專利名稱：一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制備納米銀膠體的裝置及膠體濃度的估算方法。
背景技術(shù)：
利用金屬銀膠體作為殺菌消毒劑，自古以來曾在許多國家實(shí)踐，已有很悠久的歷史。遠(yuǎn)古時(shí)代，有錢人將食物飲料存放到銀或金制造的器皿內(nèi)，防止細(xì)菌生長，導(dǎo)致食物飲料變質(zhì)。公元前550-529年在位的波斯王Cyrus總是從特定河里取水，煮沸，裝在銀器中，為他專用。古代的馬其頓人，菲尼基人，古代地中海居民都使用銀器盛水，灑、醋、食物，使之保鮮消毒，或用銀片治愈傷口。我國古代李時(shí)珍編寫的“本草綱木”中也記載有利用銀屑治病的方法?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了銀的多種特性，例如有超強(qiáng)的殺菌劑力(可殺死650多種致病的有害細(xì)菌，稱為廣譜殺菌)；維持人體內(nèi)分泌系統(tǒng)平衡；阻斷電磁波；發(fā)放遠(yuǎn)紅外線；釋放陰離子，抗細(xì)菌，抗霉菌等。羅伯特.貝克博士(“人體與電”一書作者)通過研究發(fā)現(xiàn)人體的免疫力在很大程度上依賴于銀。1889年德國產(chǎn)科醫(yī)生F.Crede發(fā)現(xiàn)把1％濃度的硝酸銀溶液滴入新生嬰兒眼中，使嬰兒完全失明的發(fā)生率從10％下降到0.2％(降低50倍！)這種預(yù)防方法，至今仍在使用。1893年，C.Von Nageli經(jīng)過系統(tǒng)研究，首次報(bào)導(dǎo)了金屬(尤其是銀)對細(xì)菌和其他低等生物的致死效應(yīng)，使銀有可能成為一種殺菌消毒劑。從此，對銀的應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期。上世紀(jì)20-30年代以來，金屬銀曾以多種形式應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，曾經(jīng)生產(chǎn)和銷售過的產(chǎn)品有如下幾種治療燒傷和創(chuàng)傷的銀膠體；磺安嘧啶銀—用于消毒；膠體銀或銀蛋白—用于婦科洗滌；還有應(yīng)用于寵物或園藝上的納米銀產(chǎn)品。FDA早在1938年就對金屬銀用于醫(yī)藥衛(wèi)生，特別是消毒劑和治療燒傷的產(chǎn)品作了嚴(yán)格的審核后，肯定其殺菌效力和對人體的無害性，予以批準(zhǔn)上市銷售。最近，F(xiàn)DA在回達(dá)公眾的諮詢時(shí)指出，1938年的結(jié)論維持不變，沒有必要重新審核。近年來，美國有些醫(yī)藥公司推出了不少口服銀膠體，用于治療各種疾病，甚至治療艾滋病。當(dāng)然這只是一種大膽嘗試.實(shí)際上，至今FDA從未正式批準(zhǔn)過將銀膠體作為藥品上市，但也沒有反對或否定已經(jīng)作為保健品的銀膠體產(chǎn)品上市銷售。這是美國FDA一貫的對公眾負(fù)責(zé)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。因?yàn)樵S多有關(guān)銀的醫(yī)藥應(yīng)用方面的研究工作和臨床試驗(yàn)，還需更深入、更廣泛地進(jìn)行。
總而言之，納米銀對病菌和病毒的殺傷效力是無庸置疑的。文獻(xiàn)上是指出納米銀可殺菌650種以上。其殺菌機(jī)理，不是直接將細(xì)菌毒化、將它殺死，而是用大量的銀粒子包圍細(xì)菌。促使其細(xì)胞新陳代謝停頓，使細(xì)菌自然死亡。人體是多細(xì)胞生物，不會(huì)有上述危險(xiǎn)存在。因此，納米銀對人體是安全的。據(jù)報(bào)導(dǎo)，通過實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)銀膠體對于痔瘡、艾滋病、過敏、盲腸炎、關(guān)節(jié)炎、抗癌、糖尿病、鼻炎、陰道炎、皮膚創(chuàng)傷、燒傷等疾病都有治療效果。
