Устройство для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов

Устройство для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных щелочных металлов относится к области физики аэродисперсных систем и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха и создания целебного микроклимата помещений, а также в медицине при лечении заболеваний, при которых показаны ингаляции атмосферного воздуха, содержащего гигроскопичный субмикронный аэрозоль галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов. Технический результат от использования изобретения заключается в расширении функциональных параметров устройства за счет одновременного создания смеси аэрозольных частиц иодидов щелочных металлов (K, Na) и аэрозолей хлоридов и бромидов щелочных и щелочноземельных металлов (Li, K, Na, Mg, Ca) в субмикронном диапазоне размеров (менее 1 мкм), а также варьирования их химического состава для ингаляционного йодирования человека и его галатерапии бромидами и хлоридами лития, калия, натрия, магния и кальция. Он достигается тем, что в устройстве для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных щелочных металлов в трубчатом канале электропечи параллельно его продольной оси установлен набор химически инертных реакторов, заполненных испаряющимися галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов и выполненных с выходными отверстиями в их верхней части. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области физики аэродисперсных систем и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха и создания целебного микроклимата помещений, а также в медицине при лечении заболеваний, при которых показаны ингаляции атмосферного воздуха, содержащего гигроскопичный субмикронный аэрозоль галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов.

Известно устройство для получения субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных металлов, содержащее стеклянный цилиндрический реактор, в котором установлена платиновая проволока с хлористым натрием (NaCl) или иодидом калия (KI), подключенная к источнику тока, камеру охлаждения парогазового потока и конденсации пересыщенных паров с образованием субмикронных частиц с размером от 0,005 до 0,1 мкм (D.L.Swift, «Properties of aerosol produced by evaporation from a hot wire». Proceedings of the 7-th international conference on condensation and ice nuclei, September 18-24, 1969, Prague and Vienna, p.128-131) [1].

Недостатком данного устройства является необходимость использования очищенного инертного газа (баллон с азотом) и проволоки из благородного металла (платина) для исключения образования оксидов металлов на поверхности проволоки, а также временная нестабильность по размеру и концентрации субмикронного аэрозоля неорганических солей щелочных металлов.

Известно также устройство для получения субмикронного аэрозоля иодида металла в атмосферном воздухе, включающее цилиндрическую печь, в которой установлен реактор с кварцевой ложечкой, содержащей испаряющийся иодид серебра (AgI), патрубок подачи атмосферного воздуха в реактор, камеру охлаждения паровоздушного потока из реактора и конденсации пересыщенных паров с образованием субмикронного аэрозоля AgI для исследования его льдообразующей активности в атмосфере (A.M. Бакланов и др., «Новая установка для исследования льдообразующей активности аэрозолей». Известия Сибирского отделения АН СССР, сер. хим., выпуск 4, №9, стр.155, 1976) [2].

Недостатком описанного устройства является невозможность использования субмикронного аэрозоля AgI в системах кондиционирования воздуха и создания целебного микроклимата помещений, а также его использование в медицинских целях, поскольку частицы негигроскопичны и, соответственно, не растворяются в организме человека.

Известно также устройство для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных металлов, включающее цилиндрическую электропечь, в которой установлен кварцевый цилиндрический реактор с испаряющимся гигроскопичным галогенидом щелочного металла, патрубок подачи воздуха от компрессора в кварцевый цилиндрический реактор, камеру турбулентного смешения на выходе из кварцевого цилиндрического реактора паровоздушной смеси с холодным воздухом с образованием субмикронного аэрозоля галогенида щелочного металла. В качестве галогенида щелочного металла используют хлористый натрий (см., например, Н.А.Фукс, А.Г.Сутугин, «Высокодисперсные аэрозоли». Успехи химии, том 37, выпуск 11, стр.1965-1976, 1968) [3].

Недостатком данного устройства является невозможность одновременного получения смеси субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных щелочноземельных металлов, что снижает его лечебные и профилактические свойства (М.В.Велданова, А.В.Скальный, «Йод знакомый и не знакомый», Петрозаводск, изд. «ИнтелТех», а/я 72, 186 стр., 2004) [4]; (В.И.Ксензенко, Д.С.Стасиневич, «Химия и технология брома, иода и их соединений», М., Наука, 1979) [5].

