空气净化卫士——新型环保材料托玛琳
空气净化卫士——新型环保材料托玛琳本兮的男朋友
摘要 介绍一种新型环保材料托玛琳,并详细讨论了其通过释放负离子净化空气的机理,展望了托玛琳在现实生活中用于净化空气的前景。
关键词 负离子 托玛琳 空气污染物
空气是人类和其他一切生命机体时刻不可缺少的生存条件。成人每天约需呼吸10000 L（约为13.6 kg）空气。随着工业进程的不断加快、人们生活水平在不断提高的同时，空气污染已是现代社会环保的主题之一。常识告诉我们，当我们在喷泉、瀑布、海滨驻足时，就会感到这里的空气特别的清新，呼吸也变得舒畅。这是因为这里的空气中有大量负离子的存在，会对人体的生理机能起到很大促进和改善作用。空气中的负离子享有“空气维生素”的美誉。所谓负离子系指空气中带有负电的离子[1]，空气中的负离子主要有羟离子（H3O2-）、氢氧根离子（OH-）、负氧离子（O2-）等。研究发现，清新宜人的环境除了要求达到一定的空气清洁度、温度、湿度外，还需具备相应的负离子浓度。下面就对一种新型环保材料——托玛琳在空气净化中，通过释放负离子发挥作用作一介绍。
1 托玛琳的基本性能
托玛琳在矿物学中称为电气石（Tourmaline）。电气石是一种成分复杂含硼的硅酸盐矿物，化学式为Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18］(BO3)3(OH,F)4。托玛琳的种类很多，但用于环保材料的主要是铁托玛琳，因此本文以铁托玛琳为例进行论述。托玛琳的形状：柱状晶体，截面为六角形；摩氏硬度：7~7.8；密度：3.03 g/cm3~3.25 g/cm3；折光率：1.61~1.69；颜：黑，不透明。
科学家把托玛琳称为“天然负离子发生器”工业工程就业方向，因为它能自动地、永久地释放负离子，在一般情况下1 cm3的托玛琳可释放5000个以上的负离子,但托玛琳释放负离子有个前提——必须有水的参与。托玛琳又称电气石，顾名思义它是带电的石头，这种石头因此有着罕见的特性——它能永久产生直流静电。在自然界里或日常生活中我们所看到的静电现象，一旦放电，电荷立即消失为零；令人惊讶的是托玛琳无论怎样放电，它都还是连续放电，电荷不会消失。研究发现托玛琳这种晶体会在其两端积聚电荷产生电性两极，这与磁铁的永久磁极相类似，因此它具有永久电极的性质。也即是说托玛琳不需放入电场中，它本身也有电分极产生，即它会在一端产生“正电极”，在另一端产生“负电极”，而且这种正负电极一般是不平衡的，由于这种不平衡使它产生了电位，从而电子就源源不断地从负电极流向正电极，这种电子的流动就是托玛琳所带直流静电的本质。由于托玛琳具有直流静电的特性，
一旦接触水立刻会发生电解，释放负离子，其具体反应机理如下。
空气中含有水蒸气，接触到能放出电子的托玛琳时，瞬间就会放电，周围的水分子立即会发生轻微的电解，水分子就会分解成带有正电荷的氢离子和带有负电荷的氢氧根离子；而氢离子马上与托玛琳释放出的电子相结合而被中和，成为氢原子，剩下的氢氧根离子与周围的水分子相结合成为羟离子（H3O2-），即为带有负电荷的负离子[2]，也即是说托玛琳释放的负离子主要是羟离子。此过程可用化学反应式表示如下：
2 托玛琳在空气净化中的作用
(1)使空气中的氧自由基无毒化。众所周知人体吸进体内的氧气有98％被正常利用，其余的则形成氧自由基，人体本身也有一定的抗氧自由基的免疫力，但如果氧自由基过多或过于活跃，人体内的细胞和器官就像裸露的金属会被氧化一样，受到氧自由基的侵蚀从而导致衰老、糖尿病、血管硬化、癌症等。导致人体产生氧自由基的不仅是吸入体内而未被消化的氧，还有就是受污染的空气中所含有的氮氧化合物、香烟的烟雾等，它们本身就含有氧自由基。氧自由基是一种极不稳定、性质很活泼的物质，托玛琳释放的负离子可以给氧自由基提供电子，而使其被还原，从而无毒化。
（2）众所周知空气污染物的来源有：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源。而空气污染物一般分为2类：微粒污染物和气体污染物。这些污染物如灰尘、工厂及汽车排放的废气等大多是带有正电荷的正离子，托玛琳释放出是带有负电荷的负离子，二者相互吸引、中和，变成中性的分子、原子，直到无电荷之后而使悬浮污染物沉降，使空气净化。
（山中访友课件3）托玛琳释放的负离子，不仅能净化空气，还能与室内附着在墙壁、天花板上的臭气源分子发生反应，因此它能消除各种装饰材料挥发出来的苯、甲醛、酮、氨等刺激性气体；
或是日常生活中的剩饭剩菜变质时发出的臭味以及香烟的异味等等。
3 空气中负离子浓度和健康的关系
空气中负离子浓度和健康的关系见表1；各种典型环境内负离子的浓度见表2[4]。
由表1可知空气中负离子的存在和维持人体健康是密切相关的。
由表2可知负离子浓度在海滨、森林、乡村等比城市和居室高，世界卫生组织规定清新空气中负离子浓度不应低于1000~1500（个/cm3变黑了怎么恢复）
卯时是几点综上所述，托玛琳作为空气净化卫士是当之无愧的。
4 托玛琳在空气净化中的应用方法
可以按一定的比例把托玛琳的超细粉末加入到涂料中，用来装饰墙里墙外或是高架桥，这样不仅美化了街道、桥梁，还释放了大量有益于人体健康、净化空气的负离子；或是以托玛琳为原料制成墙纸等也可达到上述目的；另外把托玛琳用于空调的过滤器中，不仅防菌除臭，同样也可释放对人体有益的负离子。
5 前景展望
21世纪是科学、环境与健康紧密结合的时代，托玛琳作为环保健康的新材料是在20世纪90年代初才开始逐步发展运用，随着托玛琳在人们生活中的用途日益拓展，人们对它的认识也越来越深入，因此托玛琳作为空气净化卫士，将在人类生活的舞台上扮演着越来越重要的角，它将为人类生存环境质量的改善、优化提供有力的保障。
参考文献
[1]孙大君.中学物理教学参考,1995,(4)：47-48
[2]姚鼎山.环保与健康新材料——托玛琳.上海：中国纺织大学出版社,2005:42-44
[3]赵保路.氧自由基和天然抗氧化剂.北京：科学出版社,1996: 18-24
[4]宗美娟,王仁卿.山东林业科技,2004,(2):32-33
Tourmaline：A New Environment friendly Material
ZENG Fanling RAN Ming
(1.College of Chemistry and Material Science, Sichuan Normal University, Chengdu 610066;
2.The No.12 Middle School of Guiyang City, 550001)
AbstractIn this paper, a new environment friendly material: tourmaline is introduced. The mechanism of its purifying air by releasing anion is discussed in detail, and its application prospect for purifying air in real life is expected.
Keywords tourmaline, anion, air pollutant
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