納米銀抗菌的機(jī)制概括為(1)干擾細(xì)胞壁的合成；(2)損傷細(xì)胞膜；(3)抑制蛋白質(zhì)合成；(4)干擾核酸的合成；(5)與細(xì)菌中的含硫氫基(-SH)化合，束縛了細(xì)菌中的(-SH)基不能參國氧化還原反應(yīng)。
與常規(guī)的殺菌劑相比較；銀膠體殺菌的特點(diǎn)如下(1)強(qiáng)效殺菌；(2)快速殺菌；(3)滲透性強(qiáng)；(4)抗菌持久；(5)無抗藥性；(6)對人體無害。
但是，要達(dá)到上述效果，取決于所制備的銀膠體的質(zhì)量。理論和實(shí)踐證明，在相同濃度的條件下銀膠體中的銀微粒越小，殺菌效果越好。在國內(nèi)已公布的專利中，關(guān)于如何獲得高質(zhì)量的銀膠體的電路和相關(guān)技術(shù)很少見。即使有的專利給出了一些具體電路，但對于如何生成高質(zhì)量、高效殺菌力的膠體的完整裝置和正確的操作程序等技術(shù)，未見于公開文獻(xiàn)。這會(huì)給使用者造成困難和導(dǎo)致失效。只有掌握了完整的、周密的電解電路設(shè)計(jì)技術(shù)和正確的操作程序，才能保證獲得足夠多的納米銀微粒，減少較大的銀原子團(tuán)，使獲得的銀膠體具有優(yōu)良的殺菌性能。有了這種膠體，就可廣泛應(yīng)用于各種醫(yī)療保健衛(wèi)生事業(yè)中，就有可能制造出種類繁多、應(yīng)用各異的殺菌制劑、藥劑、保健材料，衣物、建材、日用電器、工業(yè)產(chǎn)品等等。這是應(yīng)用銀于醫(yī)學(xué)醫(yī)藥和保健衛(wèi)生的關(guān)鍵。這是本發(fā)明的根本目的。
通常所說的銀離子溶液，其實(shí)概念含糊。美國在研究金屬銀的應(yīng)用于醫(yī)藥、保健兒方面起步較早(上個(gè)世紀(jì)20-30年代)，工作較細(xì)，較深入。他們在研究工作開展的初期，也有許多含糊不清的概念和誤解。后來，逐步得到澄清。走向科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化。我國涉入這個(gè)領(lǐng)域較晚(比日本和南韓還晚)。從我國最近幾年來出版的一些文獻(xiàn)上看，發(fā)現(xiàn)對金屬銀應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生方面，存在不少謬誤。對一般的人來說，如果沒有相關(guān)的電化學(xué)知識(shí)，就無法分辨是非，只能接受一些錯(cuò)誤概念，并以訛傳訛，造成混亂。具體表現(xiàn)在(1)將膠體誤認(rèn)為溶液；(2)將銀粒子與銀離子混為一談；(3)在銀膠體濃度和殺菌效果之間的關(guān)系上，將分散質(zhì)的單位微克(μg)和毫克(mg)混為一談；甚至將濃度ppm的定義搞錯(cuò)。結(jié)果，使得一些剛剛涉足應(yīng)用金屬銀消毒專業(yè)領(lǐng)域的人士一頭霧水，概念混亂，無所適從。正確的觀念應(yīng)該是銀膠體中的銀粒子(納米銀)(英文稱為Colloidal Silver，簡稱為CS)具有殺菌消毒的功能。但很多人卻籠統(tǒng)地說成是“銀離子具有消毒功能”，這是不全面的。
按照電化學(xué)的規(guī)范說法物質(zhì)溶于液體(如水)，有三種性質(zhì)不同的分散系。分散系由分散劑和分散質(zhì)組成。按分散質(zhì)的顆粒大小，基本上可將分散系區(qū)分成溶液、膠體和懸濁液(乳濁液)。其中，當(dāng)分散質(zhì)顆粒直徑小于10-9m(即一個(gè)納米nm)時(shí)，稱為溶液；分散質(zhì)顆粒直徑介于10-9-10-7m時(shí)(即由原子團(tuán)或小分子團(tuán)集合體組成)，稱為膠體分散質(zhì)直徑在10-7-10-3m時(shí)(即，巨大數(shù)量分子團(tuán)的集合體組成)，稱為懸濁液(乳濁液)。
