卫生防疫静电喷雾器的研究与开发
（口岸卫生控制2009年第三期）
一.引言
随着全球一体化进程的加快和向深层次发展，国际间人流和物流越来越频繁，这样给国际间的疫情疫病带入带出、传布扩散带来了便利。近年来SARS、埃博拉病毒、西尼罗热、登革热等新发生、再出现的传染性疾病不断涌现，高致病性禽流感、口蹄疫、猪链球菌病、红火蚁等疫情疫病肆虐成灾，这就对口岸卫生防疫除害处理工作提出了严峻的挑战。一是要求处理快速便捷，适合于快进快出的通关模式；二是要求处理效果要好，对各种病原微生物、医学媒介、有害生物等杀灭率高；三是要求节省用药量，减轻环境污染，因为药品对环境的污染已经成为国际社会日益严加关注的问题，根据保护臭氧层的国际条约——“蒙特利尔议定书”，发达国家从2005年起停止使用大部分xxx，发展中国家的使用量也要逐步削减。
针对国境口岸环境、公共场所和出入境货物的xx、除虫等处理工作，主要手段是将xx药液置于各种xx器械中进行喷洒，目前常用的xx器械包括小型喷雾器、手动喷雾器、超低量喷雾器、电动喷雾器、气雾罐、烟雾器等，这些器械普遍存在用药量大、环境污染严重、工作效率偏低、劳动强度偏大、处理效果不确定等一系列问题，从科学发展观的要求来看，已不能适应口岸防疫xx的发展方向和需求。因此，在当今新的历史条件下，应用新技术，运用新方法，研究和开发新一xx验检疫多用途的卫生防疫xx器械，已显得十分迫切和需要。
卫生防疫处理静电喷雾器是一种新型xx器械，采用静电环抱喷雾技术，具有安全保护功能，用可持续充电的锂电池作电源，适用多种xx的静电喷头，综合性能指标处国内{lx1}水平。
二.静电喷雾法的基本原理
静电喷雾法的工作原理是利用高压直流电源通电到喷头，使药液颗粒带电，而目标物则由静电感应而引发出相反极性的电荷，从而使药液颗粒在静电场作用下奔向目标物，有如下特点：
1.由于带有同性电荷的药液颗粒互相排斥，从而使喷出的雾滴进一步雾化，雾滴变得更细小，且雾化均匀，一般直径都≦80um。
2.由于带有不同电荷的药滴与目标物互相吸引，从而产生静电环抱效应，药滴不但能在目标物表面覆盖均匀，而且能达到目标物的隐蔽部位，包括背面，从而做到不留死角，这是一般喷雾器无法做到的；
3.同样由于带有不同电荷的药滴与目标物互相吸引，又产生了静电吸附效应，药滴一旦击中目标，即把其牢牢地吸附，使害虫无法摆脱，更能发挥药液的作用。
这些特点导致多用途静电喷雾器比一般xx器械作用效果好、xx利用率高，从而起到提高工作质量和工作效率、节省用药、减少环境污染的作用，可有效解决我国口岸xx除虫工作量越来越大和与高效、快捷、环保要求的矛盾，也适用于医疗卫生、农业等其他领域的防疫、xx、杀虫等工作。
三.研究内容
1.技术路线
（1）成立研究开发课题小组；
（2）研究收集资料，进行市场调研，制定设计方案；
（3）制造静电喷雾器样机；
（4）进行现场试验，考核其各项性能；
（5）总结经验、改进完善；
（6）机具定型，制定生产标准，批量生产、示范推广；
（7）项目验收总结。
2.技术流程
多用途喷头
设计
各部件
3.主要技术指标：
喷淋形式：
额定容量：
喷液流量：
雾滴直径：
静电电压：
电源电压：
净质量：
正面雾滴覆盖密度：大于300粒/cm3
负面雾滴覆盖密度：大于100粒/cm3
雾流均匀性：
可靠性：
四.技术的创新之处
1.在喷雾器上加载静电系统，能使喷雾器在喷头与目标间建立起一个合适的静电场，喷头在目标物上方喷洒，其雾滴不但在目标物正面，而且在反面与隐蔽部位均被强力吸附，杀灭效果好，从而成功应用静电技术喷雾实现高效施药。
2.喷出的雾滴带有静电，能被强力吸附到喷头附近的目标上，雾滴在微风情况下很少在空气中飘失，也不会在目标上淌下至地面，因此对空气、大地和水源基本无污染，相比一般喷雾器在环保方面是重大突破，对操作人员也起到主动防护作用。
3.设置了专用的静电防护装置，采用零位电极技术，防止了静电对人体的剌激，使操作人员得到有效的防护，这在静电应用技术的安全防护中是一项创造。
4.本静电喷雾器是电动操作，在多次进行元器件降低能耗的攻关基础上，实现了以锂电池作为电源的动力方案，使能源消耗大为减少，整机净重也减少为一般喷雾器的一半，操作轻巧便利，这在电动喷雾器中是一项创新。
五.关键技术问题及解决过程
1.攻克静电技术应用关，获得了静电喷雾器较理想应用方案。
首先，项目组进行静电喷雾试验，取得了关键的数据。图为完成样机在无静电喷雾与静电喷雾试验时的对比效果图。可见，无静电喷雾时试验纸正面有雾滴覆盖，但比静电喷雾的密度要低，而无静电喷雾时纸片反面则没有雾滴，而静电喷雾的纸片反面雾滴密度与正面相差无几。这充分说明静电喷雾的效果是明显的，可以事半功倍。
图 静电喷雾对比效果图