Известно также устройство для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля иодидов щелочных металлов, содержащее цилиндрический корпус, в центральной части которого соосно, с кольцевым зазором расположена цилиндрическая электропечь, в трубчатом канале которой размещен химически инертный реактор с испаряющимся иодидом щелочного металла, вентилятор для подачи через сетку, установленную в нижнем торце цилиндрического корпуса, атмосферного воздуха внутрь трубчатого канала цилиндрической электропечи и в кольцевой зазор между ней и цилиндрическим корпусом, камеру турбулентного разбавления с охлаждением паровоздушной смеси на выходе из химически инертного реактора потоком атмосферного воздуха из кольцевого зазора между цилиндрическим корпусом и цилиндрической электропечью, блоки питания вентилятора и электропечи регулируемым напряжением, установленные в нижней части цилиндрического корпуса (C1 RU, №2276608, Кл. A61L 9/14, опубл. 2006.05.20) [6].

Недостатком устройства является неразвитая система электропожаробезопасности и недостаточная надежность для длительной эксплуатации, обусловленная тем, что на верхнем торце цилиндрического корпуса установлен вентилятор, который в случае его случайного или аварийного выключения может подвергнуться термической деструкции под действием потока конвективного горячего воздуха и теплового-инфракрасного излучения из трубчатого канала цилиндрической электропечи, а также отсутствие предохранительной емкости-экрана для непрерывного поглощения-рассеивания теплового излучения и для сбора расплавленного иодида щелочного металла в случае случайного или аварийного разрушения химически инертного реактора, что может привести к возгоранию и/или к электрическому замыканию при попадании электропроводного жидкого расплава соли с температурой около 700°С в нижнюю часть цилиндрического корпуса, в которой расположены блоки питания вентилятора и электропечи. Кроме того, данное устройство не обеспечивает одновременное получение смеси субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, что снижает его лечебные и профилактические свойства (М.В.Велданова, А.В.Скальный, «Йод знакомый и не знакомый», Петрозаводск, изд. «ИнтелТех», а/я 72, 186 стр., 2004) [4] (В.И.Ксензенко, Д.С.Стасиневич, «Химия и технология брома, иода и их соединений», М., Наука, 1979) [5].

Технический результат, ожидаемый от использования изобретения, заключается в расширении функциональных параметров устройства для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов за счет одновременного создания смеси аэрозольных частиц иодидов щелочных металлов (K, Na) и аэрозолей хлоридов и бромидов щелочных и щелочноземельных металлов (Li, K, Na, Mg, Ca) в субмикронном диапазоне размеров (менее 1 мкм), а также варьирования их химического состава для ингаляционного йодирования человека и его галатерапии бромидами и хлоридами лития, калия, натрия, магния и кальция.

Указанного технического результата достигают тем, что в устройстве для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных щелочных металлов, содержащем цилиндрический корпус, в центральной части которого соосно с кольцевым зазором расположена цилиндрическая электропечь, в трубчатом канале которой размещен химически инертный реактор с испаряющимся иодидом щелочного металла, вентилятор, установленный соосно трубчатому каналу перед цилиндрической электропечью, для подачи через сетку, расположенную в нижнем торце цилиндрического корпуса, атмосферного воздуха внутрь трубчатого канала цилиндрической электропечи и в кольцевой зазор между ней и цилиндрическим корпусом, металлический тигель, расположенный соосно между вентилятором и трубчатым каналом, с диаметром, превышающим диаметр трубчатого канала электропечи, подставку под химически инертный реактор, камеру турбулентного разбавления с охлаждением паровоздушной смеси на выходе из химически инертного реактора потоком атмосферного воздуха из кольцевого зазора между цилиндрическим корпусом и цилиндрической электропечью, блоки питания вентилятора и электропечи регулируемым напряжением, установленные в нижней части цилиндрического корпуса, съемную перфорированную крышку на верхнем торце цилиндрического корпуса, в трубчатом канале электропечи параллельно его продольной оси установлен набор химически инертных реакторов, заполненных испаряющимися галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов и выполненных с выходными отверстиями в их верхней части.

В наборе химически инертных реакторов отношение диаметров их выходных отверстий составляет от 1 до 5.

Кроме того, в наборе химически инертных реакторов их количество варьируют от 2 до 15.

Наконец, в качестве испаряющихся галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов используют иодиды, хлориды и/или бромиды лития, натрия, калия, магния и/или кальция.

