En jonisator är en anordning för jonisering av en gas eller vätska. De används i ventilationssystem för att rena luften och påstås undertrycka bakteriell aktivitet [1] .
Vid rening av luften överstiger inte effekten av jonisatorer effekten av konventionella HEPA-filter [2] , och den antivirala effekten har inte en anti-epidemisk effekt, eftersom virus som regel sprids som en del av vätskedroppar, vilket joner har inte tillräcklig effekt på [3] . Den påstådda positiva effekten av joniserad luft eller vatten på människors hälsa har visat sig ligga på en nivå nära placebo [4] .
Atmosfärisk jonisering upptäcktes av J. Elster och G. Geitel 1899. [5] Möjligheten av närvaro av joner i en gas eller vätska kan tydligt påvisas i en molnkammare . [6] Användningen av joner för masspektral analys av materia är en viktig, inklusive medicinsk forskningsmetod, och upptäckten av möjligheten till laserjonisering 1987 belönades med Nobelpriset 2002 . Baserat på antagandet om den positiva effekten av joner på människors hälsa och välbefinnande, i synnerhet, uttryckt av A. Sokolov 1903, [5] gjorde några vetenskapsmän och ingenjörer försök att skapa kommersiella anordningar för jonisering. I Sovjetunionen, före kriget, var en begåvad självlärd uppfinnare A. L. Chizhevsky engagerad i en sådan utveckling , men resultaten av hans vetenskapliga forskning erkändes som förfalskade . 1967 grundade S. A. Lowes ett företag i Storbritannien med egna medel för tillverkning av kommersiella luftjonisatorer, som marknadsfördes, bland annat för hemmabruk. [7]
Jonisatorer arbetar från en källa för joniserande strålning (till exempel ultravioletta eller radioaktiva isotoper ) eller vid hög spänning (flera tusen volt) med en koronaurladdning på elektroderna. I det senare fallet används joniserande elektroder och högspänningsaggregat, automation och säkerhetsanordningar. Joniserande elektroder är av två typer: nål (spetsad) och tråd. Jonflödet når ofta 1 µA, vilket motsvarar flera miljarder joner per sekund. Båg- och gnisturladdningar används inte för luftjonisering, eftersom ozon och kväveoxider bildas tillsammans med syrejoner i luften. [5]
Ett stort antal luftjonisatorer av olika typer skapades, dessa inkluderar [5] :
— termioniska luftjonisatorer av F. G. Portnov och D. L. Vilchevsky, Ya. Yu. Reinet et al., V. I. Grachev och A. K. Tuman; - radioisotop luftjonisatorer av A. B. Verigo och V. A. Poderni, Ts. I. Steinbock, "Sigma"; - radioaktiva luftjonisatorer från Institutet för kärnforskning vid Vetenskapsakademien i den ukrainska SSR "IVA 1" och "IVA 2"; - fotoelektriska luftjonisatorer av Ya. Yu. Reinet och A. K. Tuman; - hydrodynamiska luftjonisatorer (hydroaeroionisatorer) av A. A. Mikulin , E. A. Chernyavsky, D. K. Pislegin och andra; - corona (utflöde) luftjonisatorer av D. P. Sokolov, A. L. Chizhevsky, AIR-2, Riga, Ryazan-101, EFA, Zovuni, Aina, Electronics.Jonisatorer delas in i två typer, beroende på vilka typer av joner de kan generera: unipolära jonisatorer - producerar endast negativt laddade joner N 2 - och O 2 - ; [8] bipolära jonisatorer — producerar både negativt och positivt laddade H + och O 2 - joner [3] eller de så kallade plasmaklusterjonisatorerna som samtidigt producerar H + och hydroxidjoner HO - [3] .
Ultravioletta luftjonisatorer med olika källor för ultraviolett ljus producerade en exceptionellt stor mängd ozon och kväveoxider. Inom några minuter efter att kvartslampan har slagits på överstiger mängden skadliga gaser i luften det tillåtna värdet med tiotals och hundratals gånger. Ultravioletta jonisatorer är olämpliga för fysiologiska experiment.
Ultraviolett strålning, alfa, beta, gammastrålning, röntgenstrålar reproducerar också joner. Ultravioletta strålar användes i medicinska institutioner för desinfektion. Hittills används de för att rena dricksvatten, härda lacker, hartser och polymerer, men huvudeffekten här produceras inte av joner, utan av högenergifotoner som förstör molekylerna i det bestrålade ämnet och ger effekten av att förstöra Ytskikt.
