Ionizátor je zařízení pro ionizaci plynu nebo kapaliny. Používají se ve ventilačních systémech k čištění vzduchu a údajně potlačují aktivitu bakterií [1] .
Při čištění vzduchu účinek ionizátorů nepřevyšuje účinek běžných HEPA filtrů [2] a antivirový účinek nemá protiepidemický účinek, protože viry se zpravidla šíří jako součást kapiček kapaliny, které ionty nemají dostatečný účinek na [3] . Ukázalo se, že údajný pozitivní vliv ionizovaného vzduchu nebo vody na lidské zdraví je na úrovni blízké placebu [4] .
Atmosférickou ionizaci objevili v roce 1899 J. Elster a G. Geitel . [5] Možnost přítomnosti iontů v plynu nebo kapalině lze jednoznačně prokázat v oblačné komoře . [6] Využití iontů pro hmotnostní spektrální analýzu hmoty je důležitou, včetně lékařské metody výzkumu a objev možnosti laserové ionizace v roce 1987 byl oceněn Nobelovou cenou v roce 2002 . Na základě předpokladu o pozitivním vlivu iontů na lidské zdraví a pohodu, vyjádřeném zejména A. Sokolovem v roce 1903, [5] se někteří vědci a inženýři pokusili vytvořit komerční zařízení pro ionizaci. V SSSR se před válkou takovým vývojem zabýval talentovaný vynálezce-samouk A. L. Čiževskij , ale výsledky jeho vědeckého výzkumu byly uznány jako zfalšované . V roce 1967 založil S. A. Lowes ve Spojeném království vlastními prostředky společnost na výrobu komerčních ionizátorů vzduchu, které byly propagovány, a to i pro domácí použití. [7]
Ionizátory fungují ze zdroje ionizujícího záření (například ultrafialové nebo radioaktivní izotopy ) nebo při vysokém napětí (několik tisíc voltů) s korónovým výbojem na elektrodách. V druhém případě se používají ionizační elektrody a vysokonapěťové napájecí, automatizační a bezpečnostní zařízení. Ionizační elektrody jsou dvou typů: jehlové (špičaté) a drátěné. Tok iontů často dosahuje 1 µA, což odpovídá několika miliardám iontů za sekundu. Obloukové a jiskrové výboje se nepoužívají k ionizaci vzduchu, protože ozón a oxidy dusíku se tvoří spolu s ionty kyslíku ve vzduchu. [5]
Vzniklo velké množství ionizátorů vzduchu různých typů, mezi ně patří [5] :
— termoionické ionizátory vzduchu od F. G. Portnova a D. L. Vilčevského, Ya. Yu. Reineta a kol., V. I. Gračeva a A. K. Tumana; - radioizotopové ionizátory vzduchu od A. B. Veriga a V. A. Poderniho, Ts. I. Steinbocka, "Sigma"; - radioaktivní ionizátory vzduchu Ústavu jaderného výzkumu Akademie věd Ukrajinské SSR „IVA 1“ a „IVA 2“; - fotoelektrické ionizátory vzduchu od Ya.Yu.Reineta a A.K.Tumana; - hydrodynamické ionizátory vzduchu (hydroaeroionizéry) od A. A. Mikulina , E. A. Černyavského, D. K. Pislegina a dalších; - koronové (výtokové) ionizátory vzduchu od D. P. Sokolova, A. L. Čiževského, AIR-2, Riga, Ryazan-101, EFA, Zovuni, Aina, Electronics.Ionizátory se dělí na dva typy podle toho, jaké typy iontů jsou schopny generovat: unipolární ionizátory - produkují pouze záporně nabité ionty N 2 - a O 2 - ; [8] bipolární ionizátory — produkují záporně i kladně nabité ionty H + a O 2 - [3] nebo tzv. plazmové klastrové ionizátory, které současně produkují H + a hydroxidové ionty HO - [3] .
Ultrafialové ionizátory vzduchu s různými zdroji ultrafialového světla produkovaly mimořádně velké množství ozónu a oxidů dusíku. Během několika minut po zapnutí křemenné lampy překročí množství škodlivých plynů ve vzduchu přípustnou hodnotu desítky a stovkykrát. Ultrafialové ionizátory jsou pro fyziologické experimenty nevhodné.
Ultrafialové záření, alfa, beta, gama záření, rentgenové záření také reprodukuje ionty. Ultrafialové zářiče se používaly ve zdravotnických zařízeních k dezinfekci. Dosud se používají k čištění pitné vody, vytvrzování laků, pryskyřic a polymerů, ale hlavní účinek zde nevytvářejí ionty, ale vysokoenergetické fotony, které ničí molekuly ozařované látky a vyvolávají účinek ničení povrchová vrstva.
