一種用碳酸鈣顆粒制作的無功耗水循環空氣凈化窗體的制作方法
【專利說明】
[0001]技術領域:涉及一種用碳酸鈣顆粒制作的無功耗水循環空氣凈化窗體。
[0002]【背景技術】:
公元2012年以來，空氣污染日益嚴重，污染的空氣日益影響人們的健康，如何消除或減小污染，是擺在人們面前需要解決的重要問題。解決空氣污染首要問題，就是要首先了解大氣污染的根源，只有根源找到了才能做到有的放矢。現在我們就來探討一下大氣污染的根源:
燃料的不完全燃燒是造成大氣污染的原因之一。不完全燃燒的不是只有“燃料”，還有其他可燃材料，比如植物油類、金屬、生物質、化工塑料、橡膠、藥材、糧食等都具有可燃性，這些材料的不完全燃燒或爆燃，就會形成諸如炭黑、有機物小顆粒、金屬氧化物顆粒、硫化物、氮化物等我們肉眼看得見的煙塵，或者是我們肉眼看不到的PM2.5顆粒，這些煙塵和PM2.5小顆粒會懸浮在大氣中，人們呼吸時，這些細小顆粒經過呼吸道進入肺部，粘連肺泡、部分進入血液循環，增加人體排泄負擔或直接影響人體正常生理代謝功能、進而侵蝕人們健康，因此說空氣中大量煙塵或PM2.5顆粒存在會污染大氣。這里涉及兩個概念，一個是燃燒，一個是爆燃。我們先定義一下燃燒的概念:燃燒過程就是物質之間的化合反應，燃燒是指一種物質受熱氣化后與另一種物質(一般是氧氣)從外到里進行化合反應叫做燃燒，氣化不斷燃燒則不止。比如蠟燭燃燒就是固體蠟受熱融化后形成蠟油，蠟油隨著燈芯的浸潤作用向上流動再受熱蒸發成為氣體，這些氣體有外到內逐漸接觸空氣中的氧氣化合生成二氧化碳和水。所以說燃燒是指在燃料首先變成氣體后，氣體的外圍首先接觸氧氣，進而在一定溫度條件下產生化合反應，形成火焰。這是由于燃燒產生的高溫物質會釋放紅外線或可見光，我們因此就會看到動蕩的氣體火焰。與燃燒不同的是，爆燃的概念是這樣的:當氧化物質和還原物質充分混合后，比如氧氣和有機氣體充分混合，遇到高溫(大于350° C，或撞擊后局部產生高溫)會迅速發生化學反應，形成爆燃或爆震，甚至會發生爆炸。爆燃的過程概念是:物體由內到外快速進行化合反應叫做爆燃，這個“內”是指以火源為中心。爆炸的概念是:固體或液體受熱分解形成氣體，或者固體、液體、氣體之間充分混合后受熱或者被撞擊，達到化合反應條件，瞬時發生劇烈化學反應，形成大量氣體(同樣質量的液體和固體變成氣體時體積會增大600-1200倍)，這時壓強急劇增大，爆炸源周圍空氣受到壓力并對爆炸源迅速膨脹的氣體進行反作用力反彈，這種過程如此反復進行，進而形成沖擊波，沖擊波向外傳遞，對周圍環境造成震裂或破壞，這種現象叫做爆炸。汽車發動機壓縮缸內的化合反應叫做爆燃或爆震。爆燃后從壓縮缸里排出來氣體的叫汽車尾氣。汽車尾氣主要是指有機物(汽油、柴油、天然氣等)在汽車發動機壓縮缸內爆燃形成的二氧化碳和水氣，同時還有未完全燃燒的小油滴或炭黑，這些氣體夾雜著煙霧、以及PM2.5顆粒等混雜在一起一同被排到大氣中，這樣就造成了大氣的污染。常有報導稱汽車尾氣對大氣環境中PM2.5的貢獻率大于30%,可見汽車尾氣在目前大氣污染的所占比例之重。這主要是近些年機動車輛迅速增加的緣故。
[0003]PM2.5指顆粒是指直徑小于2.5微米即2500納米的顆粒，而氣體的半徑通常小于
0.5納米，PM2.5的顆粒直徑大小是氣體分子直徑的5000倍，因此，PM2.5顆粒一定是指固體或液體小顆粒。而汽車尾氣中的PM2.5顆粒一定是沒有完全燃耗的碳顆粒或者小油滴顆粒(主要含有碳和氫，也稱碳氫化合物)。造成沒有完全燃燒的原因是:1)溫度不夠，氫鍵斷裂與氧氣反應的溫度是350°至400°，而碳碳鍵斷裂和氧氣反應的溫度是700° -800°，在某一時刻某一空間燃燒物質既要和氧氣有接觸又要達到反應所需溫度，否則化合反應無法進行。因此“溫度”是制約燃料是否完全燃燒的因素之一。2)燃料作為還原物質與氧化劑(氧氣)的混合程度不夠是導致不完全燃燒的原因之二。