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.南寧天亮精細化工有限責任公司，廣西 南寧 530000；2.廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 530004）

0 引言

新冠肺炎疫情在世界范圍內蔓延，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重沖擊[1]。中國在疫情爆發初期就舉國之力采取嚴格的防控措施，經過全國上下的努力，有效控制疫情的進一步蔓延，并建立了嚴密、完善的防疫機制。

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易感人群。根據研究發現，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]。空氣消毒可以阻止病毒以氣溶膠的形式傳播，所以有必要對大型公共空間或者其他存儲空間進行全面的消毒，而化學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、環境的條件都會不同，自然會出現一些不易于噴灑的死角，或是噴灑不夠均勻，導致降低了效率。例如車載多用途噴霧機就因體積大、重量等原因僅限于在平坦道路使用[3]。通常衡量噴霧質量的指標有霧滴分布均勻性、飄移性、覆蓋率等[4]。通過研究消毒劑的噴灑特性，改進噴射的參數，改善霧化的效果，有助于提升面消毒效率。

因此，要達到能夠應對不同場景、提升噴灑消毒效果的目的，本研究通過激光粒度儀，使用南寧天亮精細化工有限責任公司開發的空氣消毒器和其研發的空氣消毒劑進行實驗，分析不同機型的霧化特性，為開發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，達到霧化的效果。

霧化的效果，可以根據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入到微小的狹隙中，增強消殺效果。通過對噴霧的整體液滴直徑分布情況進行研究，可以知道整體霧化程度如何。表面積加權平均粒徑（SMD）是表征整體霧化情況的最常用指標，其計算式如下[5]：

2 設備參數

實驗采用南寧天亮精細化工有限責任公司研制的空氣消毒器進行研究，如圖1所示。將四種外形相同、內部結構不同，噴射錐角、噴口直徑等不一樣的機器型號分別稱為1號，2號，3號，4號，分別進行測試。

圖1 空氣消毒器實物圖

為達到與實際環境相近，實驗選擇在一個空間開闊的房間中進行，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，統一在離噴嘴約2.5 m的距離開始測量，此時煙霧氯已經充分擴散、破碎，可以比較準確地對所測煙霧顆粒進行采樣分析。每次噴射的劑量是固定的，為400 mL。每次噴射的數據重復采集20次以上，保證實驗數據的準確性。實驗方案見表1。

表1 實驗條件

本次實驗使用濟南微納儀器公司生產的winner 318A激光粒度分析儀進行液滴直徑測量，其優點是采用低能量激光進行測試，因此不會對噴霧造成干擾，相關原理和使用可以參考文獻[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 實驗結果

實驗使用的消毒劑為天亮精細化工有限責任公司生產的煙霧氯消毒劑，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，對于同一機型而言，采用煙霧氯作為噴霧劑的SMD比用水的SMD更小。各機型噴射煙霧氯的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小的顆粒，形成更好的霧化效果。這是因為煙霧氯的揮發性比較強，易擴散。說明煙霧氯更容易覆蓋細小的區域和不易進入的死角，容易完整覆蓋目標的表面，對于消殺的效率和效果提升十分有利。而且配合4號機型進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號機型噴射水和煙霧氯的液滴粒徑數量分布情況的對比。1號機型噴射水滴的粒徑分布呈類似正態分布，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號各機型噴射煙霧氯消毒劑和水的粒徑數量分布情況。各型號噴射煙霧氯的粒徑數量分布情況與1號比較類似，大部分顆粒粒徑在1～5 μm范圍內。而且各機型使用煙霧氯的效果都比水要好，這些說明無論各機型，煙霧氯消毒劑都能較好的適應，并得到良好的整體噴射霧化效果。

圖6 各機型噴射煙霧氯和水的粒徑分布

4 結語

綜上分析，得出以下結論：

（1）各機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量分布來看，大部分的液滴顆粒粒徑在1～5 μm的范圍內，霧化效果良好，為完善產品提供了重要支持。

（3）將4號機型搭配煙霧氯消毒劑進行使用，能夠實現最小的噴霧粒徑，可以達到最佳的霧化效果。