В результате установки в трубчатом канале электропечи параллельно ему набора химически инертных реакторов с испаряющимися галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов удается осуществить одновременное получение смеси субмикронных аэрозольных частиц иодидов, бромидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов (литий, натрий, калий, магний, кальций). Конкретный химический состав субмикронных аэрозолей определяется составом солевых композиций, помещенных внутрь набора химически инертных реакторов, а также условиями испарения солей и последующей конденсацией их паров.

Варьирование в наборе химически инертных реакторов отношения диаметров их выходных отверстий от 1 до 5 позволяет изменять соотношение площадей испарения галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов в интервале от 1 до 25. В результате удается варьировать в широком диапазоне химический состав субмикронных аэрозольных частиц, поскольку при фиксированной температуре и заданном составе смеси солей щелочных и щелочноземельных металлов плотность потока массы их паров пропорциональна площади поверхности испарения.

Минимальное количество химически инертных реакторов в наборе равно двум для одновременного получения субмикронного аэрозоля галогенида щелочного и щелочноземельного металлов.

Максимальное количество химически инертных реакторов в наборе равно пятнадцати. В этом случае каждый химически инертный реактор в наборе заправлен одним типом соли, а именно: LiI, KI, NaI, MgI, CaI₂; LiCl, KCl, NaCl, MgCl, CaCl₂; LiBr, KBr, NaBr, MgBr и СаВr₂. Суммарное количество индивидуальных веществ составляет 15. В результате химический состав субмикронных аэрозолей состоит из 15 соединений иодидов, хлоридов и бромидов щелочных (Li, K, Na) и щелочноземельных (Mg, Ca) металлов, а их мольные доли можно варьировать в широких пределах за счет изменения диаметров выходных отверстий химически инертных реакторов.

В устройстве по прототипу [7] невозможно одновременное получение субмикронного аэрозоля, включающего пятнадцать соединений галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов различного химического состава для ингаляционного йодирования и галатерапии человека.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема устройства для получения субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов.

Устройство по изобретению содержит цилиндрический корпус 1, цилиндрический тигель из металла 2, цилиндрическую электропечь 3 с трубчатым каналом 4, кольцеобразный зазор 5 между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической электропечью 3, набор химически инертных реакторов 6, заправленных испаряющимися галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов 7, камеру - 8 для турбулентного разбавления с охлаждением паровоздушной смеси на выходе из набора химически инертных реакторов 6 потоком атмосферного воздуха из кольцевого зазора 5, съемную перфорированную крышку 9, размещенную на верхнем торце цилиндрического корпуса 1, вентилятор 10, установленный в нижней части цилиндрического корпуса 1, блок питания вентилятора 11, блок питания цилиндрической электропечи 12, сетку 13, установленную на нижнем торце цилиндрического корпуса 1 для подачи атмосферного воздуха в устройство, сетку 14 в трубчатом канале 4, перфорированную подставку 15, выходные отверстия химически инертных реакторов 16.

На схеме приняты также следующие обозначения: d_i - диаметр выходного отверстия химически инертного реактора за номером i в наборе 6, где i=1, 2, 3-15; Н - ширина кольцевого зазора 5 между электропечью 3 и корпусом 1; L - расстояние между цилиндрическим тиглем 2 и трубчатым каналом 4; Q=Q₁+Q₂ - объемный расход атмосферного воздуха, подаваемый вентилятором 10 в корпус 1 через сетку 13; Q₁ - объемный расход воздушного потока в трубчатый канал 4; Q₂ - дополнительный объемный расход воздушного потока через кольцевой зазор 5 для теплосъема и последующего охлаждения с турбулентным перемешиванием и одновременным разбавлением аэрозольного потока; T₁ - температура воздушного потока на входе в цилиндрический корпус 1; Т₂ - температура в центре химически инертного реактора; Т₃ - температура аэрозольного потока на выходе из реактора 6; U_B - напряжение питания вентилятора от блока 11, U_H - напряжение питания электропечи от блока 12.

Корпус 1, тигель 2, электропечь 3, трубчатый канал 4, набор параллельных химически инертных реакторов 6, камера 8, съемная крышка 9 и вентилятор 10 установлены соосно.

Объем V цилиндрического тигля 2 превышает объем V₁ галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, заправленных в набор химически инертных реакторов 6.

В качестве теплоизолятора цилиндрической электропечи 3 применяют картон и войлок на основе муллитокремнезема (В.А.Рабинович, З.Я.Хавин, Краткий химический справочник. Химия, Ленинградское отделение, с.392, 1978) [8].

