靜電對負離子地板測試的影響

鄭雪穎 汪雨涵

摘要：空氣中負離子對環(huán)境、人體有益，是空氣質量的衡量指標之一。室內空氣中的負離子可以通過負離子地板等室內裝飾材料產生，并可持續(xù)為室內空氣產生負離子，改善室內空氣質量。通過測量負離子地板增加負離子濃度，作為評價負離子地板產生負離子的能力。本文通過測試帶有靜電的負離子地板負離子發(fā)生量，發(fā)現靜電對負離子的測試有影響，出現負離子濃度下降的現象。通過去除靜電處理，負離子地板明顯增加空氣中負離子濃度，說明在負離子測試前去除靜電，可以消除靜電對負離子測試的影響。

關鍵詞：負離子、地板、靜電

一、負離子簡介

空氣中負離子是存在環(huán)境中的一類帶負電的離子或離子團[1]?？諝庵械呢撾x子被稱作“空氣維生素”，[2，3]研究發(fā)現空氣中負離子能凈化空氣、促進人體血液循環(huán)、抑制細菌、改善人體肺功能，對人體健康、環(huán)境質量有很大益處，將負離子作為衡量空氣質量的重要指標之一。[1-3]

一般室內空調房間空氣中負離子濃度低于都市公園等野外自然環(huán)境的負離子濃度，達不到維持健康基本需求的需要的要求。[4]為保持室內人員健康，通過產生空氣中負離子，提高室內空氣中負離子濃度，改善室內空氣質量。

空氣中負離子產生的方式可分為自然產生和人工產生[2，3]，主要通過空氣碰撞、輻射、電場等諸多方式使大氣分子的外層電子溢出，形成空氣中的負離子。自然產生負離子的方法有閃電、海浪沖擊、綠色植物光合作用等，人工產生負離子的方法有人工放電、靜電場、水沖擊等。[2]利用高壓電場放電的負離子發(fā)生器通過放電激發(fā)空氣中分子，形成負離子。在室內還可使用產生負離子的裝飾材料，增加室內空氣中的負離子濃度。

二、負離子地板產生負離子原理

通過向裝飾材料中添加能產生負離子功能材料形成負離子室內裝飾材料，例如向地板表面添加電氣石粉的負離子地板，利用電氣石持續(xù)產生負離子。[5]電氣石產生負離子的解釋主要是電氣石自發(fā)極化效應產生的電場能使周圍的空氣、水體中的中性分子發(fā)生微弱的電解作用。[6]另一種是電氣石的壓電和熱釋電效應，使得電氣石在外加條件下能夠獲得更強的電場。[7]當電氣石所處環(huán)境溫度、壓力變化時，晶體單向極軸兩端會產生大量的等量異種電荷，在電氣石表面形成的電場能促使周圍空氣、水體中中性分子發(fā)生電離。

另外影響電氣石產生負離子的理論還有紅外輻射論、核素激發(fā)論等[8]。紅外輻射論認為電氣石產生的遠紅外線作用于水分子產生共振，可削弱水分子間氫鍵作用，使水表面張力降低，理論上消耗更少的能量即可使水分子離解，因而較高紅外輻射率的電氣石離解更多的水分子，形成負離子。[9]核素激發(fā)論認為電氣石中含有的微量放射性元素，這些元素輻射出的射線可以使空氣有效電離產生負離子。[8]電氣石負離子產生量與所處環(huán)境的溫度、相對濕度、通風情況有關。[10，11]

三、負離子地板產生負離子能力評價

負離子地板作為一種負離子產生材料，其負離子產生量的可通過通過獲取建材表面微弱輻射信息，將輻射量轉化為負離子產生量。[12]這種測試方法主要使用是便攜的負離子檢測儀，將儀器置于被測樣品上一段距離，獲得負離子量信息。該種方法簡單，結果與測試的距離有關，還存在操作的問題，可應用于現場快速檢測，獲得粗略結果。

