你知道什么是氣溶膠,AEROSOL它的由來(lái)嗎?
氣溶膠(aerosol)一詞源于希臘語(yǔ)“ α?ρ ”和英語(yǔ)單詞“ sol”,源于拉丁語(yǔ),意為溶液。
有人把“aerosol”戲稱 " 愛(ài)羅唆 " ,因?yàn)檫@些懸浮在空氣中的細(xì)小微粒及其周圍氣體的交互作用下,采集分析并非像吸塵器吸取灰塵一般容易,包含許多科學(xué)與技術(shù)才能做的好!特別是近年來(lái)熱門(mén)的納米微粒與近年來(lái)熱門(mén)的PM2.5、氣候變遷與變暖現(xiàn)象。您可知若無(wú)這些愛(ài)羅唆的小東西,我們不會(huì)有此云水三千的美麗世界嗎?
氣溶膠都有哪些呢?它包含:霧(薄霧)、云、煙和灰塵、靄(mist)、霾(haze)、云或者煙霧、煙(smoke)、粉塵、懸浮顆粒物。
氣溶膠(aerosol)指懸浮在氣體介質(zhì)中的液體或者固體粒子。氣溶膠是兩相體系,懸浮的固相或者液相物質(zhì)以及周圍的氣相物質(zhì)。氣溶膠是由氣體轉(zhuǎn)化為粒子而形成的,或者是由液體或固體分裂而形成的。氣溶膠無(wú)處不在,土壤中的顆粒物、大氣中的云粒子、焊接煙塵、電廠煙霧、火山爆發(fā)產(chǎn)生的粒子、香煙煙霧和來(lái)自海水飛沫形成的鹽粒子等都是氣溶膠。
公眾健康、大氣科學(xué)、納米科技、化工制造、藥品淤血行業(yè)等各領(lǐng)域?qū)馊苣z測(cè)量的需求都急劇增加。例如,為了確保公眾和工人在有害氣溶膠中的暴露不超過(guò)造成健康不良效應(yīng)的限值濃度水平,環(huán)境工程師和工業(yè)衛(wèi)生學(xué)者需要對(duì)氣溶膠進(jìn)行測(cè)量;為了研究氣溶膠對(duì)氣候變化的影響,大氣科學(xué)家需要對(duì)氣溶膠進(jìn)行測(cè)量。減輕顆粒物污染的法規(guī)越來(lái)越復(fù)雜嚴(yán)格,促使氣溶膠測(cè)量方法越來(lái)越精細(xì),這就需要掌握更多的相關(guān)知識(shí)以更好地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和結(jié)果解釋。因此,制定一個(gè)切實(shí)有效的污染減排政策,這就需要可靠低測(cè)量氣溶膠的物理和化學(xué)特征。
雖然氣溶膠會(huì)對(duì)人體健康和環(huán)境產(chǎn)生不良影響,但是越來(lái)越多的材料工程師和科學(xué)家利用氣溶膠方法制造有益的專門(mén)材料。例如,氣溶膠前體物質(zhì)通過(guò)火焰、等離子體、激光或焰爐反應(yīng)器可以形成具有特定物理性質(zhì)的氣溶膠顆粒,通過(guò)這種方法可以大批量地生產(chǎn)粉末狀物質(zhì)和顏料。在這些技術(shù)應(yīng)用中,氣溶膠測(cè)量起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái),納米技術(shù)的出現(xiàn)激發(fā)了人們對(duì)氣溶膠測(cè)量的興趣。一方面,越來(lái)越多的氣溶膠方法應(yīng)用于制作新功能納米材料;另一方,納米材料在氣溶膠化過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致人體暴露,其產(chǎn)生的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)也日益收受到關(guān)注,因此,表征納米材料暴露特征的測(cè)量工具和方法稱為新的研究熱點(diǎn)。
人們對(duì)“不良”和“良性”氣溶膠研究的關(guān)注,也推動(dòng)了氣溶膠研究領(lǐng)域的不斷發(fā)展。
介紹一下我們?nèi)粘=?jīng)常接觸的氣霧劑(氣溶膠):
氣霧劑分配器是指任何由金屬、玻璃或塑料制成的不可重復(fù)使用的容器,其中裝有壓縮、液化或加壓溶解的氣體,有或沒(méi)有液體、糊狀物或粉末,并配有釋放裝置,允許將內(nèi)容物以懸浮在氣體中的固體或液體顆粒、泡沫、糊狀物、粉末或液體狀態(tài)噴射出來(lái)”。
氣霧劑產(chǎn)品
歷史:氣霧劑產(chǎn)品于 1929 年在挪威首次發(fā)明,但其市場(chǎng)營(yíng)銷始于 1940 年之前。在第二次世界大戰(zhàn)期間,士兵們用它來(lái)防蟲(chóng)。如今,氣霧劑產(chǎn)品有兩百多種應(yīng)用。
實(shí)際上,它們的用途已擴(kuò)展到科學(xué)、技術(shù)以及農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)的所有分支。它們的一些用途示例包括:除臭劑、發(fā)膠、發(fā)膠摩絲、殺蟲(chóng)劑、涂料,以及用于哮喘的氣霧劑藥物、用于將抗生素分散到傷口等。