Набор химически инертных реакторов 6 установлен внутри трубчатого канала 4 параллельно ему и выполнен на основе кварца и корунда (SiO₂ и Аl₂О₃).

Количество химически инертных параллельных реакторов в наборе 6 вырьируют от 2 до 15.

Каждый химически инертный реактор в наборе 6 заправлен твердым расплавом галогенида металла 7 или их солевой смесью. Состав солевой композиции определяется требованиями осуществления йодо и/или галатерапии. В качестве иодидов, хлоридов и бромидов щелочных и щелочноземельных металлов используют различные сочетания пятнадцати растворимых в воде солей металлов, а именно: LiI, KI, NaI, MgI, CaI₂; LiCl, KCl, NaCl, MgCl, CaCl₂; LiBr, KBr, NaBr, MgBr и/или СаВr₂.

В наборе химически инертных реакторов отношение диаметров их выходных отверстий варьируют от 1 до 5, т.е. для любых двух пар химически инертных реакторов за номерами i и j отношение диаметров их выходных отверстий d_I/d_J=1-5, где i=1, 2, 3-15 и j=1, 2, 3-15. В результате в наборе 6 могут быть химически инертные реакторы как с одинаковыми, так и с различными диаметрами выходных отверстий, отношение которых не превышает пяти.

Устройство работает следующим образом. С помощью вентилятора 10 из окружающей атмосферы в устройство поступает воздушный поток Q с комнатной температурой T₁. Далее небольшую часть потока с объемной скоростью Q₁ подают в трубчатый канал 4, в котором установлен набор параллельных химически инертных реакторов, предварительно заправленных твердыми расплавами индивидуальных галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов или их солевыми смесями.

Температура испарения Т₂ солей с поверхности химически инертных реакторов составляет 650-750°С в зависимости от химического состава солевых композиций в наборе реакторов 6. Конкретное значение Т₂ определяется мощностью питания электропечи 3.

Основной объемный поток воздуха Q₂ подают в кольцевой зазор 5 между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической электропечью 3.

Парогазовый поток щелочных и щелочноземельных металлов и воздушный поток

Q₁ на выходе из набора химически инертных реакторов первоначально охлаждают до температуры Т₃=200-250°С коаксиальным потоком атмосферного воздуха Q₂ за счет излучения и теплопроводности. В процессе спонтанной термоконденсации пересыщенных паров солей с величиной степени пересыщения паров L_I>10² образуются биполярно заряженные аэрозольные частицы галогенидов лития, калия, натрия, магния или кальция (в зависимости от состава солевых композиций) с диаметром от 0,005 до 1 мкм, массовая концентрация которых зависит от температуры Т₂ и величины диаметров d_i выходных отверстий 16 набора 6 химически инертных реакторов, поскольку величина d_i определяет площадь поверхности испарения S_i=π(d_i)²/4. Далее поток субмикронных аэрозолей дополнительно охлаждают в камере 8 до температуры 30-50°С с одновременным разбавлением концентрации частиц от 2 до 100 турбулентным перемешиванием в камере 8 с тем же дополнительным потоком атмосферного воздуха Q₂. Соотношение объемных скоростей потоков Q₂/Q₁ варьируют от 2 до 100 для соответствующего разбавления массовой концентрации субмикронного аэрозоля от 2 до 100. Дополнительно турбулентное перемешивание воздушных потоков осуществляют при их течении через перфорированную крышку 9.

Таким образом, на первом этапе осуществляют охлаждение парогазовой смеси до Т₃=200-250°С с образованием субмикронного аэрозоля, а на втором этапе дополнительно охлаждают аэрозольный поток практически до комнатной температуры с одновременным разбавлением массовой концентрации субмикронных частиц турбулентным перемешиванием с дополнительным газовым потоком Q₂.

Поток Q₂ создают не только для охлаждения, разбавления концентрации субмикронного аэрозоля и последующего его перемешивания с атмосферным воздухом, но и для снятия тепловых нагрузок с цилиндрического корпуса 1. В результате его температура отличается от температуры окружающей воздушной атмосферы не более чем на 10-20°С.

Экспериментально было также показано, что часть субмикронных аэрозольных частиц галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов положительно и отрицательно (биполярно) заряжена с зарядом q=+/-(1-4)е, где е=1,6×10^-19 кулона - заряд электрона. Доля биполярно заряженного аэрозоля Х зависит от условий образования и размера частиц. С уменьшением их размера величина Х уменьшается [6].