銀膠體是一個(gè)分散系。分散質(zhì)是膠體銀粒子。分散劑是水。問題是對分散質(zhì)中金屬銀的形態(tài)應(yīng)該如何描述？在形成銀膠體時(shí)，例如用電解99.99％的純白銀的方法，使納米銀溶到分散劑水中，形成具有消毒功能的銀膠體。在電解作用下，銀原子在正極失去一個(gè)電子，變成銀離子(Ag+)進(jìn)入水中。需要注意的事實(shí)是由電解純銀來制備銀膠體時(shí)，并不是所有溶入水中的金屬銀都是離子態(tài)，只有85％是正離子態(tài)(Ag+)，其余15％是呈微粒子態(tài)，他們是由呈中性的銀微粒團(tuán)組成，微粒團(tuán)的尺寸介于10-9-10-7m之間。呈陽性的銀離子是極不穩(wěn)定的，如果分散劑中有不平衡的帶負(fù)電荷的物質(zhì)時(shí)，銀離子可能在不到8-10秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)變成具有電中性的銀微粒。于是，整個(gè)分散系變成了由銀微粒和水組成的膠體。而不是全部由銀離子(納米銀)組成的溶液。溶液和膠體的最大區(qū)別是膠體具有丁達(dá)爾現(xiàn)象，光束通過膠體時(shí)由于膠體對光線發(fā)生散射，形成一條光亮的“通路”。但是，溶液就不具有這種現(xiàn)象。因此，利用金屬銀作為殺菌消毒劑時(shí)是銀膠體中的銀微粒(也是納米級，通常為10-9-10-7m直徑)包圍細(xì)菌，滲透到細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)，與細(xì)菌內(nèi)的硫氫基酶結(jié)合，生成了不可逆的硫銀化學(xué)物，它束搏住了(-SH)基，使它不能參與氧化還原反應(yīng)，干擾了微生物的呼吸作用，使細(xì)菌因缺氧而死亡?？梢娪媒饘巽y來消毒殺菌與抗生素消毒劑完全不同。后者是由于氧化還原反應(yīng)，直接殺死細(xì)菌或病毒。消毒過程完成后，那些消毒劑本身由于氧化還原反應(yīng)，也被改變了性質(zhì)，不再具有持續(xù)的殺菌能力了，無抑制病菌生長的作用。時(shí)間長了之后，在原先經(jīng)過殺菌消毒的物品中，細(xì)菌又會(huì)生長，繼續(xù)毒害人類。但銀微粒卻與眾不同，在殺死細(xì)菌后，又能游離出來，繼續(xù)殺菌，具有長效性。經(jīng)驗(yàn)表明要使銀膠體具有殺菌效力，應(yīng)使得膠體銀中的含銀微粒達(dá)到一定的濃度，例如2ppm-20ppm就合適。還應(yīng)指出的是即使在膠體中銀的濃度相同，殺菌效果也不一定相同。微銀顆粒越細(xì)殺菌效果就越好。如果在電解純銀時(shí)反應(yīng)速度過快(由于溫度過高，或電流過大等)，就會(huì)使銀膠體中的大直徑銀粒子增多，會(huì)降低殺菌效果。附帶還要提醒當(dāng)提及銀膠體中包含多少個(gè)銀粒子時(shí)，這個(gè)巨大的天文數(shù)字往往令人眩暈。某外國公司在中國銷售銀離子洗衣機(jī)時(shí)，在廣告詞中說一鍵可控，5000億個(gè)銀離子馬上發(fā)生！其實(shí)它遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了電解時(shí)產(chǎn)生的銀粒子的數(shù)目。以1ppm濃度為例一升水中包含一毫克銀，根據(jù)化學(xué)中關(guān)于物質(zhì)的摩爾質(zhì)量的定義，再根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)(6.02×1023)，就可計(jì)算出1ppm的膠體中，含有大約5.6×1018個(gè)銀離子(粒子)。這是假定全部分散質(zhì)(銀)100％全部是由銀原子組成的。實(shí)際上，只有85％屬于銀離子(銀原子)，即，納米銀微粒大約超過4.76×1018！這可不是5000億，而是500億億！這個(gè)數(shù)字是當(dāng)今全世界人口總和的80億倍！美國人將1018這個(gè)單位叫做Quintllion(“筐零”)。零太多了，要用“筐”來裝。一毫克銀釋放出1后面緊跟5筐零那么多的銀微粒子。這么多銀粒子能殺死多少病菌呢？據(jù)Goetz認(rèn)為10000個(gè)銀微粒就可殺死一個(gè)酵母細(xì)菌。則有1mg銀，就可以殺死4.76×1014個(gè)細(xì)菌以上。這是相當(dāng)驚人的殺菌能力！(殺死五百萬億個(gè)細(xì)菌)。
