曹愛(ài)娟

摘要：現(xiàn)行高中化學(xué)教材簡(jiǎn)要介紹了靜電沉降器原理，而一般學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室都不具備靜電沉降器等設(shè)備。為了便于教學(xué)，開(kāi)展了試制簡(jiǎn)易靜電沉降器的工作。利用可樂(lè)瓶、鐵桶、具支試管、靜電感應(yīng)起電機(jī)、兩用打氣筒等器材，成功制作了簡(jiǎn)易的靜電沉降器。經(jīng)使用發(fā)現(xiàn)，該裝置能有效地吸收點(diǎn)燃的蚊香、香煙等物品生成的煙霧中的微小顆粒，課堂演示效果很好，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)靜電除塵的原理和方法以及在治理環(huán)境污染方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：靜電除塵；簡(jiǎn)易沉降器；演示實(shí)驗(yàn)；教具制作

文章編號(hào)：1005–6629（2015）8–0058–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，霧霾天氣越來(lái)越多，霧霾天氣嚴(yán)重地影響著人們的生活和健康。霧霾是由微小水滴和微小顆粒懸浮物擴(kuò)散到空氣中形成的。霧霾中的霧是微小水滴，對(duì)人體不會(huì)造成影響，但霧霾中的霾是懸浮的顆粒物，吸入到人體中會(huì)對(duì)人體肺部及其呼吸系統(tǒng)造成傷害。為了防止懸浮顆粒物進(jìn)入大氣，可以將混有懸浮顆粒物的氣體通過(guò)靜電沉降器進(jìn)行處理?，F(xiàn)行高中化學(xué)教材[1]中，為了說(shuō)明在工業(yè)生產(chǎn)中減少懸浮顆粒物在空氣中的排放量，介紹了靜電沉降器原理，但沒(méi)有說(shuō)明具體的制作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到抽象，難以理解。為此，我們利用可樂(lè)瓶、鐵桶、具支試管、靜電感應(yīng)起電機(jī)、兩用打氣筒等器材，制作了簡(jiǎn)單靜電沉降器模擬裝置[2]，取得了較好的演示效果，現(xiàn)將其制作方法介紹如下。

1 除塵原理

靜電沉降器中正、負(fù)極之間有很強(qiáng)的電場(chǎng)，空氣中的氣體分子被強(qiáng)電場(chǎng)電離[3]，成為電子和正離子，正離子被吸附到負(fù)極（8號(hào)鐵條）上，得到電子，又成為分子。電子在向著正極（鐵桶內(nèi)壁）運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，遇到空氣中的懸浮顆粒物，使懸浮顆粒物帶負(fù)電，吸附到正極（鐵桶內(nèi)壁）上，最后在重力作用下落入下面灰斗中，粉塵聚集較多時(shí)，通過(guò)打開(kāi)灰斗閥門(mén)（瓶蓋）將其回收。

2 實(shí)驗(yàn)材料

可樂(lè)瓶（維生素飲料瓶，凈含量600mL）2個(gè)、鐵桶（“六個(gè)核桃”飲料桶）1個(gè)、兩用打氣筒（高中物理實(shí)驗(yàn)室備有）1個(gè)、具支試管（2×18cm）1支、靜電感應(yīng)起電機(jī)（如圖1所示，高中物理實(shí)驗(yàn)室備有）、8號(hào)鐵條（長(zhǎng)20cm）1根、導(dǎo)線2根、直角玻璃管2根、乳膠管（長(zhǎng)4cm、30cm）各1段、木條（1×1.5×5cm）1個(gè)、板牙1個(gè)、螺絲母2個(gè)、鋼鋸1把、蚊香（長(zhǎng)5cm）1條、剪刀1把、4號(hào)橡膠塞1個(gè)、電烙鐵1把、打孔器1套、火柴1盒、焊錫、紗布條、透明膠帶等

3 儀器制作與組裝

3.1 可樂(lè)瓶去底和打孔

取2個(gè)可樂(lè)瓶，用剪刀剪去瓶底，剩下高為12cm的無(wú)底可樂(lè)瓶（如圖2所示），在其中的一個(gè)無(wú)底可樂(lè)瓶頸部的兩側(cè)用打孔器打出直徑分別為1cm、0.2cm的小孔（如圖3所示）。

3.2 鐵桶去底

取1個(gè)“六個(gè)核桃”的空飲料桶，將其上底全部剪掉、下底剪去大部，在圓底直徑相對(duì)的部位分別保留2條鐵片（簡(jiǎn)稱卡片，如圖4所示）。