При случайном или аварийном разрушении химически инертных реакторов расплавленную жидкую солевую композицию полностью собирают в емкость цилиндрического тигля из металла 2, так как его объем V>V₁.

Оптимальная относительная влажность атмосферного воздуха или инертного газа для генерации субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов составляет 30-70% при температуре 10-40°С.

Пример работы устройства

Известно, что состав морского аэрозоля практически совпадает с химическим составом солей, растворенных в морской воде [4, 5]. В таблице приведен химический средний состав основных элементов солевых компонент в воде Мирового и Атлантического океанов, в Мертвом море и в плазме человека.

Таблица
Состав основных макроэлементов сухой соли в воде (в мас.%).
Основные элементы	Na+	Mg2+	K+	Са2+	Cl-	SO4-	Br-
Мировой океан, мас.%, соленость: 35 г соли в кг воды	30,7	3,7	1,2	1,2	55,3	7,8	0,2
Атлантический океан, мас.%, соленость ≈35 г соли в кг воды	29-32	1-1,2	1-1,2	3,5-3,8	52-57	--	0,19
Мертвое мореX, мас.%, соленость: ≈345 г соли в кг воды	11-12	2-2,5	5-5,4	13-13,3	65-67	-	1,5
Плазма крови человека, мас.%	30,0	0,2	1,8	1,8	49,3	0,2	-
Хлор, Cl-	Хлор - один из основных регуляторов осмотического давления в клетке, поддерживающий необходимый водный баланс
Магний, Mg2+	Магний повышает жизнеспособность клеток и имеет огромное значение как антистрессовый минерал, обладает антиаллергическим действием. Недостаток магния ускоряет процесс старения
Кальций, Са2+	Кальций укрепляет соединительные ткани, играет большую роль в процессах кожного метаболизма, заживления ран и предупреждения инфекций
Натрий, Na+	Натрий поставляет энергию и вместе с хлором регулирует уровень влаги в клетках
Калий, K+	Калий улучшает проникновение питательных веществ в клетку через клеточные мембраны, регулирует уровень влаги в клетках
Бром, Вr-	Бром обладает антистрессовым и антисептическим свойством
Йод, I-	Йод входит в состав гормонов Т3 и Т4, активизирует работу клеток.
X - Соль Мертвого моря имеет следующий химический состав: NaCl (14-16) %, КСl (18-22) %, MgCl (25-31) %, CaCl (0,5-1) % бромиды (0,2-0,3) %, кристализационная вода 26-32%, нерастворимые компоненты (железо, фтор) 0.2% и микроэлементы. К ним относятся элементы, содержание которых в морской воде меньше 1 мг в 1 кг воды.

Как видно из таблицы, основными макроэлементами солевой смеси в морской воде являются ионы хлора, натрия, калия, кальция, сульфата серы и брома. Основная соль - хлористый натрий (около 80 мас.%). В то же время содержание хлористого натрия в воде Мертвого моря составляет около 15%.

В связи с этим был выбран набор 6, состоящий из четырех химически инертных реакторов, которые были заправлены растворимыми в воде хлоридом натрия (NaCl), хлоридом магния (MgCl₂), бромидом натрия (NaBr), а также смесью хлорида и иодида калия (KCl-KI) с общим ионом калия.

Цилиндрический химически инертный реактор №1 (i=1) был заправлен хлористым натрием и диаметр его выходного отверстия составлял d_i=1=35 мм.

Цилиндрический химически инертный реактор №2 (i=2) был заправлен хлористым магнием и диаметр его выходного отверстия составлял d_i=2=14 мм.

Цилиндрический химически инертный реактор №3 (i=3) был заправлен бромистым натрием и диаметр его выходного отверстия составлял d_i=3=14 мм.

Цилиндрический химически инертный реактор №4 (i=4) был заправлен смесью хлористого и йодистого калия 50 KCl-50 KI (мас.%), и диаметр его выходного отверстия составлял d_i=4=14 мм.

Каждый реактор был изготовлен из термостойкой, химически инертной керамики. Отношение диаметров и площадей их выходных отверстий было равно (1 и 2,57) и (1 и 6,6) соответственно.