De så kallade hydrojonisatorerna är generatorer av elektrostatiskt laddat vattendamm. I Sovjetunionen hittade hydrodynamiska "aerojonisatorer" av typen "Comfort" ( A. A. Mikulina ), som producerade en stor mängd vattenjoner (men generellt sett inte ledde till jonisering av syre i luften), med destillerat vatten. bred tillämpning. Används för att skapa medicinska elektroaerosoler och finspridning av vätska.
Jonisatorer av denna typ är utrustade med spetsiga elektroder, som med hjälp av koronaurladdning och elektrostatisk emission bildar joner i elektrodernas omedelbara närhet. Dessa enheter är av två typer:
Båda typerna av jonisatorer används både för att få en viss laddning och för att avleda eller förhindra oönskade elektrostatiska laddningar . För att kunna placera jonisatorer på största möjliga avstånd till den urladdade (laddade) ytan (upp till 2 m) är de utrustade med fläktar (extern eller inbyggd) - på så sätt joniserad luft, och med den den elektriska laddningen, tillförs till önskad plats (till exempel i tryckpressar) [9] . Corona jonisatorer görs ofta i form av kamskenor; de drivs av AC- eller DC-källor. När den är ansluten till AC är alla kamspetsar anslutna; vid likström appliceras spänningar av olika tecken på intilliggande spetsar.
Kopiatorer och laserskrivare använder DC-jonisatorer (växelström passerar genom likriktare) - i dem används jonisatorer för kontaktlös elektrostatisk laddning av fotoaxeln .
Ljuskrona ChizhevskyDen sovjetiske biofysikern A. L. Chizhevsky försökte experimentellt undersöka de fysiologiska effekterna av positiva och negativa joner i luften på levande organismer och tillämpade artificiell luftjonisering. [10] Atmosfäriska joner kallades av A. L. Chizhevsky för luftjoner , processen för deras förekomst - luftjonisering , artificiell mättnad av inomhusluften med dem - luftjonifiering , behandling med dem - luftjonterapi . Därefter skapade Chizhevsky en elektronisk enhet - en luftjonifierare, som ökar koncentrationen av negativa syreluftjoner i luften. Redan 1931 föreslog A. L. Chizhevsky designen av en elektro-fluvial ljuskrona som en luftjongenerator. För närvarande, för att hedra uppfinnaren, kallas denna enhet "Chizhevsky ljuskrona" (i design liknar enheten en ljuskrona och är utformad för att hängas i taket).
Dess grundschema är relativt enkelt. Arbetskroppen är en elektro-fluvial (från grekiskan "effluvius" - I expire) ljuskrona ansluten till en högspänningskälla med negativ polaritet. Ljuskronan är en lätt metallkant på vilken en tråd sträcks längs två vinkelräta axlar. Den utgör en del av sfären - ett rutnät som sticker ut nedåt. Nålar löds vid nätnoderna (upp till 50 mm långa och upp till 1 mm tjocka). Graden av deras skärpning bör vara maximal, eftersom utflödet av ström från spetsen ökar och möjligheten för ozonbildning minskar. För effektiv generering av luftjoner måste den tillförda spänningen med negativ polaritet vara minst 25 kV. För att garantera säkerheten måste strömmen på ljuskronan vara under 0,03 mA (vid utgången placeras ett begränsande motstånd på 1 GΩ framför ljuskronan).
Chizhevsky trodde att "för att skapa lätta luftjoner av syre i luften som har en gynnsam effekt på människor och rena luften i bebodda lokaler, kan i inget fall många jonisatorer som erbjuds av olika uppfinnare användas. För dessa ändamål är hydrojoner helt olämpliga, liksom joner som erhålls till följd av inverkan av radioaktiv eller joniserande strålning som är farlig för hälsan på luftmolekyler. A. L. Chizhevsky genomförde medicinska, veterinära och jordbruksexperiment med en elektro-fluvial ljuskrona. Dessa studier kritiserades, inklusive av A. Ioffe och B. Zavadovsky , för att bryta mot den experimentella metodiken och erkändes inte av officiell vetenskap. [10] [11] Timiryazev kallade Chizhevskys avhandling för nonsens. [12]
Radioaktiva isotoper (radionuklider) används i joniseringsbranddetektorer för att detektera joner av absorptionsämnen (rök, aerosoler ); medan luftens ledningsförmåga mäts genom jonisering - luftens ledningsförmåga ökar i närvaro av organiska gaser, rök eller aerosoler i den.
Hårtorkar [13] , dammsugare [14] , luftfuktare [15] , tangentbord [16] och även bärbara datorer [17] med inbyggda jonisatorer som lovar att ha en antistatisk effekt finns till försäljning.
Aktivering av dielektriska ytor som fungerar som en av elektroderna i processen för koronaurladdning, eller i processen för termisk jonisering, för att öka attraktionen och förbättra vidhäftningen. Efter sådan bearbetning, och för vissa polymerer först efter det, kan en beläggning appliceras på ytan (laminering, målning, primer, etc.)