另外，有了制備銀膠體的電路、設(shè)備之后，還必須知道所產(chǎn)生的產(chǎn)品的濃度—通常用ppm表示。為此，必須有相應(yīng)的測量儀器。這類儀器—例如，“銀離子比色計(jì)”，十分昂貴，目前國內(nèi)還不能生產(chǎn)，主要依賴從美國、意大利等西方國家進(jìn)口，國內(nèi)市場上處于空白狀態(tài)。為了在試制銀膠體發(fā)生器時(shí)，正確地選擇參數(shù)，或在使用購得的銀膠體發(fā)生器生成消毒劑時(shí)，必須知道銀粒子的濃度。在沒有銀離子比色計(jì)或ppm測試儀的條件下，可以通過理論加上經(jīng)驗(yàn)修正后的近似計(jì)算公式來估計(jì)銀膠體的濃度。本發(fā)明將提供一組相當(dāng)實(shí)用和具有相當(dāng)準(zhǔn)確度的經(jīng)驗(yàn)公式，可以方便地應(yīng)用到銀膠體發(fā)生器的設(shè)計(jì)、調(diào)式和使用中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容包括兩部份首先是公開一種制取高質(zhì)量銀膠體的基本電路和裝置以及使用時(shí)的相關(guān)條件。然后，給出一組近似估算設(shè)計(jì)參數(shù)或膠體濃度的計(jì)算公式。
本發(fā)明公開的電路及電解槽是一個(gè)整體。為了解決簡單電路可能導(dǎo)致的弊端，例如電解時(shí)產(chǎn)生的銀離子百分比過小，而原子團(tuán)數(shù)目過多，尺寸過大，澄淀過多，有顏色和在極片上產(chǎn)生黑色的氧化銀，或純銀微粒和分散劑中含有的其他金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成銀鹽化合物，減低膠體的殺菌效力等等問題。本發(fā)明的電路、電解槽和相關(guān)的設(shè)備、材料、裝置以及操作方法，在于獲得最佳效果的銀膠體。其中，電源部份應(yīng)提供穩(wěn)定的低電壓的直流電，從市電中引入到驅(qū)動(dòng)電路中的交流電源，首先經(jīng)過降壓，橋式整流(全波整流)，得到所需要的直接電壓。為了保證電解時(shí)能提供穩(wěn)定的電流，首先要對直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，這可通過采用商用的穩(wěn)壓電路來實(shí)現(xiàn)。輸出的直流電壓的正、負(fù)極分別加到一對互相平行的，相互間保持一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g距的銀片上。銀片安裝在電解槽中，銀片要求足夠純凈，最好是99.99％的純度，最低不能低于99.9％。由于銀片在使用過程中要不斷釋放銀離子或銀微粒子，到一定時(shí)候，兩銀片之間的間隙要增寬，會(huì)影響到整個(gè)電路的阻抗，從而使電流變小。另一方面，在制作膠體過程中的，分散劑中的分散質(zhì)——即銀粒子的數(shù)量會(huì)越來越多，會(huì)增加電路的電導(dǎo)率(電阻減小)，使電流增強(qiáng)。這些因素，都使驅(qū)動(dòng)電路中的電流發(fā)生變化。過大的電流會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的銀微粒尺寸過大，影響膠體的消毒殺菌功能。實(shí)踐證明，保持電流恒定，會(huì)提高所制備的銀膠體的質(zhì)量，因此，本發(fā)明公開的驅(qū)動(dòng)電路中，具有恒流電路。原理上是通過監(jiān)控電流的大小，利用一個(gè)負(fù)返饋回路，與設(shè)定的電流值比較，按誤差來調(diào)節(jié)參數(shù)(例如電阻)，使得驅(qū)動(dòng)電路中的直流電流始終保持在設(shè)定的數(shù)值上。