3.3 木塊的加工

取1塊木條，用小鋼鋸鋸成與鐵桶直徑相當(dāng)?shù)哪緱l，用手搖鉆在中間打一個(gè)直徑為0.3cm的透孔（如圖5所示）。

3.4 鐵絲套扣

取1根8號(hào)鐵條（長(zhǎng)20cm），在一端的0～8cm范圍內(nèi)用板牙套上螺絲扣，從上端旋入一個(gè)螺絲母至螺絲桿下端（距上端8cm處）。

3.5 裝配鐵桶

取帶卡片鐵桶，將加工后的木條從鐵桶的下端放入后恰好被鐵桶上方的卡片卡住，將帶螺絲母的鐵條從鐵桶下端穿過(guò)木條的中央小孔。在鐵桶下方用電烙鐵焊接上一根導(dǎo)線。最后用紗布條在鐵桶的上方外側(cè)纏繞三周（如圖6所示）。

3.6 加工橡膠塞

取一個(gè)4號(hào)橡膠塞，在中央位置用打孔器打出一個(gè)0.3cm的小孔；在中央小孔的一旁再打出一個(gè)0.4cm的小孔，并在其中插入一個(gè)直角玻璃管。

3.7 組裝沉降器

取一個(gè)去底的可樂(lè)瓶（如圖2所示），從下端放進(jìn)裝配好的鐵桶；在瓶口處塞上帶有直角玻璃管的橡膠塞，使鐵條的上端穿過(guò)橡膠塞中央的小孔，用螺絲母將橡膠塞固定在可樂(lè)瓶上（如圖7所示）；在其下端套上一個(gè)帶蓋和兩個(gè)小孔的無(wú)底可樂(lè)瓶（如圖3所示）并使導(dǎo)線穿過(guò)右側(cè)的小孔（直徑0.2cm），用透明膠帶將兩個(gè)無(wú)底可樂(lè)瓶粘接在一起（如圖8所示）；取1段乳膠管，將具支試管的支管與橡膠塞上的直角玻璃管連接好后，再用透明膠帶將上方的可樂(lè)瓶與具支試管固定在一起。在具支試管的管口裝上帶有直角玻璃管的橡膠塞，用30cm長(zhǎng)的乳膠管將玻璃管、兩用打氣筒連接在一起；鐵桶下端的導(dǎo)線與感應(yīng)起電機(jī)的正極相連接，8號(hào)鐵條上的導(dǎo)線與感應(yīng)起電機(jī)的負(fù)極相連接（如圖9所示）。

4 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖9所示。

5 實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)象

5.1 無(wú)除塵效果

點(diǎn)燃蚊香或香煙后，用兩用打氣筒抽氣，可觀察到蚊香燃燒產(chǎn)生的煙被吸入到沉降器內(nèi)，且煙道（具支試管）內(nèi)充滿帶灰塵的氣體，說(shuō)明氣體中懸浮顆粒沒(méi)有被沉降。

5.2 有除塵效果

搖動(dòng)感應(yīng)起電機(jī)2分鐘后并繼續(xù)保持勻速搖動(dòng)，點(diǎn)燃蚊香或香煙，用兩用打氣筒吸入氣體，可觀察到蚊香或香煙燃燒產(chǎn)生的煙被吸入到可樂(lè)瓶?jī)?nèi)，且在煙道（具支試管）內(nèi)消失，說(shuō)明灰塵顆粒在靜電作用下發(fā)生沉降，吸附在鐵桶的內(nèi)壁上。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，讓感應(yīng)起電機(jī)正、負(fù)極相互接觸放電，取下鐵桶讓學(xué)生觀察其內(nèi)壁，可發(fā)現(xiàn)，原本光亮的鐵桶內(nèi)壁已經(jīng)變黃，說(shuō)明煙霧中的微小顆粒物被吸附在鐵桶內(nèi)壁上了。

6 實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及意義

該簡(jiǎn)易裝置取材容易，現(xiàn)象明顯，制成后可長(zhǎng)期多次使用。利用該裝置進(jìn)行演示不僅能使學(xué)生學(xué)會(huì)靜電除塵的原理和方法，而且可使學(xué)生真實(shí)地感受到煙塵中微小顆粒物的存在，從而加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，充分認(rèn)識(shí)到減少和消除環(huán)境污染的重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)與生活（第1版）[M].南京：江蘇教育出版社，2004：6.

[2]宋艷芝.制作靜電應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三則[J].物理教師，1996，（10）：21～22.

[3]人民教育出版社物理室編.全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書(shū)·物理（必修加選修）（第二冊(cè)）（第1版）[M].北京：人民教育出版社，2003：141.