一種煙霧氯消毒器霧化特性的實驗研究

陳其勇，楊曉慧，陳曦，陳其偉，陳俞霖，黃豪中

（1.南寧天亮精細(xì)化工有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530000；2.廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 南寧 530004）

0 引言

新冠肺炎疫情在世界范圍內(nèi)蔓延，形成了全球大流行的疫情，造成超過2億人感染，600多萬人死亡。世界各國都受到了極大的沖擊，世界各地民眾的生活受到嚴(yán)重沖擊[1]。中國在疫情爆發(fā)初期就舉國之力采取嚴(yán)格的防控措施，經(jīng)過全國上下的努力，有效控制疫情的進(jìn)一步蔓延，并建立了嚴(yán)密、完善的防疫機(jī)制。

控制傳染病的三大原則是控制傳染源、切斷傳播途徑和保護(hù)易感人群。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒可以通過飛沫傳播、空氣傳播，因此，切斷傳播途徑十分重要[1]?？諝庀究梢宰柚共《疽詺馊苣z的形式傳播，所以有必要對大型公共空間或者其他存儲空間進(jìn)行全面的消毒，而化學(xué)消毒劑是常用的有效手段[2]。

采用噴霧消毒是十分常見的消殺手段，其可用于各種場景的消殺。對于公共場所來說，噴灑消毒劑的場景不同，噴灑的范圍、劑量、環(huán)境的條件都會不同，自然會出現(xiàn)一些不易于噴灑的死角，或是噴灑不夠均勻，導(dǎo)致降低了效率。例如車載多用途噴霧機(jī)就因體積大、重量等原因僅限于在平坦道路使用[3]。通常衡量噴霧質(zhì)量的指標(biāo)有霧滴分布均勻性、飄移性、覆蓋率等[4]。通過研究消毒劑的噴灑特性，改進(jìn)噴射的參數(shù)，改善霧化的效果，有助于提升面消毒效率。

因此，要達(dá)到能夠應(yīng)對不同場景、提升噴灑消毒效果的目的，本研究通過激光粒度儀，使用南寧天亮精細(xì)化工有限責(zé)任公司開發(fā)的空氣消毒器和其研發(fā)的空氣消毒劑進(jìn)行實驗，分析不同機(jī)型的霧化特性，為開發(fā)高效的消毒器和消毒劑提供參考。

1 噴霧原理

空氣消毒器的噴射動力來源于機(jī)體本身自帶的氣泵提供的壓縮空氣，空氣在管路中與消毒劑混合，消毒劑在氣壓帶動下被噴出，形成一定形狀及規(guī)模的噴霧。液體在與空氣的混合過程中，會由于分子之間互相的撞擊而形成液滴破碎，達(dá)到霧化的效果。

霧化的效果，可以根據(jù)噴射出的顆粒直徑大小來衡量，直徑越小，說明液體被破碎越小，就越容易漂浮或者進(jìn)入到微小的狹隙中，增強(qiáng)消殺效果。通過對噴霧的整體液滴直徑分布情況進(jìn)行研究，可以知道整體霧化程度如何。表面積加權(quán)平均粒徑（SMD）是表征整體霧化情況的最常用指標(biāo)，其計算式如下[5]：

2 設(shè)備參數(shù)

實驗采用南寧天亮精細(xì)化工有限責(zé)任公司研制的空氣消毒器進(jìn)行研究，如圖1所示。將四種外形相同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，噴射錐角、噴口直徑等不一樣的機(jī)器型號分別稱為1號，2號，3號，4號，分別進(jìn)行測試。

圖1 空氣消毒器實物圖

為達(dá)到與實際環(huán)境相近，實驗選擇在一個空間開闊的房間中進(jìn)行，室溫為25℃。為減小誤差，消毒器的噴射壓力為0.6 MPa。由于不同型號噴霧的長度范圍略有差異，統(tǒng)一在離噴嘴約2.5 m的距離開始測量，此時煙霧氯已經(jīng)充分?jǐn)U散、破碎，可以比較準(zhǔn)確地對所測煙霧顆粒進(jìn)行采樣分析。每次噴射的劑量是固定的，為400 mL。每次噴射的數(shù)據(jù)重復(fù)采集20次以上，保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實驗方案見表1。

表1 實驗條件

本次實驗使用濟(jì)南微納儀器公司生產(chǎn)的winner 318A激光粒度分析儀進(jìn)行液滴直徑測量，其優(yōu)點是采用低能量激光進(jìn)行測試，因此不會對噴霧造成干擾，相關(guān)原理和使用可以參考文獻(xiàn)[6]。其測試光路原理圖如圖2所示。

圖2 激光粒度分析儀光路原理圖

3 實驗結(jié)果

實驗使用的消毒劑為天亮精細(xì)化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的煙霧氯消毒劑，可用于住宅和車用。另外使用自來水作為參考組進(jìn)行對比。

圖3中給出了各組實驗的平均SMD對比。由圖可知，對于同一機(jī)型而言，采用煙霧氯作為噴霧劑的SMD比用水的SMD更小。各機(jī)型噴射煙霧氯的SMD均在10 μm以下，噴射水的SMD在20 μm左右，說明煙霧氯在噴射后能形成細(xì)小的顆粒，形成更好的霧化效果。這是因為煙霧氯的揮發(fā)性比較強(qiáng)，易擴(kuò)散。說明煙霧氯更容易覆蓋細(xì)小的區(qū)域和不易進(jìn)入的死角，容易完整覆蓋目標(biāo)的表面，對于消殺的效率和效果提升十分有利。而且配合4號機(jī)型進(jìn)行噴霧可以獲得最小的SMD，也就是霧化效果最好。

圖3 不同型號消毒器平均粒徑大小

圖4和圖5分別展示了使用1號機(jī)型噴射水和煙霧氯的液滴粒徑數(shù)量分布情況的對比。1號機(jī)型噴射水滴的粒徑分布呈類似正態(tài)分布，集中在18.228 μm左右，其中，10%的粒徑在11.950 μm以下，50%的粒徑在15.746 μm以下，90%的粒徑在21.790 μm以下。而噴射煙霧氯的分布更加集中在1～5 μm區(qū)間，其中90%的液滴粒徑都小于1.785 μm。

圖4 1號噴射水粒徑分布

圖5 1號噴射煙霧氯粒徑分布

圖6分別是2號、3號、4號各機(jī)型噴射煙霧氯消毒劑和水的粒徑數(shù)量分布情況。各型號噴射煙霧氯的粒徑數(shù)量分布情況與1號比較類似，大部分顆粒粒徑在1～5 μm范圍內(nèi)。而且各機(jī)型使用煙霧氯的效果都比水要好，這些說明無論各機(jī)型，煙霧氯消毒劑都能較好的適應(yīng)，并得到良好的整體噴射霧化效果。

圖6 各機(jī)型噴射煙霧氯和水的粒徑分布

4 結(jié)語

綜上分析，得出以下結(jié)論：

（1）各機(jī)型噴撒煙霧氯消毒劑的噴射液滴平均粒徑分別為7.723 μm，9.067 μm，6.26 μm，5.118 μm，均小于10 μm，且相比水的液滴粒徑總體更小。

（2）從煙霧氯的整體粒徑數(shù)量分布來看，大部分的液滴顆粒粒徑在1～5 μm的范圍內(nèi)，霧化效果良好，為完善產(chǎn)品提供了重要支持。

（3）將4號機(jī)型搭配煙霧氯消毒劑進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)最小的噴霧粒徑，可以達(dá)到最佳的霧化效果。