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负离子杀菌技术在家居环境中的应用场景

1525天前

“负离子”严格来说,是指带一个或多个负电荷的离子。但我们通常所说的负离子特指空气中的负氧离子,负离子杀菌技术主要指利用负氧离子来除尘、杀菌的技术。本文我们主要讨论负离子杀菌技术在家居环境中的应用场景。


一、负离子杀菌技术原理 

1、负离子除尘杀菌机理


负离子除尘的机理在于负离子在自身的电荷作用下,很容易吸附空气中的微小颗粒物和带正电的颗粒物,通过正负离子吸引使得空气中的颗粒物凝并,聚集的颗粒物凝并成为大颗粒物沉降。


负离子杀菌的机理在于负离子与细菌结合后,会使细菌的结构发生改变,从而影响细菌能量的转移。负离子可以令细菌的蛋白质产生两极性颠倒,从而导致细菌的生存能力下降或者细菌的死亡。


2、负离子生成过程


一般地,负离子发生器是利用脉冲、振荡电器将低电压升至直流负高压,将直流负高压连接到金属或碳元素制作的释放尖端,利用尖端直流高压产生高电晕,高速地放出大量的电子(e-),而电子无法长久存在于空气中(存在的电子寿命只有纳秒级),立刻会被空气中的氧分子(O2)捕捉,形成氧离子(O2-)。氧离子和空气中的水蒸气结合形成负氧离子。产生负氧离子的过程如图 1 所示。


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图 1 负氧离子生成过程


二、负离子技术的优缺点

1. 负离子技术的优点


由于同时具有除尘和除菌功能,且对人体无害,应用在空气净化产品中,负离子技术具有天然的优势。有研究表明,在实验条件下,负离子的除菌效果超过浓度为3%过氧乙酸的杀菌效果。利用负离子结合沉降灰尘、杀灭细菌,同时配合HEPA网过滤吸附,将可以事半功倍地进行空气净化。


负离子对食品的保鲜也有很好的效果,有针对江汉樱桃保鲜的研究表明,负离子处理可以有效延长贮藏时间,同时可以较好的保持和较好延缓汉江樱桃果实中维生素C、可溶性固形物、有机酸含量的流失,保鲜效果优于臭氧。


另外值得一提的是,在人为利用前,负氧离子实际上已广泛存在于自然界,通常在环境优美、气候湿润的森林地带富集,医学界有观点认为负氧离子对人体有益,其生物作用机理在于空气中的负离子能激活空气中的氧分子,使得氧分子更加活跃从而更加容易被人体吸收,使得血液中的含氧量增加,这有利于血液中氧气的运输,也有利于人体对于氧气的利用与吸收。而且负离子能激活人体内的多种酶,具有加快人体新陈代谢、强化人体机能增强人体免疫力的作用,还可以改善我们的睡眠,对人体健康十分有益,具有一定的养生保健功能。


2.负离子技术的缺点


负离子技术最主要的问题是在通常负离子发生器产生负离子的过程中,容易同时产生臭氧,低浓度的臭氧可以杀菌消毒,但是高浓度的臭氧对我们人体有着极大的危害,高浓度的臭氧会刺激和损害我们的眼睛、鼻子和喉咙,尤其是损伤我们的呼吸系统,容易对我们的肺部造成急性危害,比如支气管炎和肺气肿等。如何控制臭氧的浓度,保证使用安全是负离子技术研究的重点方向。


同时,如果是不考虑臭氧对人体损伤的应用领域,有文献证实臭氧对细菌的杀菌效果明显优于负离子。因此,只有在人体直接接触的情况下,采用负离子杀菌技术才会优于臭氧技术。


另一个关键问题在于,负离子的杀菌机理是利用改变细菌细胞的电流来杀灭细菌,那么其对没有细胞结构的病毒是否能够有灭杀能力?在现有文献中目前没有找到相关论述和试验证实。因此,在实际应用中,若相关的除菌电器其机理为应用负离子除菌,则不可盲目将其用于病毒消杀。



三、在家居环境中的应用场景  

1. 空气净化应用


在空气净化方面的应用,负离子技术的主要优势在于同时具有除尘、杀菌、对人体有益等特性。负离子技术目前最主要的应用也是在于空气净化产品中。如空气净化器、净化空调。


正如前文所述,由于其除菌、除尘的原理是使其灰尘凝结为更大颗粒,使细菌死亡失活,再结合HEPA网、活性炭等进行过滤,则可使得空气净化过程更高效地完成。文献表明,负离子发生装置搭配HEPA网一起使用能起到互相增益的效果。


2. 食品杀菌、保鲜应用


在食品储存上,负离子技术的优势在于同时具有杀菌、保鲜、对人体无害等特性。可以应用在冰箱的杀菌、保鲜上。冰箱其实对人体而言也是频繁接触的场景,因此其对人体无害的特性也是很有意义的。


针对有些食品并不适合冷藏、冷冻保鲜的特性,可以考虑利用负离子技术开发食品储藏柜等产品,实现杀菌、保鲜的食品常温贮藏。


或者说,设计一种杀菌保鲜功能模块,可以自由应用于冰箱里或任何密封柜体内实现杀菌保鲜功能,也是一种不错的产品思路。




四、总结与展望 

综上所述,不论在空气净化还是食品储藏上的应用,负离子杀菌技术相比其他杀菌技术的最主要优势都在于对人体无害且有益,而弱势在于其杀菌能力跟臭氧相比较弱,且其是否具有消毒效果有待考证。


但是,其他的杀菌技术如臭氧、紫外线、高温等,都对人体有不同程度的伤害,因此负离子技术的优势其实是非常大的。如果能够解决产生臭氧的问题,那么负离子技术在空气净化类产品上还将有更广阔的应用。比如开发可以同时利用负离子的除尘、杀菌功能并发挥其养生保健功能的综合空气处理解决方案。


同时,负离子技术目前尚在发展过程中,新型的负离子释放器如纳子富勒烯负离子释放器被认为可以实现在不产生臭氧的前提下释放负离子,从而解决其使用安全性问题。因此负离子技术可以说是未来空气净化领域的重要组成部分。



参考文献

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家电科技介绍

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