對于用于工業(yè)上的銀膠體發(fā)生器，由于所需要的銀膠體數(shù)量很大，使用的一對銀片可能重達(dá)一公斤到數(shù)公斤。銀片的間隙在使用過程中會(huì)明顯地變大。這種情況下，即使采用了負(fù)返饋控制回路的恒流電路，也必須定期地調(diào)節(jié)銀片間隙。還有一個(gè)問題必須考慮如果長時(shí)間地將正、負(fù)電壓施加到兩片銀片電極上，不改變極性，就會(huì)發(fā)生兩個(gè)現(xiàn)象第一，在陽極上由于氧化還原反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生黑色的氧化銀。影響銀膠體的質(zhì)量；第二，其中的一片銀片會(huì)變得比另一片簿許多，兩片銀片厚簿不一，壽命不同。為此，必須經(jīng)常改變兩片銀片的極性，交替地在一定時(shí)間間隔(例如25秒到35秒之間，選定一個(gè)值)內(nèi)，輪流施加正電壓和負(fù)電壓。本發(fā)明提出了一種微繼電器式的倒向電路。
本發(fā)明公開的電路和電解裝置系統(tǒng)中，安裝有一個(gè)用于攪拌銀膠體的電動(dòng)水泵，使電解槽內(nèi)的液體不斷地流動(dòng)，特別要注意，必須使得通過銀片的水呈流動(dòng)狀態(tài)，以提高生成的銀膠體質(zhì)量和殺菌效力。當(dāng)然，在驅(qū)動(dòng)電路中還有過載保護(hù)電路，必要時(shí)，安裝備用的電池電源。有了上述電路和裝置后，只是提出了一套制作設(shè)備，要獲得高質(zhì)量的銀膠體，還必須制定一系列的正確使用程序和了解各種限制條件。本發(fā)明所公開的估算銀膠體的濃度的方法，是根據(jù)法拉第定理推導(dǎo)出來的理論公式，其中會(huì)有一個(gè)常數(shù)，我們稱之為“溶解系數(shù)”。如果按照理論公式來計(jì)算銀膠體的濃度，會(huì)有較大的誤差。為了提高理論公式的準(zhǔn)確度，應(yīng)通過實(shí)測與計(jì)算，將結(jié)果加以比較，然后經(jīng)驗(yàn)性地對“溶解系數(shù)”進(jìn)行修正。經(jīng)過校準(zhǔn)過的經(jīng)驗(yàn)公式，可供以后計(jì)算時(shí)使用。
本發(fā)明公布的制備銀膠體的方法和設(shè)備，以及估算濃度或推算其他參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，具有獲得高質(zhì)量的銀膠體的優(yōu)秀功能和快速估算銀膠體濃度及其他設(shè)計(jì)參數(shù)的方便經(jīng)驗(yàn)公式，是其他專利目前所不具備的功能。因此本發(fā)明的優(yōu)越性是顯而易見的。


下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的典型電路的方框2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的銀膠體生成裝置的結(jié)構(gòu)示意3是估算銀膠體的濃度，驅(qū)動(dòng)電路的電流、銀片之間距離、工作電壓等參數(shù)的計(jì)算公式的校正精度程序
具體實(shí)施例方式圖1、給出了本發(fā)明公開的電路結(jié)構(gòu)方框圖，11是外界交流電源。根據(jù)所在國家的習(xí)慣，可以是220伏或110伏。12是過載保護(hù)電路；13是商用的公知降壓電路，可以是變壓器，或其他型式的電路。14是將經(jīng)過降壓后的交流電進(jìn)行全波整流。15是穩(wěn)壓電路。所需穩(wěn)定的直流電壓值，應(yīng)根據(jù)銀膠體發(fā)生器的生產(chǎn)能力，濃度和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，求出所需要的電流大小來確定。通常范圍是6至36伏。16是恒流控制器，用于穩(wěn)定電解電流數(shù)值在一個(gè)選定的數(shù)值上。這是一個(gè)自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)回路，其原理見圖1(b)。