氣霧劑的工作原理
在典型的氣霧劑分配器中,推進(jìn)劑以加壓液面的形式存在于罐中。按下按鈕時(shí),推進(jìn)劑會(huì)通過(guò)浸管和閥門(mén)將液體濃縮物從容器中擠出,按下按鈕時(shí)閥門(mén)會(huì)打開(kāi)。
在使用混合物的過(guò)程中,推進(jìn)劑會(huì)在容器內(nèi)部從液面蒸發(fā)到氣面,從而確保產(chǎn)品在整個(gè)使用壽命期間壓力穩(wěn)定且噴霧性能穩(wěn)定。
按下氣霧劑分配器的按鈕,閥門(mén)會(huì)打開(kāi),濃縮物/推進(jìn)劑的混合物會(huì)通過(guò)閥門(mén)噴出,因?yàn)槿萜鲀?nèi)的壓力高于大氣壓(容器外)。
當(dāng)混合物從分配器中噴出時(shí),液體推進(jìn)劑會(huì)轉(zhuǎn)化為氣體,從而有助于將濃縮物以非常細(xì)小的液滴(顆粒)的形式噴出。
氣溶膠的存在,使得科學(xué)家們對(duì)其不斷進(jìn)行研究與發(fā)展,如何獲得自然界中無(wú)處在的氣溶膠,科學(xué)家從1860年開(kāi)始就對(duì)氣溶膠使用慣性撞擊原理來(lái)收集氣溶膠,至今已有100多年,最早的撞擊器與現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)基本相同——一股載有顆粒的空氣撞擊在平板上。撞擊器經(jīng)歷了多次發(fā)展突飛猛進(jìn)的歷史。在 19 世紀(jì),撞擊器首次讓研究人員能夠快速收集顆粒并在顯微鏡下檢查它們,以研究灰塵和疾病之間的關(guān)系。這對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)代,這些早期的撞擊器得到了廣泛的應(yīng)用。下一次發(fā)展突飛猛進(jìn)發(fā)生在 1920 年左右,當(dāng)時(shí)撞擊器以測(cè)角儀、粉塵計(jì)數(shù)器和撞擊器的形式被重新發(fā)現(xiàn),它們比 19 世紀(jì)的撞擊器先進(jìn)得多,被廣泛用于測(cè)定工業(yè)工人所接觸的粉塵濃度。這些儀器一直以不同的形式使用,直到 20 世紀(jì) 40 年代中期級(jí)聯(lián)撞擊器被開(kāi)發(fā)出來(lái)。級(jí)聯(lián)撞擊器的發(fā)現(xiàn),以及 20 世紀(jì) 50 年代初對(duì)射流撞擊的廣泛理論分析,導(dǎo)致級(jí)聯(lián)撞擊器開(kāi)發(fā)活動(dòng)蓬勃發(fā)展。1970 年,在有限差分技術(shù)和高速計(jì)算機(jī)的幫助下,對(duì)撞擊器進(jìn)行了參數(shù)研究,揭示了撞擊器設(shè)計(jì)的幾乎所有秘密。從 1970 年開(kāi)始,撞擊器的設(shè)計(jì)變得相當(dāng)常規(guī),各種形狀和尺寸的撞擊器被設(shè)計(jì)和制造用于各種用途。
一個(gè)有趣現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)生活當(dāng)中的慣性撞擊器的產(chǎn)生,天氣晴朗,你正沿著高速公路行駛,突然一只大蟲(chóng)子“啪”地一聲撞到你的擋風(fēng)玻璃上。你親眼目睹了最簡(jiǎn)單的撞擊。當(dāng)你開(kāi)車時(shí),空氣在你的車周圍流動(dòng)。這只蟲(chóng)子足夠大,有足夠的慣性,它滑過(guò)氣流,撞到擋風(fēng)玻璃上。然而,小蟲(chóng)子似乎從來(lái)沒(méi)有撞到擋風(fēng)玻璃上;只有大蟲(chóng)子才會(huì)撞到。然而,如果你檢查汽車橫截面積較小的部件,比如無(wú)線電天線或格柵的一些薄部件,你會(huì)看到較小的蟲(chóng)子受到了撞擊。
一個(gè)更有趣的場(chǎng)景是,你在暴風(fēng)雪中乘車,看著雪花的條紋??粗嚐粝碌难┗?。如果雪花又輕又蓬松,它們會(huì)直接飛向汽車,然后在最后一刻從車上飄過(guò)。然而,如果雪花又濕又重,條紋會(huì)直接在擋風(fēng)玻璃上留下痕跡。
這兩個(gè)例子都說(shuō)明了粒子撞擊的基本參數(shù);粒子收集在某種程度上與粒子大小(蟲(chóng)子或雪花大?。?、特征尺寸(汽車寬度或天線寬度)以及粒子與收集器之間的相對(duì)速度(汽車速度)有關(guān)。
這就是科技源于生活的最好例子。
希望我們國(guó)家在基礎(chǔ)的科學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越強(qiáng)大。
以上內(nèi)容參考《Aerosol Measurement》等