但要成功应用静电技术于背负式喷雾器，在静电的传输与喷雾器各部件的匹配上，尚须进一步开发研究。为此，项目组成员对静电发生的多种方式和对国内静电元件进行研究，并在进行试验的基础上，找到了比较符合背负式机要求的静电装置的技术参数，在此基础上进行了电气线路的设计，改造了输液系统和喷头等部件，完成了用于背负式的静电喷雾器试验机。随后在大量喷雾试验中，不断调整电气系统、输液系统和喷头之间的匹配参数，使产生的静电电场、雾滴大小、雾滴吸附逐步达到了理想的效果，由此获得了背负式静电喷雾器较理想应用方案。
2.攻克静电技术控制关，保证静电喷雾器稳定工作。
静电喷雾试验机做出之后，在试验中，发生了静电时有时无的奇怪现象，甚至一时似无规律可寻。对此，项目组通过上百次试验反复观察，充分认识到静电放电在固体绝缘物、固体导电物与液体三者之间的作用，终于找出了原因，攻克了工作部件材质、电气线路布局等关键，解决了静电时有时无的问题，使静电在喷雾器上得到了有效的控制，一旦开机喷雾器就能稳定地喷出的带静电的雾滴。
3.攻克静电喷雾器的安全关。
当静电发生器产生15～25千伏电压时，其电流仅是微安级电流，不会对人体造成任何伤害。但是，实际用在喷雾器上会有出现漏电情况。因为静电不同于强电，任何绝缘体都不能阻止静电荷的积累，即静电微小的电荷可以分布在任何绝缘体的表面，一旦积累到一定强度，将使操作者产生轻微的电击感，使操作者引起惊恐。在工业设备中该问题较易解决，但要在小型移动的喷雾器上应用，就是一个极大的难点。
项目组运用理论及实际经验，通过无数次的试验，终于攻克了这一难关，利用零位电极技术，使静电喷雾器不使人有麻电感，保证所喷出的农药不会被操作者吸附。
4.攻克喷雾器重量关，保证了静电喷雾在背负式机上的应用。
一般静电喷雾设备使用的电瓶做为电源来驱动电机和产生静电，我们想能不能用目前较先进的聚合物锂电池代替电瓶，课题组通过调研和大量的计算，并进行了一些试验，反复修改喷雾器静电系统和电气系统的方案，这一构想最终获得成功。因为锂电池重量较轻，加上机器药液泵与配套电机重量的减轻，使整个机器的净重比同容量传统机减轻将近一半。为防止过量充电，研究人员还与电池厂商技术人员一起改进设计了过充电保护器，使卫生防疫人员能放心使用。该电池可反复充电500次，xx满足卫生防疫人员的使用需要。
除上述解决的关键技术问题外，在研发过程中，课题组成员还针对产品的操作可靠、方便以及外形美观等方面，进行了优化设计。如对作业时始终握在手中的喷枪枪柄，设计了药液截止阀的联动装置，保证了静电喷雾的有效控制，并充分注意到人操作的舒适性；喷枪部件可方便搁挂在药桶上，以防止喷雾器不在喷雾时喷头的损坏；针对人体背负的要求，设计了适合人体背负的药桶曲面形状，为此多次与模具加工、塑料成型部门的技术人员一起试验，攻克了一些难关，保证了药桶的壁厚均匀、桶口密封等要求，使整机的外形也较为美观。
六.主要研究成果
卫生防疫喷雾器利用转盘式喷淋形式，产生弥雾式喷淋，利用高压静电技术，使喷洒药液雾滴带有电荷，吸附到带有异种电位的被喷淋物上，达到如下效果：
1.药液雾滴带有同种电荷而相互排斥，加强了雾化效果，增大了吸附能力；
2.药液雾滴在静电场作用下的环抱效应，使药液受体不仅表面覆盖均匀，而且能深达隐蔽部位和腹背面；
3.由于不同电位的吸附作用，药液与目标的吸附力强，易发挥药液作用；
4.药液微小的带电颗粒空中滞留时间长，对空气中的xx和飞虫杀灭效果好；
5.达到同等药效，可节省药液40-70％；
6.减轻环境污染，环保效果好。
七.推广应用与社会经济效益分析
1.向全国检验检疫系统推广使用。截至2005年底，全国共有对外开放的一类口岸253个，还有大量的内地口岸（如：直通式监管点、出口加工区、保税物流园等二类口岸）。2005年，我国港口货物吞吐量和集装箱吞吐量分别达到49.1亿吨和7580万标准箱，连续3年位居世界{dy}。大量的进出口货物和大面积的口岸环境包涵着更多的xx除虫需求，需要更科学、更先进、xxx的xx除虫设备。本项目的研发得到了国家质检局卫生司主管处室及江苏省局主管处室的大力支持和鼓励，为研发的顺利开展和今后的成果转化奠定了坚实的基础。
2.向医疗卫生系统推广。由于该静电喷雾器xx处理的靶目标性明确，可提高医院xx场所、处理废弃物的效率和环境安全，因此会受到欢迎。
3.向农业植保系统推广。在该项目的基础上，开发各种容量的喷雾器，以满足各种生境的农业植保xx除虫要求。
4.向卫生处理企业推广。追求高效、节能、省时是卫生处理企业的目标，该静电喷雾器正好迎合了他们的需求，因此具有乐于使用的现实可能性。
八.结语
卫生防疫静电喷雾器经近两年样机的研发、试验、试用，成功攻克了静电技术在背负式喷雾器上的应用关、控制关、安全关和重量关，主要性能要求经测试均达到了预定要求，具有高效、省药、省水、环保、节能和省工、省费、省力等特点，是现有背负式喷雾器的换代产品，其技术达到了国内{lx1}水平，填补了国内小型背负式静电喷雾器在国境口岸卫生防疫处理上应用研究的空白。
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