17是倒向電路，使施加到電解槽18中的銀片19上的直流電壓的極性按選定的周期(例如25-35秒)正、負(fù)交替變化。120是微型潛水電機(jī)水泵，用于驅(qū)動(dòng)電解槽內(nèi)、特別是兩銀片之間的分散劑的流動(dòng)，使整個(gè)制備銀膠體過程中，液體保持流動(dòng)狀態(tài)。圖1(b)給出了使電解電流保持恒定的帶有負(fù)返饋控制信號的調(diào)節(jié)回路。其中121是比較裝置，將返饋到比較裝置中的驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流124和設(shè)定的電流值Io進(jìn)行比較，將誤差量125做為輸八，加到電流調(diào)節(jié)器123中，通過改變一些電氣參數(shù)來改變輸出電流124，當(dāng)輸出電流124和設(shè)定的電流122數(shù)值一致時(shí)，比較器中的輸出125為零電流。此時(shí)調(diào)節(jié)器不工作。只要不輸出電流和設(shè)定的值不相同，就有誤差信號驅(qū)動(dòng)123工作。當(dāng)然，這種簡單的負(fù)返饋調(diào)節(jié)電路會(huì)有靜差。對于我們這種目的，可忽略靜差的影響。
圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。這個(gè)方框圖表示了運(yùn)用本發(fā)明公開的驅(qū)動(dòng)電路(如圖1示)來制造給定濃度的高質(zhì)量的銀膠體的裝置示意圖。外部水源21可選為純凈的蒸溜水或自來水，但我們建議用純凈的蒸溜水為佳。外部水源通過過濾器22將其中的雜質(zhì)過濾后進(jìn)入分散劑/膠體容器23內(nèi)。這個(gè)容器最好選用琥珀色的陶瓷或玻璃材料制成。不能用金屬材料或其他不穩(wěn)定的、容易和銀離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)的塑料器皿，以保證獲得最佳效果。驅(qū)動(dòng)電路25的銀片電極置于分散劑容器內(nèi)。電壓表27和電流表28和驅(qū)動(dòng)電路連接，用于顯示和監(jiān)控電壓和電流值。26是用于調(diào)節(jié)銀片間隙的裝置?？梢圆扇∈謩?dòng)或自動(dòng)方式，通過調(diào)整，保持兩銀片之間的間隙到設(shè)計(jì)值。24是內(nèi)置于容器23里面的攪拌水泵。通過211可以隨時(shí)檢測所制備的銀膠體的濃度(ppm)。為了保證制備銀膠體的質(zhì)量，即，制好的膠體應(yīng)該呈透明，無雜質(zhì)狀，在開始通電電解之前，應(yīng)通過調(diào)水質(zhì)環(huán)節(jié)20，將硬水軟化，并將ph值調(diào)整到7左右。水的溫度也必須加以控制。通過210使水溫保持在20℃-26℃之間。時(shí)間控制器215可設(shè)定通電時(shí)間，自動(dòng)控制電路按時(shí)停止工作。
當(dāng)膠體制備裝置完成預(yù)定的生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，通過語音提示裝置或告示裝置216發(fā)出信號，表示運(yùn)行結(jié)束。所制備的銀膠體可以離線備用，也可以在線轉(zhuǎn)入下一道操作程序，將銀膠體注入被消毒的物器212中，如果被消毒物品是固體，例如衣物或用于洗衣機(jī)、冰箱和其它家用電器、工業(yè)電器中時(shí)，通過浸泡一定時(shí)間或噴灑到周圍環(huán)境，得到無菌物品或無菌環(huán)境、空間。如果被消毒物品是液體，例如飲料、牛奶、醬油、醋、果汁等，就需要通過一個(gè)泵214按比例混入被消毒液體中，最后按濃時(shí)積的關(guān)系，經(jīng)過一定時(shí)間后，得到干凈的、無毒的、可長期抑菌的產(chǎn)品213。