Takzvané hydroionizéry jsou generátory elektrostaticky nabitého vodního prachu. V SSSR se objevily hydrodynamické „aeroionizátory“ typu „Comfort“ ( A. A. Mikulina ), které produkovaly velké množství vodních iontů (ale obecně řečeno nevedly k ionizaci kyslíku ve vzduchu), využívající destilovanou vodu. široké uplatnění. Používají se pro tvorbu léčivých elektroaerosolů a jemné disperze kapaliny.
Ionizátory tohoto typu jsou vybaveny špičatými elektrodami, které pomocí koronového výboje a elektrostatické emise tvoří ionty v bezprostřední blízkosti elektrod. Tato zařízení jsou dvou typů:
Oba typy ionizátorů se používají jak k získání určitého náboje, tak k odvedení nebo zamezení nežádoucích elektrostatických nábojů . Aby bylo možné umístit ionizátory v co největší vzdálenosti od vybíjeného (nabitého) povrchu (až 2 m), jsou vybaveny dmychadly (externími nebo vestavěnými) - tímto způsobem ionizovaný vzduch a s ním elektrický náboj, je přiveden na požadované místo (například v tiskařských lisech) [9] . Koronové ionizátory se často vyrábějí ve formě hřebenových lišt; jsou napájeny střídavým nebo stejnosměrným zdrojem. Při připojení ke střídavému proudu jsou všechny hřebínkové hroty připojeny; při stejnosměrném proudu jsou na sousední hroty aplikována napětí různých znaků.
Kopírky a laserové tiskárny používají stejnosměrné ionizátory (střídavý proud prochází usměrňovači) - ionizátory v nich slouží k bezkontaktnímu elektrostatickému nabíjení foto hřídele .
Lustr ChizhevskySovětský biofyzik A. L. Čiževskij se pokusil experimentálně prozkoumat fyziologické účinky pozitivních a negativních iontů ve vzduchu na živé organismy a aplikoval umělou ionizaci vzduchu. [10] Atmosférické ionty nazval A. L. Čiževskij vzdušné ionty , proces jejich vzniku - ionizace vzduchu , umělé sycení vnitřního vzduchu jimi - ionizace vzduchu , léčba jimi - vzduchová iontová terapie . Následně Čiževskij vytvořil elektronické zařízení - ionizátor vzduchu, který zvyšuje koncentraci negativních kyslíkových iontů vzduchu ve vzduchu. Již v roce 1931 navrhl A. L. Čiževskij návrh elektrofluviálního lustru jako generátoru vzduchových iontů. V současné době se na počest vynálezce toto zařízení nazývá „Chizhevsky lustr“ (v designu zařízení připomíná lustr a je určeno k zavěšení na strop).
Jeho základní schéma je poměrně jednoduché. Pracovním tělesem je elektrofluviální (z řeckého „effluvius“ - končím) lustr napojený na vysokonapěťový zdroj se zápornou polaritou. Lustr je lehký kovový věnec, na kterém je podél dvou na sebe kolmých os natažen drát. Tvoří součást koule - mřížky vyčnívající dolů. Jehly jsou připájeny na uzlech sítě (až 50 mm dlouhé a až 1 mm silné). Stupeň jejich ostření by měl být maximální, protože se zvyšuje odtok proudu z hrotu a snižuje se možnost tvorby ozónu. Pro efektivní generování vzduchových iontů musí být napájecí napětí záporné polarity alespoň 25 kV. Pro zajištění bezpečnosti musí být proud na lustru pod 0,03 mA (na výstupu je před lustrem umístěn omezující odpor 1 GΩ).
Čiževskij věřil, že „k vytvoření lehkých vzdušných iontů kyslíku ve vzduchu, které mají blahodárný účinek na lidi a čistí vzduch obydlených prostor, nelze v žádném případě použít četné ionizátory nabízené různými vynálezci. Pro tyto účely jsou zcela nevhodné hydroionty, stejně jako ionty získané působením zdraví škodlivého radioaktivního nebo ionizujícího záření na molekuly vzduchu. A. L. Čiževskij prováděl lékařské, veterinární a zemědělské pokusy s elektrofluviálním lustrem. Tyto studie byly kritizovány, včetně A. Ioffe a B. Zavadovského , za porušení experimentální metodologie a nebyly uznány oficiální vědou. [10] [11] Timiryazev označil Chiževského tezi za nesmysl. [12]
Radioaktivní izotopy (radionuklidy) se používají v ionizačních požárních detektorech k detekci iontů absorpčních látek (kouř, aerosoly ); zatímco vodivost vzduchu se měří ionizací - vodivost vzduchu se zvyšuje v přítomnosti organických plynů, výparů nebo aerosolů v něm.
V prodeji jsou vysoušeče vlasů [13] , vysavače [14] , zvlhčovače vzduchu [15] , klávesnice [16] a dokonce i notebooky [17] se zabudovanými ionizátory, které slibují antistatický účinek.
Aktivace dielektrických povrchů, které slouží jako jedna z elektrod v procesu korónového výboje, nebo v procesu tepelné ionizace, za účelem zvýšení přitažlivosti a zlepšení adheze. Po takovém zpracování a u některých polymerů až po něm lze na povrch nanést nátěr (laminace, lakování, základní nátěr atd.)
