一种水分子簇氢键活化反应器及一种活化水分子簇氢键的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水的处理，具体涉及一种水分子簇氢键活化反应器及一种活化水分子簇氢键的方法。
【背景技术】
[0002]水分子结构的电荷中心不重叠，在氧原子上电子云密度相对较大显负性，两个氢原子则显正电性，水分子表现为强极性分子。水分子间可形成氢键，有相互吸引的趋势。这样一个水分子就可以通过氢键与多个水分子相互作用，形成“水簇(Water Cluster) ”。1969年《Nature》杂志报道了水分子簇的四面体构型。2002年《Science》杂志报道加州大学柏克莱分校用扫描隧道电子显微镜观察到了结晶六环水。2004年《科学》杂志报道了耶鲁大学等观测到稳定的纳米级结构的分子簇水。
[0003]大数目的水分子结合在一起形成的簇结构给水分子科学的研宄带来了很大困难，并且大数目的水分子结合形成簇结构使水分子活性大大降低，对生物体的生命活动也带来一定困扰，因此有必要提供一种能够提高水分子簇中的氢键活性的方法及装置，以助于形成小的水分子簇结构。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种水分子簇氢键活化反应器及一种活化水分子簇氢键的方法。所述水分子簇氢键活化反应器简单实用，可以提高水分子簇中的氢键活性，有助于形成小的水分子簇结构。所述水分子簇氢键的活化方法简单易操作。
[0005]本发明第一方面提供了一种水分子簇氢键活化反应器，包括水蒸气生成器、高压氢气生成器、反应腔、储气池和真空泵，所述水蒸气发生器上设有第一出气口，所述第一出气口通过第一管道与所述反应腔连通，所述第一管道上设有第一气阀，所述高压氢气生成器设有第二出气口，所述第二出气口通过第二管道与所述反应腔连通，所述第二管道上设有第二气阀，所述反应腔上设有第三出气口，所述第三出气口通过第三管道与所述储气池连通，所述第三管道上设有第三气阀，所述真空泵设置在所述反应腔上，用于为所述反应腔提供真空环境；所述储气池上设有第四出气口，所述第四出气口与一出口管道连通，所述出口管道上设有第四气阀。
[0006]优选地，所述第二管道上设有氢气压力表，用于实时监控高压氢气生成器第二出气口的氢气压力值。
[0007]优选地，所述反应腔上设有一压力表，用于实时监控所述反应腔内的压力值。
[0008]优选地，所述高压氢气生成器可以为现有的设备，具体地可以为高压氢气气瓶、电解产氢装置或烃裂解产氢装置。
[0009]优选地，所述水蒸气生成器可以为现有的设备，具体地可以为电加热产水蒸气装置。
[0010]所述储气池的出口管道可以连接其他实验设备，用于研宄氢气对水分子簇大小的影响。
[0011]所述水蒸气生成器可以产生水蒸气，用于提供水分子簇。
[0012]所述高压氢气生成器可以产生高压氢气，用于提供氢键活化剂。
[0013]所述反应腔用于提供水蒸气和氢气的反应空间。
[0014]所述储气池用于存储氢键被活化后的水分子簇。
[0015]所述真空泵用于提供所需真空环境。
[0016]本发明提供的水分子簇氢键活化反应器，水蒸气发生器的第一出气口与反应腔通过第一管道连通，第一管道上装有第一气阀，第一气阀可以控制第一管道的开合。水蒸气通过第一管道进入反应腔。高压氢气发生器可以提供所需高压氢气，高压氢气发生器的第二出气口与反应腔通过第二管道连通，高压氢气通过第二管道进入反应腔，第二管道上装有第二气阀，可以控制第二管道的开合。高压氢气发生器的第二出气口处装有氢气压力表，可以实时监控高压氢气生成器出气口的氢气压力值。在反应腔内，高压氢气与水蒸气发生激烈碰撞，活化氢键。反应腔装有压力表，可以实时监控反应腔内的压力值。反应腔的第三出气口与储气池通过第三管道连通，第三管道上装有第三气阀，可以控制第三管道的开合。活化后的水蒸气通过第三管道进入储气池。储气池出气口设有出口管道，出口管道上设有第四气阀，可以控制出口管道的开合。反应腔上设有真空泵，在氢气和水蒸气碰撞之前，先将反应腔抽真空，排除了其他气体的干扰。
[0017]在高压氢气环境下，构成氢键的水分子中的氧原子外层电子易与氢气分子结合，形成新的氢键，而氢气分子对氢键的控制能力比水分子簇强，因此与氢气分子结合构成氢键的水分子易于从水分子大簇结构脱离，形成小的水分子簇结构，从而达到提高水分子簇氢键活性的目的。得到的活化后的水分子簇可以储存在储气池备用。
[0018]本发明第二方面提供了利用第一方面所述的水分子簇氢键活化反应器活化水分子簇氢键的方法，包括以下步骤:
[0019]将所述水蒸气生成器中的水蒸气通过第一管道进入反应腔，将所述高压氢气生成器中的氢气通过第二管道进入反应腔，所述水蒸气和所述氢气在所述反应腔中进行碰撞，所述氢气活化水分子簇中的氢键，得到活化后的水分子簇，将所述活化后的水分子簇置于储气池中备用。
[0020]优选地，所述高压氢气生成器释放出的氢气的压力为4个大气压。
[0021]优选地，所述氢气的纯度大于99.5%。
[0022]优选地，所述水蒸气和所述氢气进行垂直碰撞。
[0023]优选地，在所述水蒸气和所述氢气碰撞前，对所述反应腔抽真空半个小时。
[0024]综上，本发明有益效果包括以下几个方面:
[0025](I)本发明提供的水分子簇氢键活化反应器装置简单实用，通过将高压氢气和水蒸气碰撞，大大提高水分子簇中的氢键活性，促使水分子大簇形成水分子小簇结构。
[0026](2)本发明提供的水分子簇氢键的活化方法简单易操作，可以提高水分子簇中的氢键活性。
【附图说明】
[0027]图1为水分子簇氢键活化反应器的示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和