圖3給出了一個(gè)如何將根據(jù)法拉第定律推導(dǎo)的理論計(jì)算公式，結(jié)合儀器實(shí)測結(jié)果來校正公式的“溶解系數(shù)”，以便利用經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)濟(jì)地、快速地估算銀膠體的濃度或?yàn)榱水a(chǎn)生給定濃度，制備裝置應(yīng)有的設(shè)計(jì)參數(shù)值，例如，銀片質(zhì)量，尺寸、間隙、電流、電壓等。圖3中的33是核心是一組帶有一個(gè)“溶解系數(shù)”K的公式?！叭芙庀禂?shù)”K可根據(jù)法拉第定律求得理論值。為了進(jìn)行修正，引入一個(gè)線性的修正系數(shù)KC。KC的初始值為1。K的值取決于金屬的性質(zhì)，該金屬的原子量。例如，金屬銀的K值＝67.08；金的K＝22.48；銅的K＝39.53。
基本公式(1)計(jì)算濃度N＝[KC*K*I*T]/W (ppm，毫克/升)其中給定參數(shù)為I-電流量，(毫安，mA)T-通電時(shí)間， (分，minut)W-膠體的總體積， (毫升，ml)(2)計(jì)算電流I＝[N*W]/[T*KC*K] (毫安，mA)或I＝[V*S]/[r*d](毫安，mA)其中V-電壓， (伏特)r-膠體電導(dǎo)率，(1/歐姆)S-銀片有效面積(平方厘米，cm2)d-銀片間隙(厘米，cm)(3)計(jì)算兩銀片之間的距離d＝[(KC*K*V*S*T)/(r*W*N)]*1000(厘米，cm)
其中，給定參數(shù)的定義同(2)和(3)中所述。
(4)計(jì)算電壓V＝(I*r*d)/S(伏特)除此以外，還要計(jì)算銀的耗量。
根據(jù)濃度N(ppm)的定義ppm是指每升膠體中含1毫克銀。即，一百萬毫升中含有一毫克銀微粒(有的文獻(xiàn)錯(cuò)誤定義為一升中含一微克銀，μg)。因此，銀的需用量取決于需要制備的膠體總量W和濃度N。再根據(jù)銀的比重為10.49g/cm3，可計(jì)算出總的體積.然后根據(jù)所選擇的電極的形狀(矩形片，園柱棒；長方條’；″U″型棒等)可確定其他幾何參數(shù)數(shù)。
在運(yùn)用圖3進(jìn)行公式校準(zhǔn)時(shí)，首先要確定已知參數(shù)，通常是對計(jì)算濃度N的公式進(jìn)行校準(zhǔn)。第一次，可取KC＝1.0，K＝67.08(銀)。按照給定的的參數(shù)，利用理論公式計(jì)算33，得到濃度N(PPM)，然后，在環(huán)節(jié)34中，利用較精確的銀離子比色計(jì)，測出實(shí)際的濃度N。在35環(huán)節(jié)中，將從33和34中獲得的濃度值進(jìn)行比較、判斷，如果誤差較大(超過10％)，就通過37，給定一個(gè)新的KC，得到修正系數(shù)確KC*K，再重復(fù)上述過程，直到滿意為止。進(jìn)入到36環(huán)節(jié)時(shí)，結(jié)束校準(zhǔn)系數(shù)程序。以后可應(yīng)用所獲得的核正系數(shù)于實(shí)際計(jì)算中。當(dāng)然，由于影響濃度的因素很多、很復(fù)雜，針對不同情況，估算公式的準(zhǔn)確程度會(huì)有所不同。但作為粗略估算，還是很有使用價(jià)值的。
本發(fā)明的用途，不限于所列舉的實(shí)施例。所公開的電路，適用于所有可用于消毒的金屬，例如銅、金、鋅、鐵等，具有普遍意義。同樣地，所公開的計(jì)算公式，也適用于其他可用于消毒的金屬，只需選取與該金屬相關(guān)的原子或分子的化學(xué)物理特性，計(jì)算出相應(yīng)的“溶解系數(shù)”，就可以沿用本發(fā)明的計(jì)算公式。
權(quán)利要求