比如在汽車發動機內油是液體，噴油時僅僅是受壓變成小油滴，小油滴還是液體，液體小油滴和氣體總是難以充分混合，也就是氣體分子和油類顆粒接觸面還是較小，因此受熱反應時難以完全發生化合反應。相反氣體(比如天然氣)分子和氧氣混合時比較均勻，再加上合適的配比濃度比例及在一定溫度條件下就可以完全反應，這也是有人認為天然氣是清潔能源的原因之一。3)氧化劑和還原劑混合時的比例不恰當是制約燃料不能完全燃燒的原因之三。物質之間的配比是制約化學反應是否完全進行的重要因素。比如氫氣或甲烷氣體中混入一定的氧氣或空氣，達到一定比例受熱(或者點燃)就會爆燃或爆炸，最理想的比例還是化學反應方程式中分子的摩爾比例，比如2H2+02=2H20氫氣和氧氣完全反應的分子數或者摩爾比或體積比比例是2:1，2:1是氫氣和氧氣完全化合反應的理想體積比比例，與這個比例差得越多，剩余的氧化劑或還原劑就會越多，在空氣中燃燒，雖然也是按照這個比例進行的，但是一般情況下不會注重這個比例，這是由于空氣是個開放的系統。只有發動機燃料和空氣在內燃機內部燃燒或者燃料在火箭內燃燒時才會特別注重這個比例。同時安全指標中有個爆炸極限，這個爆炸極限也是在一定環境溫度下測定的，這是因為在現實中氣體處于不同的溫度狀態，其對應的爆燃即快速反應物質配比比例會稍有差別，因此這個爆炸極限伴隨反應溫度的差別會有一定幅度的變化范圍。
[0004]人類活動以及地殼表面的大氣運動所擾動的粉塵是造成大氣污染的原因之二。大氣污染的第二個根源就是粉塵或叫揚塵、灰塵、塵埃等。粉塵是伴隨運動產生的，比如風塵就是風力吹動產生的，而城市上空的粉塵主要是機械(比如汽車)運動產生的，城市上空的粉塵是運動機械對城市地面沉積的微小顆粒和周圍大氣中的塵埃不斷擾動的結果。對于機械擾動的原理，可以用溶質溶解時攪拌產生的效果來說明。比如在水杯中攪拌小米，小米會在水中均勻分布，但停止運動時，小米就會逐漸在杯子底部沉下來。大氣擾動也是這個道理，粉塵(也叫揚塵)如果在大氣中較長時間存在，那一定是汽車等運動機械起到了攪拌工具的作用。因此在現代化的城市，馬路上擁堵的汽車成了產生大氣粉塵的主要污染源頭。在以前沒有硬化的馬路上，汽車或馬車行駛過的地方，塵土飛揚，這些塵土用我們的肉眼是看得見的。而現在城市的馬路上，路基早已硬化，我們幾乎看不到塵土飛揚，那么是否可以說粉塵就不再存在呢？即使在干凈的馬路上，我們可以想象揚起的粉塵顆粒是小于2500納米的小顆粒，雖然我們肉眼看不見，但事實總是有太多我們看不見的小顆粒被汽車擾動，或多或少，因城市不同而有所差異。證據就是:在某些城市，早晨起來在光滑的汽車表面或者窗臺前會發現沉落的一層塵土，這些塵土都是來自大氣中的粉塵，并且這些空氣中的塵土在沉落前未曾被我們的肉眼所發現。PM2.5小顆粒沉積后變成了一層塵土，塵土是大顆粒，所以這些塵土或叫粉塵又重新躍入我們的眼簾。因此窗臺前飄落的塵土證明PM2.5顆粒曾經存在過。這樣，粉塵在大地表面和空氣之間反復上升沉落，成為了大氣污染的根源。反之，如果沒有風或者沒有人類和動物的快速運動或者沒有機械運動，在靜態環境中，這些粉塵是不會被擾動的。總結以上現象，大氣污染的根源其實就是“機械擾動”。早在30年前，人們常說早晨空氣好。為什么早晨空氣好呢？那是因為靜謐的夜晚少有人類的活動，塵埃逐漸沉降到地面，空氣中塵埃的含量大幅度降低，因而早晨的空氣是好的。但是人類或動物一活動，地面塵埃被攪動，上升到空氣中，空氣就不再“好”，簡單說，空氣中的塵埃含量與人類的活動息息相關，特別是近些年機動車輛的快速增加，運動量同步增大，嚴重擾動了地面塵埃，整天整夜不停歇的機械運動導致空氣中塵埃無法降落。因此現代交通工具的存在不僅是排放尾氣制造PM2.5的元兇，也是攪動地面塵埃的元兇。并且機動車輛燃燒大量化石能源，其耗氧量是人耗氧量的100倍到10000倍，是耗氧量大戶以及空氣污染的元兇。當然，機械擾動除了汽車外還有其他機械，但其他機械工作在工地或廠房，與汽車的空氣擾動在區域上是有區別的。
