一種用硫酸鈣顆粒制作的無(wú)功耗水循環(huán)空氣凈化窗體的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:涉及一種用硫酸鈣顆粒制作的無(wú)功耗水循環(huán)空氣凈化窗體。
[0002]【背景技術(shù)】:
公元2012年以來(lái)，空氣污染日益嚴(yán)重，污染的空氣日益影響人們的健康，如何消除或減小污染，是擺在人們面前需要解決的重要問(wèn)題。解決空氣污染首要問(wèn)題，就是要首先了解大氣污染的根源，只有根源找到了才能做到有的放矢。現(xiàn)在我們就來(lái)探討一下大氣污染的根源:
燃料的不完全燃燒是造成大氣污染的原因之一。不完全燃燒的不是只有“燃料”，還有其他可燃材料，比如植物油類、金屬、生物質(zhì)、化工塑料、橡膠、藥材、糧食等都具有可燃性，這些材料的不完全燃燒或爆燃，就會(huì)形成諸如炭黑、有機(jī)物小顆粒、金屬氧化物顆粒、硫化物、氮化物等我們?nèi)庋劭吹靡?jiàn)的煙塵，或者是我們?nèi)庋劭床坏降腜M2.5顆粒，這些煙塵和PM2.5小顆粒會(huì)懸浮在大氣中，人們呼吸時(shí)，這些細(xì)小顆粒經(jīng)過(guò)呼吸道進(jìn)入肺部，粘連肺泡、部分進(jìn)入血液循環(huán)，增加人體排泄負(fù)擔(dān)或直接影響人體正常生理代謝功能、進(jìn)而侵蝕人們健康，因此說(shuō)空氣中大量煙塵或PM2.5顆粒存在會(huì)污染大氣。這里涉及兩個(gè)概念，一個(gè)是燃燒，一個(gè)是爆燃。我們先定義一下燃燒的概念:燃燒過(guò)程就是物質(zhì)之間的化合反應(yīng)，燃燒是指一種物質(zhì)受熱氣化后與另一種物質(zhì)(一般是氧氣)從外到里進(jìn)行化合反應(yīng)叫做燃燒，氣化不斷燃燒則不止。比如蠟燭燃燒就是固體蠟受熱融化后形成蠟油，蠟油隨著燈芯的浸潤(rùn)作用向上流動(dòng)再受熱蒸發(fā)成為氣體，這些氣體有外到內(nèi)逐漸接觸空氣中的氧氣化合生成二氧化碳和水。所以說(shuō)燃燒是指在燃料首先變成氣體后，氣體的外圍首先接觸氧氣，進(jìn)而在一定溫度條件下產(chǎn)生化合反應(yīng)，形成火焰。這是由于燃燒產(chǎn)生的高溫物質(zhì)會(huì)釋放紅外線或可見(jiàn)光，我們因此就會(huì)看到動(dòng)蕩的氣體火焰。與燃燒不同的是，爆燃的概念是這樣的:當(dāng)氧化物質(zhì)和還原物質(zhì)充分混合后，比如氧氣和有機(jī)氣體充分混合，遇到高溫(大于350° C，或撞擊后局部產(chǎn)生高溫)會(huì)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成爆燃或爆震，甚至?xí)l(fā)生爆炸。爆燃的過(guò)程概念是:物體由內(nèi)到外快速進(jìn)行化合反應(yīng)叫做爆燃，這個(gè)“內(nèi)”是指以火源為中心。爆炸的概念是:固體或液體受熱分解形成氣體，或者固體、液體、氣體之間充分混合后受熱或者被撞擊，達(dá)到化合反應(yīng)條件，瞬時(shí)發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，形成大量氣體(同樣質(zhì)量的液體和固體變成氣體時(shí)體積會(huì)增大600-1200倍)，這時(shí)壓強(qiáng)急劇增大，爆炸源周圍空氣受到壓力并對(duì)爆炸源迅速膨脹的氣體進(jìn)行反作用力反彈，這種過(guò)程如此反復(fù)進(jìn)行，進(jìn)而形成沖擊波，沖擊波向外傳遞，對(duì)周圍環(huán)境造成震裂或破壞，這種現(xiàn)象叫做爆炸。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮缸內(nèi)的化合反應(yīng)叫做爆燃或爆震。爆燃后從壓縮缸里排出來(lái)氣體的叫汽車尾氣。汽車尾氣主要是指有機(jī)物(汽油、柴油、天然氣等)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮缸內(nèi)爆燃形成的二氧化碳和水氣，同時(shí)還有未完全燃燒的小油滴或炭黑，這些氣體夾雜著煙霧、以及PM2.5顆粒等混雜在一起一同被排到大氣中，這樣就造成了大氣的污染。常有報(bào)導(dǎo)稱汽車尾氣對(duì)大氣環(huán)境中PM2.5的貢獻(xiàn)率大于30%,可見(jiàn)汽車尾氣在目前大氣污染的所占比例之重。這主要是近些年機(jī)動(dòng)車輛迅速增加的緣故。