Ionizace vzduchu v obytných prostorách je prováděna především bipolárními ionizátory vzduchu, což je zahrnuto v konceptu vnitřního mikroklimatu. Argument výrobců ionizátorů vzduchu se scvrkává na fakt, že čistý přírodní vzduch obsahuje více záporných iontů (v přírodě zejména v horách, lesích, u vodopádů).
Čištění vzduchuPrach, saze, kouř, pyl rostlin, bakterie, alergeny a všechny pevné částice vzduchu se vlivem ionizátoru vzduchu nabijí a začnou pomalu snášet ke kladné elektrodě, což jsou stěny, strop, podlaha, kde se usazují. Vnitřní vzduch je vyčištěn, ale veškeré znečištění bude muset být odstraněno ze všech okolních objektů a konstrukcí, což kazí vzhled místností a je považováno za nevýhodu lustrů Chizhevsky. Zejména Čiževského ionizátory byly experimentálně použity v roce 1956 v dělnických výzkumných ústavech uhelného průmyslu v Karagandě [10] a v moskevském metru . [11] Naproti tomu výrobci uvádějí následující argument: vše, co se bez ionizátoru vzduchu usazuje na stěnách, stropě, podlaze, předmětech, je ve vzduchu a člověk to vdechuje. Vědecká obec však zastává názor, že stejného výsledku lze dosáhnout i jinými, levnějšími a jednoduššími způsoby. [deset]
Ionizace vzduchu iniciuje srážecí reakce zapáchajících plynů a aerosolů. Nádoba naplněná kouřem se tedy náhle zcela zprůhlední, pokud se do ní zavedou ostré kovové elektrody napojené na elektrický stroj a na elektrodách se usadí všechny pevné a kapalné částice. Vysvětlení experimentu je následující: jakmile se mezi elektrodami zapálí korónový výboj, vzduch uvnitř trubice je silně ionizován. Vzduchové ionty nabíjejí prachové částice. Nabité prachové částice se působením pole pohybují k elektrodám, kde se usazují.
Podle hygienických a hygienických norem pro přípustné úrovně ionizace vzduchu (SanPiN 2.2.4.1294-2003 ze dne 15. června 2003) by měla být minimální přípustná koncentrace iontů ve vzduchu průmyslových a veřejných prostor 400 kladných nebo 400 záporných iontů na cm³ vzduchu. Maximální koncentrace je regulována na úrovni 50 000 kladných nebo 50 000 záporných iontů na cm³ vzduchu. V roce 1939 Chizhevsky navrhl terapeutickou dávku 10 000 - 10 000 000 negativních iontů na cm³ vzduchu s expozicí 5 až 60 minut. [5]
Úprava vodyUltrafialové zářiče se používají při přípravě pitné vody k čištění vody od organických nečistot a bakterií, ale to přímo nesouvisí s ionizací.
Úprava vody v bazénuAmerická společnost Clear Wagner Enviro Technologies vyvinula systém minerální úpravy, který dokáže výrazně snížit používání chemikálií při dezinfekci bazénové vody. Minerální úprava je založena na principu nasycení tekoucí vody ionty mědi a stříbra, které působí na řasy, viry a patogenní bakterie.
Čistící systém se skládá z řídící jednotky a sady elektrod vyrobených ze slitiny mědi a stříbra a umístěných v krátké vzdálenosti od sebe.
Voda prochází průtokovou komorou s elektrodami umístěnými v ní. Řídící jednotka generuje na elektrodách nízkonapěťové stejnosměrné napětí. Elektrický proud způsobí, že atomy na povrchu elektrod darují své elektrony a přemění je na kladně nabité ionty. Ionty unášené proudem vody se dostávají do bazénu, kde dochází k čištění. Množství iontů vstupujících do vody lze regulovat v závislosti na zvolené úrovni ionizace. Periodické přepólování napětí zajišťuje rovnoměrné opotřebení elektrod.
Ionty mědi a stříbra, které spadly do vody, jsou chemicky aktivní, a proto ničí živé mikroorganismy, které se tam nacházejí. Měď zabíjí řasy, zatímco stříbro zabíjí viry a bakterie, poskytuje dlouhodobé, netoxické čištění a zabraňuje opětovnému napadení. Ionty zůstávají ve vodě, dokud se nevysráží nebo nevstoupí do nerozpustných sloučenin s řasami a bakteriemi, které se pak usadí na filtrech. Ionizátor, který nepřetržitě vstřikuje ionty, doplní jejich ztráty.
Ionizace může urychlit nebo naopak zpomalit procesy přenosu hmoty. Pokud jsou tedy kontaktní látky nabity odlišně, proces se urychlí, zatímco se stejným nábojem se zpomalí. Tento efekt našel široké uplatnění například v elektrofotografii , čištění spalin od částic sazí, k zintenzivnění procesu uzení atd.