Jonisering av luft i bostadslokaler utförs huvudsakligen av bipolära luftjonisatorer, som ingår i begreppet inomhusmikroklimat. Argumentet från tillverkare av luftjonisatorer kokar ner till det faktum att ren naturlig luft innehåller fler negativa joner (i naturen, särskilt i berg, skogar, nära vattenfall).
LuftreningDamm, sot, rök, växtpollen, bakterier, allergener och alla fasta luftpartiklar laddas under påverkan av en luftjonisator och börjar sakta driva till den positiva elektroden, som är väggarna, taket, golvet, där de sätter sig. Inomhusluften rengörs, men all förorening måste avlägsnas från alla omgivande föremål och strukturer, detta förstör rummens utseende och anses vara en nackdel med Chizhevsky-ljuskronor. I synnerhet användes Chizhevskys jonisatorer experimentellt 1956 i arbetarnas forskningsinstitut för kolindustrin i Karaganda [10] och i Moskvas tunnelbana . [11] Däremot ger tillverkare följande argument: allt som sätter sig på väggarna, taket, golvet, föremålen utan en luftjonisator finns i luften, och en person andas in det. Men forskarvärlden anser att samma resultat kan uppnås på andra, billigare och enklare sätt. [tio]
Joniseringen av luft initierar utfällningsreaktioner av illaluktande gaser och aerosoler. Således blir ett kärl fyllt med rök plötsligt helt genomskinligt om vassa metallelektroder kopplade till en elektrisk maskin förs in i det, och alla fasta och flytande partiklar kommer att avsättas på elektroderna. Förklaringen till experimentet är följande: så snart en koronaurladdning antänds mellan elektroderna, joniseras luften inuti röret starkt. Luftjoner laddar dammpartiklar. Laddade dammpartiklar rör sig under inverkan av fältet till elektroderna, där de sätter sig.
Enligt de sanitära och hygieniska standarderna för tillåtna nivåer av luftjonisering (SanPiN 2.2.4.1294-2003 av 15 juni 2003) bör den minsta tillåtna koncentrationen av joner i luften i industri- och offentliga lokaler vara 400 positiva eller 400 negativa joner per cm³ luft. Den maximala koncentrationen regleras till nivån 50 000 positiva eller 50 000 negativa joner per cm³ luft. 1939 föreslog Chizhevsky en terapeutisk dos på 10 000 - 10 000 000 negativa joner per cm³ luft med en exponering på 5 till 60 minuter. [5]
VattenbehandlingUltravioletta strålar används vid beredning av dricksvatten för att rena vatten från organiska föroreningar och bakterier, men detta är inte direkt relaterat till jonisering.
PoolvattenbehandlingDet amerikanska företaget Clear Wagner Enviro Technologies har utvecklat ett mineralbehandlingssystem som avsevärt kan minska användningen av kemikalier vid desinfektion av poolvatten. Mineralbehandling bygger på principen att mätta rinnande vatten med koppar- och silverjoner, som har effekt på alger, virus och patogena bakterier.
Rengöringssystemet består av en styrenhet och en uppsättning elektroder gjorda av en legering av koppar och silver och placerade på kort avstånd från varandra.
Vatten passerar genom en flödeskammare med elektroder placerade i den. Styrenheten genererar en lågspänningslikspänning på elektroderna. Den elektriska strömmen gör att atomerna på elektrodernas yta donerar sina elektroner och förvandlar dem till positivt laddade joner. Jonerna som bärs av vattenflödet kommer in i poolen, där reningen sker. Mängden joner som kommer in i vattnet kan styras beroende på den valda joniseringsnivån. Periodisk omkastning av spänningspolariteten säkerställer jämnt slitage på elektroderna.
Joner av koppar och silver som fallit i vattnet är kemiskt aktiva och förstör därför levande mikroorganismer som finns där. Koppar dödar alger, medan silver dödar virus och bakterier, ger långvarig, giftfri rengöring och förhindrar återangrepp. Jonerna stannar kvar i vattnet tills de faller ut eller går in i olösliga föreningar med alger och bakterier, som sedan sätter sig på filtren. En jonisator som kontinuerligt injicerar joner kommer att fylla på sina förluster.
Jonisering kan påskynda eller, tvärtom, bromsa massöverföringsprocesser. Så om de kontaktande ämnena laddas olika, accelereras processen, medan den saktar ner med samma laddning. Denna effekt har fått bred tillämpning, till exempel vid elektrofotografering , rening av förbränningsprodukter från sotpartiklar, för att intensifiera rökprocessen, etc.