你知道什么是气溶胶,AEROSOL它的由来吗?
气溶胶(aerosol)一词源于希腊语“ αήρ ”和英语单词“ sol”,源于拉丁语,意为溶液。
有人把“aerosol”戏称 " 爱罗唆 " ,因为这些悬浮在空气中的细小微粒及其周围气体的交互作用下,采集分析并非像吸尘器吸取灰尘一般容易,包含许多科学与技术才能做的好!特别是近年来热门的纳米微粒与近年来热门的PM2.5、气候变迁与变暖现象。您可知若无这些爱罗唆的小东西,我们不会有此云水三千的美丽世界吗?
气溶胶都有哪些呢?它包含:雾(薄雾)、云、烟和灰尘、霭(mist)、霾(haze)、云或者烟雾、烟(smoke)、粉尘、悬浮颗粒物。
气溶胶(aerosol)指悬浮在气体介质中的液体或者固体粒子。气溶胶是两相体系,悬浮的固相或者液相物质以及周围的气相物质。气溶胶是由气体转化为粒子而形成的,或者是由液体或固体分裂而形成的。气溶胶无处不在,土壤中的颗粒物、大气中的云粒子、焊接烟尘、电厂烟雾、火山爆发产生的粒子、香烟烟雾和来自海水飞沫形成的盐粒子等都是气溶胶。
公众健康、大气科学、纳米科技、化工制造、药品淤血行业等各领域对气溶胶测量的需求都急剧增加。例如,为了确保公众和工人在有害气溶胶中的暴露不超过造成健康不良效应的限值浓度水平,环境工程师和工业卫生学者需要对气溶胶进行测量;为了研究气溶胶对气候变化的影响,大气科学家需要对气溶胶进行测量。减轻颗粒物污染的法规越来越复杂严格,促使气溶胶测量方法越来越精细,这就需要掌握更多的相关知识以更好地进行监测和结果解释。因此,制定一个切实有效的污染减排政策,这就需要可靠低测量气溶胶的物理和化学特征。
虽然气溶胶会对人体健康和环境产生不良影响,但是越来越多的材料工程师和科学家利用气溶胶方法制造有益的专门材料。例如,气溶胶前体物质通过火焰、等离子体、激光或焰炉反应器可以形成具有特定物理性质的气溶胶颗粒,通过这种方法可以大批量地生产粉末状物质和颜料。在这些技术应用中,气溶胶测量起着至关重要的作用。近年来,纳米技术的出现激发了人们对气溶胶测量的兴趣。一方面,越来越多的气溶胶方法应用于制作新功能纳米材料;另一方,纳米材料在气溶胶化过程中会导致人体暴露,其产生的潜在健康风险也日益收受到关注,因此,表征纳米材料暴露特征的测量工具和方法称为新的研究热点。
人们对“不良”和“良性”气溶胶研究的关注,也推动了气溶胶研究领域的不断发展。
介绍一下我们日常经常接触的气雾剂(气溶胶):
气雾剂分配器是指任何由金属、玻璃或塑料制成的不可重复使用的容器,其中装有压缩、液化或加压溶解的气体,有或没有液体、糊状物或粉末,并配有释放装置,允许将内容物以悬浮在气体中的固体或液体颗粒、泡沫、糊状物、粉末或液体状态喷射出来”。
气雾剂产品
历史:气雾剂产品于 1929 年在挪威首次发明,但其市场营销始于 1940 年之前。在第二次世界大战期间,士兵们用它来防虫。如今,气雾剂产品有两百多种应用。
实际上,它们的用途已扩展到科学、技术以及农业和医学的所有分支。它们的一些用途示例包括:除臭剂、发胶、发胶摩丝、杀虫剂、涂料,以及用于哮喘的气雾剂药物、用于将抗生素分散到伤口等。
气雾剂的工作原理
在典型的气雾剂分配器中,推进剂以加压液面的形式存在于罐中。按下按钮时,推进剂会通过浸管和阀门将液体浓缩物从容器中挤出,按下按钮时阀门会打开。
在使用混合物的过程中,推进剂会在容器内部从液面蒸发到气面,从而确保产品在整个使用寿命期间压力稳定且喷雾性能稳定。
按下气雾剂分配器的按钮,阀门会打开,浓缩物/推进剂的混合物会通过阀门喷出,因为容器内的压力高于大气压(容器外)。
当混合物从分配器中喷出时,液体推进剂会转化为气体,从而有助于将浓缩物以非常细小的液滴(颗粒)的形式喷出。
气溶胶的存在,使得科学家们对其不断进行研究与发展,如何获得自然界中无处在的气溶胶,科学家从1860年开始就对气溶胶使用惯性撞击原理来收集气溶胶,至今已有100多年,最早的撞击器与现在的结构基本相同——一股载有颗粒的空气撞击在平板上。撞击器经历了多次发展突飞猛进的历史。在 19 世纪,撞击器首次让研究人员能够快速收集颗粒并在显微镜下检查它们,以研究灰尘和疾病之间的关系。这对研究人员来说是一个激动人心的时代,这些早期的撞击器得到了广泛的应用。下一次发展突飞猛进发生在 1920 年左右,当时撞击器以测角仪、粉尘计数器和撞击器的形式被重新发现,它们比 19 世纪的撞击器先进得多,被广泛用于测定工业工人所接触的粉尘浓度。这些仪器一直以不同的形式使用,直到 20 世纪 40 年代中期级联撞击器被开发出来。级联撞击器的发现,以及 20 世纪 50 年代初对射流撞击的广泛理论分析,导致级联撞击器开发活动蓬勃发展。1970 年,在有限差分技术和高速计算机的帮助下,对撞击器进行了参数研究,揭示了撞击器设计的几乎所有秘密。从 1970 年开始,撞击器的设计变得相当常规,各种形状和尺寸的撞击器被设计和制造用于各种用途。
一个有趣现象发现生活当中的惯性撞击器的产生,天气晴朗,你正沿着高速公路行驶,突然一只大虫子“啪”地一声撞到你的挡风玻璃上。你亲眼目睹了最简单的撞击。当你开车时,空气在你的车周围流动。这只虫子足够大,有足够的惯性,它滑过气流,撞到挡风玻璃上。然而,小虫子似乎从来没有撞到挡风玻璃上;只有大虫子才会撞到。然而,如果你检查汽车横截面积较小的部件,比如无线电天线或格栅的一些薄部件,你会看到较小的虫子受到了撞击。
一个更有趣的场景是,你在暴风雪中乘车,看着雪花的条纹。看着车灯下的雪花。如果雪花又轻又蓬松,它们会直接飞向汽车,然后在最后一刻从车上飘过。然而,如果雪花又湿又重,条纹会直接在挡风玻璃上留下痕迹。
这两个例子都说明了粒子撞击的基本参数;粒子收集在某种程度上与粒子大小(虫子或雪花大小)、特征尺寸(汽车宽度或天线宽度)以及粒子与收集器之间的相对速度(汽车速度)有关。
这就是科技源于生活的最好例子。
希望我们国家在基础的科学领域越来越强大。
以上内容参考《Aerosol Measurement》等