一種水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器及一種活化水分子簇氫鍵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水的處理，具體涉及一種水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器及一種活化水分子簇氫鍵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水分子結(jié)構(gòu)的電荷中心不重疊，在氧原子上電子云密度相對(duì)較大顯負(fù)性，兩個(gè)氫原子則顯正電性，水分子表現(xiàn)為強(qiáng)極性分子。水分子間可形成氫鍵，有相互吸引的趨勢(shì)。這樣一個(gè)水分子就可以通過(guò)氫鍵與多個(gè)水分子相互作用，形成“水簇(Water Cluster) ”。1969年《Nature》雜志報(bào)道了水分子簇的四面體構(gòu)型。2002年《Science》雜志報(bào)道加州大學(xué)柏克萊分校用掃描隧道電子顯微鏡觀察到了結(jié)晶六環(huán)水。2004年《科學(xué)》雜志報(bào)道了耶魯大學(xué)等觀測(cè)到穩(wěn)定的納米級(jí)結(jié)構(gòu)的分子簇水。
[0003]大數(shù)目的水分子結(jié)合在一起形成的簇結(jié)構(gòu)給水分子科學(xué)的研宄帶來(lái)了很大困難，并且大數(shù)目的水分子結(jié)合形成簇結(jié)構(gòu)使水分子活性大大降低，對(duì)生物體的生命活動(dòng)也帶來(lái)一定困擾，因此有必要提供一種能夠提高水分子簇中的氫鍵活性的方法及裝置，以助于形成小的水分子簇結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器及一種活化水分子簇氫鍵的方法。所述水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器簡(jiǎn)單實(shí)用，可以提高水分子簇中的氫鍵活性，有助于形成小的水分子簇結(jié)構(gòu)。所述水分子簇氫鍵的活化方法簡(jiǎn)單易操作。
[0005]本發(fā)明第一方面提供了一種水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器，包括水蒸氣生成器、高壓氫氣生成器、反應(yīng)腔、儲(chǔ)氣池和真空泵，所述水蒸氣發(fā)生器上設(shè)有第一出氣口，所述第一出氣口通過(guò)第一管道與所述反應(yīng)腔連通，所述第一管道上設(shè)有第一氣閥，所述高壓氫氣生成器設(shè)有第二出氣口，所述第二出氣口通過(guò)第二管道與所述反應(yīng)腔連通，所述第二管道上設(shè)有第二氣閥，所述反應(yīng)腔上設(shè)有第三出氣口，所述第三出氣口通過(guò)第三管道與所述儲(chǔ)氣池連通，所述第三管道上設(shè)有第三氣閥，所述真空泵設(shè)置在所述反應(yīng)腔上，用于為所述反應(yīng)腔提供真空環(huán)境；所述儲(chǔ)氣池上設(shè)有第四出氣口，所述第四出氣口與一出口管道連通，所述出口管道上設(shè)有第四氣閥。
[0006]優(yōu)選地，所述第二管道上設(shè)有氫氣壓力表，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓氫氣生成器第二出氣口的氫氣壓力值。
[0007]優(yōu)選地，所述反應(yīng)腔上設(shè)有一壓力表，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力值。
[0008]優(yōu)選地，所述高壓氫氣生成器可以為現(xiàn)有的設(shè)備，具體地可以為高壓氫氣氣瓶、電解產(chǎn)氫裝置或烴裂解產(chǎn)氫裝置。
[0009]優(yōu)選地，所述水蒸氣生成器可以為現(xiàn)有的設(shè)備，具體地可以為電加熱產(chǎn)水蒸氣裝置。
[0010]所述儲(chǔ)氣池的出口管道可以連接其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用于研宄氫氣對(duì)水分子簇大小的影響。
[0011]所述水蒸氣生成器可以產(chǎn)生水蒸氣，用于提供水分子簇。