[0003]PM2.5指顆粒是指直徑小于2.5微米即2500納米的顆粒，而氣體的半徑通常小于
0.5納米，PM2.5的顆粒直徑大小是氣體分子直徑的5000倍，因此，PM2.5顆粒一定是指固體或液體小顆粒。而汽車尾氣中的PM2.5顆粒一定是沒(méi)有完全燃耗的碳顆?；蛘咝∮偷晤w粒(主要含有碳和氫，也稱碳?xì)浠衔?。造成沒(méi)有完全燃燒的原因是:1)溫度不夠，氫鍵斷裂與氧氣反應(yīng)的溫度是350°至400°，而碳碳鍵斷裂和氧氣反應(yīng)的溫度是700° -800°，在某一時(shí)刻某一空間燃燒物質(zhì)既要和氧氣有接觸又要達(dá)到反應(yīng)所需溫度，否則化合反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行。因此“溫度”是制約燃料是否完全燃燒的因素之一。2)燃料作為還原物質(zhì)與氧化劑(氧氣)的混合程度不夠是導(dǎo)致不完全燃燒的原因之二。比如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)油是液體，噴油時(shí)僅僅是受壓變成小油滴，小油滴還是液體，液體小油滴和氣體總是難以充分混合，也就是氣體分子和油類顆粒接觸面還是較小，因此受熱反應(yīng)時(shí)難以完全發(fā)生化合反應(yīng)。相反氣體(比如天然氣)分子和氧氣混合時(shí)比較均勻，再加上合適的配比濃度比例及在一定溫度條件下就可以完全反應(yīng)，這也是有人認(rèn)為天然氣是清潔能源的原因之一。3)氧化劑和還原劑混合時(shí)的比例不恰當(dāng)是制約燃料不能完全燃燒的原因之三。物質(zhì)之間的配比是制約化學(xué)反應(yīng)是否完全進(jìn)行的重要因素。比如氫氣或甲烷氣體中混入一定的氧氣或空氣，達(dá)到一定比例受熱(或者點(diǎn)燃)就會(huì)爆燃或爆炸，最理想的比例還是化學(xué)反應(yīng)方程式中分子的摩爾比例，比如2H2+02=2H20氫氣和氧氣完全反應(yīng)的分子數(shù)或者摩爾比或體積比比例是2:1，2:1是氫氣和氧氣完全化合反應(yīng)的理想體積比比例，與這個(gè)比例差得越多，剩余的氧化劑或還原劑就會(huì)越多，在空氣中燃燒，雖然也是按照這個(gè)比例進(jìn)行的，但是一般情況下不會(huì)注重這個(gè)比例，這是由于空氣是個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)。只有發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和空氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部燃燒或者燃料在火箭內(nèi)燃燒時(shí)才會(huì)特別注重這個(gè)比例。同時(shí)安全指標(biāo)中有個(gè)爆炸極限，這個(gè)爆炸極限也是在一定環(huán)境溫度下測(cè)定的，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中氣體處于不同的溫度狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)的爆燃即快速反應(yīng)物質(zhì)配比比例會(huì)稍有差別，因此這個(gè)爆炸極限伴隨反應(yīng)溫度的差別會(huì)有一定幅度的變化范圍。
[0004]人類活動(dòng)以及地殼表面的大氣運(yùn)動(dòng)所擾動(dòng)的粉塵是造成大氣污染的原因之二。大氣污染的第二個(gè)根源就是粉塵或叫揚(yáng)塵、灰塵、塵埃等。粉塵是伴隨運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，比如風(fēng)塵就是風(fēng)力吹動(dòng)產(chǎn)生的，而城市上空的粉塵主要是機(jī)械(比如汽車)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，城市上空的粉塵是運(yùn)動(dòng)機(jī)械對(duì)城市地面沉積的微小顆粒和周圍大氣中的塵埃不斷擾動(dòng)的結(jié)果。對(duì)于機(jī)械擾動(dòng)的原理，可以用溶質(zhì)溶解時(shí)攪拌產(chǎn)生的效果來(lái)說(shuō)明。