[0005]水汽加霧霾是造成大氣污染的原因之三。大氣污染的第三個根源就是霧霾。霧霾的意思是霧加霾。霧是接近地球表面的大氣中由懸浮的水滴或冰晶組成水凝結物，其中也含有部分塵埃，也就是除了含有水汽或冰晶外還含有固體小顆粒(塵埃)，其中以水汽或冰晶為主。傳統的定義是水汽或冰晶的含量達到90%以上叫做霧；霾是指接近地球表面的大氣中懸浮大量的塵埃或煙屑，其中也含有部分水汽。因此霾是有水汽或冰晶加固體小顆粒組成，傳統上把水分的含量低于80%霧霾叫做霾，水分含量在80%到90%之間的叫做霧霾。實際上霧與霾的區別就是水汽或冰晶含量的多少。霧幾乎是一種自然天氣現象，而霧霾則由于含有大量的塵埃或煙塵(即PM2.5顆粒)對人體有侵害作用，PM2.5顆粒由于能隨著呼吸氣體進入肺泡表面，影響肺部細胞與外界的氣體交換，從而影響人的代謝功能，更有甚者，部分顆粒進入肺泡，進入血液循環，除參與人體化學反應外，還增加人體血液細胞運輸負擔和腎的排泄負擔，嚴重時影響人體的代謝機能。還有，塵埃中含有有機小顆粒，除了滋生細菌外還可以攜載病毒，隨著呼吸系統侵入人體，造成感冒、炎癥、甚至造成器官功能的能逐漸衰弱或衰竭，影響人們身體健康或威脅人們生命安全。因此目前看來，霧霾，特別是霾是制造人類疾病或導致人們處于亞健康狀態的病源。霾。是由粉塵和水汽產生，而霧則是有水汽產生。因此造成霧霾的主要原因是大氣中水汽過多。空氣中適當的水汽可以滋潤空氣。人們要求一定的空氣濕度，利于呼吸系統的滋潤，但是過多的水汽必然粘連空氣中的塵埃，形成霧霾，霧霾顆粒受重力作用在低空中逐漸沉降，接近地表的濃度逐漸增大，對人體造成傷害。其中空氣中水汽含量多更容易形成霧，水汽含量多增加了霧霾發生的頻率，這是水汽含量多的主要危害。
[0006]溫室效應是造成大氣污染的原因之四。所謂溫室效應是指大氣環境較以前的平均氣溫有所上升，水汽含量有所增大。溫度升高，就是指分子的平均動能升高，或者是物質的勢能增加，比如100° C的水變成100° C的水蒸氣是勢能增加，分子動能未變化。而分子熱運動是指分子的動能。勢能也可以轉化成動能。大氣污染的第四個根源就是溫度升高造成的“分子熱運動”在逐年加劇。大家都知道布朗運動。布朗運動就是熱分子運動。溫度越高，氣體分子的運動速度越大。當氣體分子撞擊到固體小顆粒(PM2.5顆粒)上時，小顆粒受到沖量沖擊就會不停的做無規則運動，雖然無規則運動是隨機的沒有固定方向，但是大氣存在的是廣袤的地球表面空間，大氣中處于快速運動狀態的固體小顆粒不利于向地面沉降。因此，分子熱運動也是造成大氣污染的根源之一。
[0007]能源消耗量的逐年上升所引起的PM2.5顆粒釋放過多、大氣溫度增加、大氣中水汽含量增加是造成大氣污染的原因之五。大氣污染的第五個根源就是“能耗”。能源消耗越大，對空氣的污染越大。特別是對化石能源的消耗。雖說能源消耗是人類生活的必須，但是有些能耗是不必存在的。以上幾段所述的物體的不完全燃燒、粉塵的大量存在、霧霾的產生、水汽的大量存在、熱分子運動、機械擾動等無不與能量消耗有關。能源是人類生產與生活的基礎，離開了能源人類是要完蛋，但是過度的能源消耗會加劇人類快速完蛋，同時過度的能源消耗加劇了大氣污染，所以說，能源的消耗是產生大氣污染根源之中的根源。
[0008]以上看出形成大氣污染的原因非常復雜，但是再復雜，也得需要有人來克服這些社會疑難雜癥，這些問題是社會發展的產物，因此解決還需要回到社會層次來解決，那么究竟如何解決？為此申請人提出以下建議，即解決大氣污染的所需要的社會化途徑:
1.深入了解造成大氣污染的每一個具體原因，找到大氣污染的根源，做到有的放矢。
[0009]2.政府牽頭科技界給出大氣污染的理論根源的同時還要提出解決大氣污染的方案方法、操作步驟及所有方案方法、操作步驟的理論依據，并給予完備的理論分析和周全的討論議案。建議有關大氣污染的討論由權威組織牽頭，