[0012]所述高壓氫氣生成器可以產(chǎn)生高壓氫氣，用于提供氫鍵活化劑。
[0013]所述反應(yīng)腔用于提供水蒸氣和氫氣的反應(yīng)空間。
[0014]所述儲(chǔ)氣池用于存儲(chǔ)氫鍵被活化后的水分子簇。
[0015]所述真空泵用于提供所需真空環(huán)境。
[0016]本發(fā)明提供的水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器，水蒸氣發(fā)生器的第一出氣口與反應(yīng)腔通過(guò)第一管道連通，第一管道上裝有第一氣閥，第一氣閥可以控制第一管道的開(kāi)合。水蒸氣通過(guò)第一管道進(jìn)入反應(yīng)腔。高壓氫氣發(fā)生器可以提供所需高壓氫氣，高壓氫氣發(fā)生器的第二出氣口與反應(yīng)腔通過(guò)第二管道連通，高壓氫氣通過(guò)第二管道進(jìn)入反應(yīng)腔，第二管道上裝有第二氣閥，可以控制第二管道的開(kāi)合。高壓氫氣發(fā)生器的第二出氣口處裝有氫氣壓力表，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓氫氣生成器出氣口的氫氣壓力值。在反應(yīng)腔內(nèi)，高壓氫氣與水蒸氣發(fā)生激烈碰撞，活化氫鍵。反應(yīng)腔裝有壓力表，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)腔內(nèi)的壓力值。反應(yīng)腔的第三出氣口與儲(chǔ)氣池通過(guò)第三管道連通，第三管道上裝有第三氣閥，可以控制第三管道的開(kāi)合?；罨蟮乃魵馔ㄟ^(guò)第三管道進(jìn)入儲(chǔ)氣池。儲(chǔ)氣池出氣口設(shè)有出口管道，出口管道上設(shè)有第四氣閥，可以控制出口管道的開(kāi)合。反應(yīng)腔上設(shè)有真空泵，在氫氣和水蒸氣碰撞之前，先將反應(yīng)腔抽真空，排除了其他氣體的干擾。
[0017]在高壓氫氣環(huán)境下，構(gòu)成氫鍵的水分子中的氧原子外層電子易與氫氣分子結(jié)合，形成新的氫鍵，而氫氣分子對(duì)氫鍵的控制能力比水分子簇強(qiáng)，因此與氫氣分子結(jié)合構(gòu)成氫鍵的水分子易于從水分子大簇結(jié)構(gòu)脫離，形成小的水分子簇結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高水分子簇氫鍵活性的目的。得到的活化后的水分子簇可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣池備用。
[0018]本發(fā)明第二方面提供了利用第一方面所述的水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器活化水分子簇氫鍵的方法，包括以下步驟:
[0019]將所述水蒸氣生成器中的水蒸氣通過(guò)第一管道進(jìn)入反應(yīng)腔，將所述高壓氫氣生成器中的氫氣通過(guò)第二管道進(jìn)入反應(yīng)腔，所述水蒸氣和所述氫氣在所述反應(yīng)腔中進(jìn)行碰撞，所述氫氣活化水分子簇中的氫鍵，得到活化后的水分子簇，將所述活化后的水分子簇置于儲(chǔ)氣池中備用。
[0020]優(yōu)選地，所述高壓氫氣生成器釋放出的氫氣的壓力為4個(gè)大氣壓。
[0021]優(yōu)選地，所述氫氣的純度大于99.5%。
[0022]優(yōu)選地，所述水蒸氣和所述氫氣進(jìn)行垂直碰撞。
[0023]優(yōu)選地，在所述水蒸氣和所述氫氣碰撞前，對(duì)所述反應(yīng)腔抽真空半個(gè)小時(shí)。
[0024]綜上，本發(fā)明有益效果包括以下幾個(gè)方面:
[0025](I)本發(fā)明提供的水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，通過(guò)將高壓氫氣和水蒸氣碰撞，大大提高水分子簇中的氫鍵活性，促使水分子大簇形成水分子小簇結(jié)構(gòu)。
[0026](2)本發(fā)明提供的水分子簇氫鍵的活化方法簡(jiǎn)單易操作，可以提高水分子簇中的氫鍵活性。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為水分子簇氫鍵活化反應(yīng)器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和