zavadovsky , for at overtræde den eksperimentelle metodologi og blev ikke anerkendt af den officielle videnskab. [10] [11] Timiryazev kaldte Chizhevskys afhandling for nonsens. [12]
Radioaktive isotoper (radionuklider) bruges i ioniseringsbranddetektorer til at detektere ioner af absorptionsstoffer (røg, aerosoler ) ; mens luftens ledningsevne måles ved ionisering - øges luftens ledningsevne ved tilstedeværelse af organiske gasser, dampe eller aerosoler i den.
Hårtørrere [13] , støvsugere [14] , luftfugtere [15] , tastaturer [16] og endda bærbare computere [17] med indbyggede ionisatorer, der lover at have en antistatisk effekt, er tilgængelige til salg.
Aktivering af dielektriske overflader, der tjener som en af elektroderne i processen med koronaudladning, eller i processen med termisk ionisering, for at øge tiltrækning og forbedre adhæsion. Efter en sådan forarbejdning, og for nogle polymerer først efter den, kan en belægning påføres overfladen (laminering, maling, primer osv.)
Ionisering af luft i boliger udføres hovedsageligt af bipolære luftionisatorer, som er inkluderet i begrebet indendørs mikroklima. Argumentet fra producenter af luftionisatorer koger ned til det faktum, at ren naturlig luft indeholder flere negative ioner (i naturen, især i bjerge, skove, nær vandfald).
LuftrensningStøv, sod, røg, plantepollen, bakterier, allergener og alle faste luftpartikler oplades under påvirkning af en luftionisator og begynder langsomt at drive til den positive elektrode, som er væggene, loftet, gulvet, hvor de sætter sig. Indendørsluften renses, men al forurening skal fjernes fra alle omgivende genstande og strukturer, dette ødelægger værelsernes udseende og betragtes som en ulempe ved Chizhevsky-lysekroner. Især Chizhevskys ionisatorer blev eksperimentelt brugt i 1956 i arbejdernes forskningsinstitutter for kulindustrien i Karaganda [10] og i Moskvas metro . [11] I modsætning hertil giver producenterne følgende argument: alt, der sætter sig på væggene, loftet, gulvet, genstande, uden en luftionisator, er i luften, og en person indånder det. Det videnskabelige samfund er dog af den opfattelse, at samme resultat kan opnås på andre, billigere og enklere måder. [ti]
Ioniseringen af luft igangsætter udfældningsreaktioner af ildelugtende gasser og aerosoler. Således bliver en beholder fyldt med røg pludselig helt gennemsigtig, hvis der indføres skarpe metalelektroder forbundet med en elektrisk maskine, og alle faste og flydende partikler vil blive aflejret på elektroderne. Forklaringen på forsøget er som følger: Så snart en koronaudladning antændes mellem elektroderne, bliver luften inde i røret kraftigt ioniseret. Luftioner oplader støvpartikler. Ladede støvpartikler bevæger sig under påvirkning af feltet til elektroderne, hvor de sætter sig.
Ifølge de sanitære og hygiejniske standarder for tilladte niveauer af luftionisering (SanPiN 2.2.4.1294-2003 af 15. juni 2003) bør den mindst tilladte koncentration af ioner i luften i industrielle og offentlige lokaler være 400 positive eller 400 negative ioner pr. cm³ luft. Den maksimale koncentration er reguleret til niveauet 50.000 positive eller 50.000 negative ioner pr. cm³ luft. I 1939 foreslog Chizhevsky en terapeutisk dosis på 10.000 - 10.000.000 negative ioner pr. cm³ luft med en eksponering på 5 til 60 minutter. [5]
VandbehandlingUltraviolette emittere bruges til fremstilling af drikkevand til at rense vand fra organiske urenheder og bakterier, men dette er ikke direkte relateret til ionisering.
Pool vandbehandlingDet amerikanske firma Clear Wagner Enviro Technologies har udviklet et mineralbehandlingssystem, der markant kan reducere brugen af kemikalier ved desinfektion af poolvand. Mineralbehandling er baseret på princippet om at mætte rindende vand med kobber- og sølvioner, som har en effekt på alger, vira og sygdomsfremkaldende bakterier.
Rensesystemet består af en styreenhed og et sæt elektroder lavet af en legering af kobber og sølv og placeret i kort afstand fra hinanden.
Vand passerer gennem et strømningskammer med elektroder placeret i det. Styreenheden genererer en lavspændingsjævnspænding på elektroderne. Den elektriske strøm får atomerne på overfladen af elektroderne til at donere deres elektroner og forvandler dem til positivt ladede ioner. Ionerne båret af vandstrømmen kommer ind i bassinet, hvor rensningen finder sted. Mængden af ioner, der kommer ind i vandet, kan styres afhængigt af det valgte ioniseringsniveau. Periodisk vending af spændingspolariteten sikrer ensartet slid på elektroderne.
Ioner af kobber og sølv, der er faldet i vandet, er kemisk aktive og ødelægger derfor levende mikroorganismer, der befinder sig der. Kobber dræber alger, mens sølv dræber vira og bakterier, giver langvarig, giftfri rengøring og forhindrer genangreb. Ionerne bliver i vandet, indtil de bundfældes eller indgår i uopløselige forbindelser med alger og bakterier, som så sætter sig på filtrene. En ionisator, der kontinuerligt injicerer ioner, vil genopbygge deres tab.
Ionisering kan accelerere eller omvendt bremse masseoverførselsprocesser. Så hvis kontaktstofferne oplades forskelligt, accelereres processen, mens den med samme ladning sænker farten. Denne effekt har fundet bred anvendelse, for eksempel i elektrofotografering , rensning af forbrændingsprodukter fra sodpartikler, for at intensivere rygeprocessen osv.