Относительная влажность атмосферного воздуха составляла около 50% при 22-24°С. Объемный расход атмосферного воздуха Q₁=0,04 л/с, а расход воздуха

Q₂=0,8 л/с. Величина кратности разбавления концентрации аэрозольных частиц на выходе из устройства при турбулентном перемешивании потоков Q₂ и Q₁ была равна отношению Q₂/Q₁=20. Температуру вдоль оси и на поверхности реактора регистрировали термопарами из материала хромель-алюмель.

Диаметр трубчатого канала 4 составлял d=62 мм, а диаметр цилиндрического тигля D=65 мм. Расстояние между тиглем 2 и трубчатым каналом 4 было равно L=7,5 мм. Суммарный объем галогенидов в наборе реакторов составлял около 25 см³, поэтому объем тигля V=35 см³.

Подставка 15 под набор химически инертных реакторов была изготовлена из кварца, а сетка 14 - из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Давление насыщенных паров галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов от температуры удовлетворительно описывается уравнением Lg (Р в мм рт.ст.)=-А/Т+В, где А и В - константы, зависящие от типа вещества. Например, для йодистого калия (KI) величина А≈8505 и В≈8,338.

При температуре галогенидов солей металлов Т₂=720-730°С в наборе химически инертных реакторов степень пересыщения их паров Р(720-730°С)/Р(200°С)>10³, где Р(720-730°С)>0,05 мм рт.ст. - давление насыщенных паров использованных галогенидов металлов при 720-730°С, а Р(200°С)<10^-5 мм рт.ст. - давление паров при температуре на выходе из трубчатого канала Т₃=200°С. Средний размер частиц, измеренный по величине коэффициента их диффузии (А.В.Загнитько, А.А.Кирш, И.Б.Стечкина, «О характеристике субмикронных аэрозолей, образующихся при пневматическом диспергировании жидкости», Ж. Физ. химии, т.62, №11, с.3058, 1988) [10], составлял около 0,1-0,2 мкм.

Доля заряженных частиц, измеренная путем пропускания потока аэрозолей через плоский конденсатор с напряженностью электрического поля Е=5 кВ/см [6], была равна Х=55-60%. Заряд частиц q=+/-(1-3)е, где е=1,6×10^-19 кулона - заряд электрона. Температура аэрозольного потока на выходе из устройства составляла около 35-45°С.

Напряжение питания вентилятора U_B=8 В, а электропечи U_H=195 В. Прямые измерения показали, что температура корпуса вентилятора 10 близка к температуре T₁ атмосферного воздуха на входе в устройство, т.е. вентилятор 10 и блоки питания 11 и 12 были защищены от воздействия теплового излучения из электропечи.

В ходе создания аварийной ситуации с разрушением одного и/или нескольких химически инертных реакторов 6 было установлено, что солевой расплав полностью собирался в цилиндрическую емкость тигля 2 и последний не протекал в нижнюю часть цилиндрического корпуса 1.

Заправленной соли галогенидов металлов (≈62 г) было достаточно для непрерывного получения биполярно заряженного субмикронного аэрозоля с размером частиц от 0,05 до 0,5 мкм в атмосферном воздухе с массовым расходом М=0,8-1 мкг/с с постоянным химическим составом при непрерывной работе по 8 часов в сутки в течение 350 дней (около одного года).

Массовый расход и концентрация субмикронных аэрозолей определялись весовым методом путем отбора на выходе из устройства аэрозольных частиц на стекловолокнистые плоские фильтры с ультратонким диаметром волокон (тип материала «ФСВ-У»; В.А.Рабинович, З.Я.Хавин, Краткий химический справочник. Химия, Ленинградское отделение, с.392, 1978) [9], а химический состав фильтрата аэрозолей измерялся атомноадсорбционным и атомноспектрометрическим с индуцированной плазмой методами анализа.

В результате было установлено, что химический состав аэрозольных частиц, измеренный на выходе из заявленного устройства, состоял из смеси ионов натрия, хлора, калия, магния, брома и йода (единицы измерения - мас.%): Na⁺ (13%), Сl^- (40%), K⁺ (8%), Mg²⁺ (8%), Br^- (11%) и I^- (20%).