負離子地板的負離子產生量還可以通過環(huán)境艙測定。[13]將待測樣品放入密閉環(huán)境艙中，在穩(wěn)定溫濕度環(huán)境下密閉24h，通過負離子采集設備測定環(huán)境艙內負離子濃度，減去未放入樣品時的空白本底離子數即為樣品產生的負離子量。該種測試方法簡單，便于實施。

四、負離子地板的測試

1.測試設備：美國AIC2000負離子計，1m3環(huán)境艙

2.測試樣品：負離子地板A、B、C各兩塊

3.測試方法：環(huán)境艙內及環(huán)境溫濕度調整至23±1℃、40±10%后，打開環(huán)境艙通風20min，將2塊1200×165×10mm的負離子地板放入環(huán)境艙中。負離子地板放入環(huán)境艙密閉24h后，放入負離子計采集測量艙內負離子濃度。在不放入樣品情況下，按上述方法測試獲得環(huán)境艙空白本底負離子濃度。

4.負離子地板測試結果

三種負離子地板在經過恒溫24h處理，打開包裝后立即測試，測試結果如表1所示，負離子地板使負離子濃度明顯降低。負離子地板表面有負離子產生材料，應該使空氣中負離子濃度增加。造成負離子濃度下降的原因可能是負離子地板與保護膜均為塑料材質，負離子地板在運輸過程中與包裹地板的保護膜的接觸或摩擦，導致負離子地板表面帶有靜電。[14-16]負離子地板表面的靜電會消耗負離子，從而導致負離子濃下降。[3]

5.負離子地板處理后的測試結果

為確定是否為靜電對負離子地板負離子測試的影響，對負離子地板進行兩種不同的處理。第一種處理方法是使地板帶有靜電，即利用負離子地板包裝保護膜摩擦地板表面，使其表面帶有靜電，然后對帶有靜電的負離子地板進行負離子產生量的測試。第二種處理方法是去除地板表面靜電，即利用清水擦拭負離子地板表面，并在23℃、60%RH環(huán)境下穩(wěn)定存放24h后，再進行去除靜電負離子地板的負離子產生量的測試。兩種方法處理后的地板負離子產生量的測試結果如表2、3所示。

帶有靜電的負離子地板表面因與保護膜摩擦，表面帶有靜電，與打開包裝的負離子地板測試結果相似，負離子濃度下降，而經過去除表面靜電的負離子地板均使負離子濃度上升。不同處理方法的負離子測試結果說明剛打開包裝的負離子地板使負離子濃度下降的原因就是負離子地板表面帶有靜電。

負離子地板A、B、C中加入的負離子產生材料為電氣石粉，三種地板加入的量不一樣，負離子地板C中添加的負離子粉含量最大，造成去除靜電的負離子地板C產生的負離子濃度也最大。

五、結論

負離子地板能增加室內空氣中負離子濃度，但表面帶有靜電的負離子地板會消耗空氣中的負離子，因此在負離子地板使用或測試前應消除負離子地板所帶靜電，除去靜電的影響。

[參考文獻]

[1]金宗哲. 負離子與健康和環(huán)境[J].中國建材科技，2006，03：85-87.

[2]黃春松，黃翔，吳志湘. 空氣負離子產生的機理研究[A].第五屆功能性紡織品及納米技術應用研討會論文集，2005：7.

[3]王繼梅. 空氣負離子及負離子材料的評價與應用研究[D].中國建筑材料科學研究院，2004.

[4]熊麗君，韓少華，唐浩，王敏，黃宇馳.空氣負離子研究進展及影響因素分析[J]. 中國人口.資源與環(huán)境，2011，S1：184-187.

[5]余養(yǎng)倫，于文吉，秦莉.負離子材料應用于人造板制造的前景分析與展望[J]. 林產工業(yè)，2010，01：12-15.

中國建筑材料科學研究總院 北京 100024