比如在水杯中攪拌小米，小米會(huì)在水中均勻分布，但停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，小米就會(huì)逐漸在杯子底部沉下來(lái)。大氣擾動(dòng)也是這個(gè)道理，粉塵(也叫揚(yáng)塵)如果在大氣中較長(zhǎng)時(shí)間存在，那一定是汽車等運(yùn)動(dòng)機(jī)械起到了攪拌工具的作用。因此在現(xiàn)代化的城市，馬路上擁堵的汽車成了產(chǎn)生大氣粉塵的主要污染源頭。在以前沒(méi)有硬化的馬路上，汽車或馬車行駛過(guò)的地方，塵土飛揚(yáng)，這些塵土用我們的肉眼是看得見(jiàn)的。而現(xiàn)在城市的馬路上，路基早已硬化，我們幾乎看不到塵土飛揚(yáng)，那么是否可以說(shuō)粉塵就不再存在呢？即使在干凈的馬路上，我們可以想象揚(yáng)起的粉塵顆粒是小于2500納米的小顆粒，雖然我們?nèi)庋劭床灰?jiàn)，但事實(shí)總是有太多我們看不見(jiàn)的小顆粒被汽車擾動(dòng)，或多或少，因城市不同而有所差異。證據(jù)就是:在某些城市，早晨起來(lái)在光滑的汽車表面或者窗臺(tái)前會(huì)發(fā)現(xiàn)沉落的一層塵土，這些塵土都是來(lái)自大氣中的粉塵，并且這些空氣中的塵土在沉落前未曾被我們的肉眼所發(fā)現(xiàn)。PM2.5小顆粒沉積后變成了一層塵土，塵土是大顆粒，所以這些塵土或叫粉塵又重新躍入我們的眼簾。因此窗臺(tái)前飄落的塵土證明PM2.5顆粒曾經(jīng)存在過(guò)。這樣，粉塵在大地表面和空氣之間反復(fù)上升沉落，成為了大氣污染的根源。反之，如果沒(méi)有風(fēng)或者沒(méi)有人類和動(dòng)物的快速運(yùn)動(dòng)或者沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，在靜態(tài)環(huán)境中，這些粉塵是不會(huì)被擾動(dòng)的?？偨Y(jié)以上現(xiàn)象，大氣污染的根源其實(shí)就是“機(jī)械擾動(dòng)”。早在30年前，人們常說(shuō)早晨空氣好。為什么早晨空氣好呢？那是因?yàn)殪o謐的夜晚少有人類的活動(dòng)，塵埃逐漸沉降到地面，空氣中塵埃的含量大幅度降低，因而早晨的空氣是好的。但是人類或動(dòng)物一活動(dòng)，地面塵埃被攪動(dòng)，上升到空氣中，空氣就不再“好”，簡(jiǎn)單說(shuō)，空氣中的塵埃含量與人類的活動(dòng)息息相關(guān)，特別是近些年機(jī)動(dòng)車輛的快速增加，運(yùn)動(dòng)量同步增大，嚴(yán)重?cái)_動(dòng)了地面塵埃，整天整夜不停歇的機(jī)械運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致空氣中塵埃無(wú)法降落。因此現(xiàn)代交通工具的存在不僅是排放尾氣制造PM2.5的元兇，也是攪動(dòng)地面塵埃的元兇。并且機(jī)動(dòng)車輛燃燒大量化石能源，其耗氧量是人耗氧量的100倍到10000倍，是耗氧量大戶以及空氣污染的元兇。當(dāng)然，機(jī)械擾動(dòng)除了汽車外還有其他機(jī)械，但其他機(jī)械工作在工地或廠房，與汽車的空氣擾動(dòng)在區(qū)域上是有區(qū)別的。
[0005]水汽加霧霾是造成大氣污染的原因之三。大氣污染的第三個(gè)根源就是霧霾。霧霾的意思是霧加霾。霧是接近地球表面的大氣中由懸浮的水滴或冰晶組成水凝結(jié)物，其中也含有部分塵埃，也就是除了含有水汽或冰晶外還含有固體小顆粒(塵埃)，其中以水汽或冰晶為主。傳統(tǒng)的定義是水汽或冰晶的含量達(dá)到90%以上叫做霧；霾是指接近地球表面的大氣中懸浮大量的塵埃或煙屑，其中也含有部分水汽。因此霾是有水汽或冰晶加固體小顆粒組成，傳統(tǒng)上把水分的含量低于80%霧霾叫做霾，水分含量在80%到90%之間的叫做霧霾。實(shí)際上霧與霾的區(qū)別就是水汽或冰晶含量的多少。霧幾乎是一種自然天氣現(xiàn)象，而霧霾則由于含有大量的塵?；驘焿m(即PM2.5顆粒)對(duì)人體有侵害作用，PM2.5顆粒由于能隨著呼吸氣體進(jìn)入肺泡表面，影響肺部細(xì)胞與外界的氣體交換，從而影響人的代謝功能，更有甚者，部分顆粒進(jìn)入肺泡，進(jìn)入血液循環(huán)，除參與人體化學(xué)反應(yīng)外，還增加人體血液細(xì)胞運(yùn)輸負(fù)擔(dān)和腎的排泄負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重時(shí)影響人體的代謝機(jī)能。