氧離子空缺

空氣中含有負離子和正離子，其中空氣氧離子空缺對生命有機體、自然環境有著諸多益處。

基本介紹

• 中文名：氧離子空缺
• 套用領域：環境化學

研究背景及研究現狀

目前已有空氣離子濃度檢測儀，通過離子收集器將空氣離子的電荷量轉化為電流進行檢測，再轉化得到空氣離子的濃度。現有的空氣離子測量儀能夠測量任意大小離子的濃度，但默認離子均帶一個單位的元電荷，但中離子和大離子的帶電量都大於負氧離子的帶電量，對測量結果有一定的影響，而且離子進入收集器內部的具體位置不能確定，不能排除其他大小離子對其影響，所以結果並不準確。

針對負氧離子收集的問題，分析了影響負氧離子收集的因素，發現不同大小離子的帶電量不同且雙重圓筒軸型收集器收集的離子不純淨，提出了用擋板過濾測量範圍外負離子的方法，設計了負氧離子收集器，並推導了負氧離子收集器的內外電極尺寸、電極間距與極化電壓間的關係。以ANSYS 軟體為平台，對雙重圓筒軸型收集器的內部流場進行分析，發現圓柱形內電極對收集器內部流場影響較大，根據水下流體形體的研究理論，將擋板設計為半橢球形，為使收集器內氣流平穩將電極尾部加上流線型設計，再根據已推導的各參數關係設定一組固定的內外電極參數，將多組不同長軸擋板的收集器內部流體數據對比分析，得到一組負氧離子收集器的最優設計參數。國內尚無針對離子收集器設計的文獻，因此，利用ANSYS 平台對收集器進行流體分析，得到收集器結構對氣體流動的影響，最佳化了負氧離子收集器的結構，提高了負氧離子收集的準確度，為負氧離子濃度檢測儀的研究提供基礎。

氧離子空缺的影響

不同大小離子所帶電量不同，負氧離子帶一個單位電荷，中、大離子的帶電量均大於一個單位電荷，且離子進入收集器的初始位置不能確定。如果其它大小離子在貼近內電極的位置進入收集器就會被收集到，對負氧離子收集產生較大的影響，因此提出了用添加擋板的方法過濾測量範圍外空氣離子，從而得到了負氧離子收集器的結構，並推導了負氧離子收集器內外電極尺寸、電極間距與極化電壓等參數間的關係。通過ANSYS 分析了擋板對負氧離子收集器入口段、出口段流場的影響，確定了負氧離子收集器的結構，通過推導得到的關係確定一組內、外電極參數，再設定多組擋板參數進行多次仿真，經後處理取得多組收集器中間路徑流體數據進行對比得到一組最優參數，結果表明，負氧離子收集器內的流速平穩，電場強度與理想值相近，滿足收集需要，能夠為負氧離子濃度檢測儀的研究提供一定的基礎。