1.一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征是包括一套具有降壓、整流、穩(wěn)壓電路，一個(gè)利用負(fù)返饋調(diào)節(jié)原理形成的恒流控制器和一個(gè)由微型繼電器組成的使施加到銀片上的電壓正負(fù)極定時(shí)交變的倒相器，銀片之間的液體由一個(gè)微型電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的小水泵不停地?cái)噭?dòng)，本發(fā)明還提供了一種近似計(jì)算銀膠體濃度的經(jīng)驗(yàn)公式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征在于銀膠體的分散劑是蒸溜水或經(jīng)過水質(zhì)調(diào)整，硬水軟化、ph值調(diào)整后的自來水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征在于裝盛分散劑或銀膠體的容器由琥珀色的陶瓷或玻璃材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征在于作為電極的銀片之間的間隙，可以通過手工或自動(dòng)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使間隙在電解過程中基本上保持不變。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征在于電解槽內(nèi)有調(diào)節(jié)水質(zhì)的裝置和調(diào)節(jié)水溫的裝置，使ph值為7，水溫保持在20℃-25℃之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特性是在外部水源加注入分散劑容器前安裝有雜質(zhì)過濾器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征在于驅(qū)動(dòng)電路中安裝有電流表、電壓表、定時(shí)器及語言提示裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀膠體的制備裝置及濃度的估算方法，其特征在于給定了電流強(qiáng)度、通電時(shí)間、分散劑的質(zhì)量(或容積)等參數(shù)后，利用經(jīng)驗(yàn)公式(1)計(jì)算濃度N＝[KC*K*I*T]/W；(2)計(jì)算電流I＝[N*W]/[T*KC*K]；(3)計(jì)算兩銀片之間的距離d＝[(KC*K*V*S*T)/(r*W*N)]*1000；(4)計(jì)算電壓V＝(I*r*d)/S對由法拉第定理計(jì)算得到的溶解常數(shù)K(銀為67.08)，乘以一個(gè)可調(diào)整的系數(shù)KC進(jìn)行修正，KC是通過精密儀器實(shí)測后，經(jīng)過校準(zhǔn)所獲得的經(jīng)驗(yàn)值，利用這種方法，可以估算出銀膠體的濃度(ppm)，具有相當(dāng)滿意的準(zhǔn)確度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米銀膠體的制備裝置。所述裝置包括降壓、整流、穩(wěn)壓和穩(wěn)定電流裝置組成的驅(qū)動(dòng)電路、倒相電路、作為正負(fù)電極的99.99％純銀片以及使電解水流動(dòng)的攪動(dòng)裝置，納米銀膠體的分散劑由蒸餾水或經(jīng)過水質(zhì)調(diào)整、硬水軟化的純凈水組成，電流通過純銀片后產(chǎn)生銀離子和微粒銀溶于水中，成為膠體分散質(zhì)，獲得具有確定濃度的納米銀膠體。在相同膠體濃度的條件下，殺菌效果與膠體中銀微粒的直徑大小有關(guān)，還與濃度和時(shí)間的乘積(濃時(shí)積)有關(guān)。本發(fā)明還導(dǎo)出了一組用于設(shè)計(jì)銀膠體發(fā)生器時(shí)，計(jì)算濃度、電流強(qiáng)度、電壓、銀片之間的距離的公式和對公式中的常數(shù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)修正的方法，使估算公式具有滿意的準(zhǔn)確度。
文檔編號A01N25/00GK1836518SQ20061002024
公開日2006年9月27日 申請日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者朱上翔 申請人:朱上翔