還有，塵埃中含有有機(jī)小顆粒，除了滋生細(xì)菌外還可以攜載病毒，隨著呼吸系統(tǒng)侵入人體，造成感冒、炎癥、甚至造成器官功能的能逐漸衰弱或衰竭，影響人們身體健康或威脅人們生命安全。因此目前看來(lái)，霧霾，特別是霾是制造人類疾病或?qū)е氯藗兲幱趤喗】禒顟B(tài)的病源。霾。是由粉塵和水汽產(chǎn)生，而霧則是有水汽產(chǎn)生。因此造成霧霾的主要原因是大氣中水汽過(guò)多?？諝庵羞m當(dāng)?shù)乃梢宰虧?rùn)空氣。人們要求一定的空氣濕度，利于呼吸系統(tǒng)的滋潤(rùn)，但是過(guò)多的水汽必然粘連空氣中的塵埃，形成霧霾，霧霾顆粒受重力作用在低空中逐漸沉降，接近地表的濃度逐漸增大，對(duì)人體造成傷害。其中空氣中水汽含量多更容易形成霧，水汽含量多增加了霧霾發(fā)生的頻率，這是水汽含量多的主要危害。
[0006]溫室效應(yīng)是造成大氣污染的原因之四。所謂溫室效應(yīng)是指大氣環(huán)境較以前的平均氣溫有所上升，水汽含量有所增大。溫度升高，就是指分子的平均動(dòng)能升高，或者是物質(zhì)的勢(shì)能增加，比如100° C的水變成100° C的水蒸氣是勢(shì)能增加，分子動(dòng)能未變化。而分子熱運(yùn)動(dòng)是指分子的動(dòng)能。勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。大氣污染的第四個(gè)根源就是溫度升高造成的“分子熱運(yùn)動(dòng)”在逐年加劇。大家都知道布朗運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)就是熱分子運(yùn)動(dòng)。溫度越高，氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度越大。當(dāng)氣體分子撞擊到固體小顆粒(PM2.5顆粒)上時(shí)，小顆粒受到?jīng)_量沖擊就會(huì)不停的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，雖然無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的沒(méi)有固定方向，但是大氣存在的是廣袤的地球表面空間，大氣中處于快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的固體小顆粒不利于向地面沉降。因此，分子熱運(yùn)動(dòng)也是造成大氣污染的根源之一。
[0007]能源消耗量的逐年上升所引起的PM2.5顆粒釋放過(guò)多、大氣溫度增加、大氣中水汽含量增加是造成大氣污染的原因之五。大氣污染的第五個(gè)根源就是“能耗”。能源消耗越大，對(duì)空氣的污染越大。特別是對(duì)化石能源的消耗。雖說(shuō)能源消耗是人類生活的必須，但是有些能耗是不必存在的。以上幾段所述的物體的不完全燃燒、粉塵的大量存在、霧霾的產(chǎn)生、水汽的大量存在、熱分子運(yùn)動(dòng)、機(jī)械擾動(dòng)等無(wú)不與能量消耗有關(guān)。能源是人類生產(chǎn)與生活的基礎(chǔ)，離開(kāi)了能源人類是要完蛋，但是過(guò)度的能源消耗會(huì)加劇人類快速完蛋，同時(shí)過(guò)度的能源消耗加劇了大氣污染，所以說(shuō)，能源的消耗是產(chǎn)生大氣污染根源之中的根源。
[0008]以上看出形成大氣污染的原因非常復(fù)雜，但是再?gòu)?fù)雜，也得需要有人來(lái)克服這些社會(huì)疑難雜癥，這些問(wèn)題是社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，因此解決還需要回到社會(huì)層次來(lái)解決，那么究竟如何解決？為此申請(qǐng)人提出以下建議，即解決大氣污染的所需要的社會(huì)化途徑:
1.深入了解造成大氣污染的每一個(gè)具體原因，找到大氣污染的根源，做到有的放矢。
[0009]2.政府牽頭科技界給出大氣污染的理論根源的同時(shí)還要提出解決大氣污染的方案方法、操作步驟及所有方案方法、操作步驟的理論依據(jù)，并給予完備的理論分析和周全的討論議案。建議有關(guān)大氣污染的討論由權(quán)威組織牽頭，挖掘