Следовательно, в отличие от описанных выше известных устройств, данное устройство обеспечивает одновременное получение в атмосферном воздухе гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов с размером положительно и отрицательно заряженных частиц от 0,005 до 1 мкм, а также позволяет варьировать их химический состав в широких пределах. Это позволяет использовать данное устройство для создания морского воздуха различного химического состава по содержанию ионов йода, хлора, брома, калия, натрия, лития, кальция, магния в усваиваемой организмом человека форме (I^-, Сl^-, Br^-, K⁺, Na⁺, Li⁺, Са⁺, Mg⁺) в системах кондиционирования воздуха и создания лечебного микроклимата внутри помещений, а также в лечебнопрофилактических целях путем ингаляции атмосферного воздуха, содержащего гигроскопичный субмикронный аэрозоль галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов с регулируемой в широких пределах массовой концентрацией [4, 5].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. D.L.Swift, Properties of aerosol produced by evaporation from a hot wire, (Свойства аэрозоля, полученного испарением с горячей проволоки), Proceedings of the 7-th international conference on condensation and ice nuclei, September 18-24, 1969, Prague and Vienna, p.128-131.

2. А.М.Бакланов, Б.М.Гольдман, Б.З.Горбунов, К.П.Куценогий, В.И.Макаров, В.М.Сахаров, Новая установка для исследования льдообразующей активности аэрозолей. Известия Сибирского отделения АН СССР, сер. хим., выпуск 4, №9, стр.155-161, 1976.

3. Н.А.Фукс, А.Г.Сутугин, Высокодисперсные аэрозоли. Успехи химии, том 37, выпуск 11, с.1965-1976, 1968.

4. М.В.Велданова, А.В.Скальный, Йод знакомый и не знакомый, Петрозаводск, изд. «ИнтелТех», а/я 72, 186 стр., 2004.

5. В.И.Ксензенко, Д.С.Стасиневич, Химия и технология брома, йода и их соединений, М., Наука, 1979.

6. А.В.Загнитько, А.Н.Першин, "Способ получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля иодида щелочных металлов в атмосферном воздухе", патент РФ, №2276608 С2, МПК A61L 9/14, В05В 1/24, В05В 5/00, БИ №14, 20.05.2006.

7. А.В.Загнитько, М.А.Мозалевская, А.Н.Першин, "Устройство для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля иодида щелочных металлов в атмосферном воздухе", заявка на выдачу патента РФ, №2006145683, МПК В05В 1/24, В05В 5/00, B05D 7/16, А61L 9/14, заявлена 22 декабря 2006, (прототип).

8. В.А.Рабинович, З.Я.Хавин, Краткий химический справочник. Химия, Ленинградское отделение, с.392, 1978.

9. А.В.Загнитько, А.А.Кирш, И.Б.Стечкина, О характеристике субмикронных аэрозолей, образующихся при пневматическом диспергировании жидкости, Ж. Физ. химии, т.62, №11, с.3058, 1988.

10. А.А.Кирш, А.В.Загнитько, О диффузионном методе определения размеров субмикронных аэрозолей, Ж. Физ. химии, т.55, №12, с.3034, 1981.

1. Устройство для получения гигроскопичного субмикронного аэрозоля галогенидов щелочных и щелочноземельных щелочных металлов, содержащее цилиндрический корпус, в центральной части которого соосно с кольцевым зазором расположена цилиндрическая электропечь, в трубчатом канале которой размещен химически инертный реактор с испаряющимся иодидом щелочного металла, вентилятор, установленный соосно трубчатому каналу перед цилиндрической электропечью, для подачи через сетку, расположенную в нижнем торце цилиндрического корпуса, атмосферного воздуха внутрь трубчатого канала цилиндрической электропечи и в кольцевой зазор между ней и цилиндрическим корпусом, металлический тигель, расположенный соосно между вентилятором и трубчатым каналом, с диаметром, превышающим диаметр трубчатого канала электропечи, подставку под химически инертный реактор, камеру турбулентного разбавления с охлаждением паровоздушной смеси на выходе из химически инертного реактора потоком атмосферного воздуха из кольцевого зазора между цилиндрическим корпусом и цилиндрической электропечью, блоки питания вентилятора и электропечи регулируемым напряжением, установленные в нижней части цилиндрического корпуса, съемную перфорированную крышку на верхнем торце цилиндрического корпуса, отличающееся тем, что в трубчатом канале электропечи параллельно его продольной оси установлен набор химически инертных реакторов, заполненных испаряющимися галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов и выполненных с выходными отверстиями в их верхней части.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в наборе химически инертных реакторов отношение диаметров их выходных отверстий составляет от 1 до 5.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в наборе химически инертных реакторов их количество варьируют от 2 до 15.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве испаряющихся галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов используют иодиды, хлориды и/или бромиды лития, натрия, калия, магния и/или кальция.