人工催化剂.ppt

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1、人工影响天气的催化剂人工影响天气的催化剂人工冰核人工冰核无机类人工冰核：碘化银无机类人工冰核：碘化银,碘化铅碘化铅,硫化硫化铜铜有机类人工冰核：介乙醛，乙酰丙酮铜，有机类人工冰核：介乙醛，乙酰丙酮铜，邻苯二甲酸酐（苯酐），间苯三酚邻苯二甲酸酐（苯酐），间苯三酚生物制品：假生物制品：假单胞菌单胞菌Snomax纳米冰核纳米冰核无机人工冰核成冰性能无机人工冰核成冰性能表表物质物质晶晶形形晶格常数晶格常数溶解度溶解度(g/L)不同模式核化温度阈值不同模式核化温度阈值a(nm)b(nm)接触接触冻结冻结凝结凝结冻结冻结凝凝华华浸润浸润冻结冻结冰冰六方体六方体0.4520.736-AgI六方体六方体0.4

2、520.7498*10-5-3-5-4-8-13-16PbI2三方体三方体0.4540.6860.4-6-7-15-CuS六方体六方体0.3801.6430.03-6-13-16碘化银碘化银（AgI）性质：性质：碘化银碘化银(AgIAgI)一种淡黄色无味的粉一种淡黄色无味的粉末末，遇光后变黑，用作照相中的感光乳遇光后变黑，用作照相中的感光乳剂、人工降雨和药品，尤用作抗菌药，剂、人工降雨和药品，尤用作抗菌药，摩尔质量摩尔质量234.79234.79，熔点，熔点552552CC，沸点沸点1506C1506C，密度密度5.685.68 10103 3kg/mkg/m3 3,难溶于水，难溶于水，易溶于

3、氨水。在易溶于氨水。在600C600C以上气化，以上气化，1000C1000C以上升华。小于以上升华。小于1 1m mm m AgIAgI成核性较高。成核性较高。碘化银冰核的制备方法碘化银冰核的制备方法燃烧法燃烧法 直接燃烧、溶液燃烧、焰剂燃烧直接燃烧、溶液燃烧、焰剂燃烧爆炸法爆炸法直接燃烧直接燃烧将将AgI直接放置于坩埚内加热到直接放置于坩埚内加热到1000C以上，以上，其蒸气在空气中冷凝成其蒸气在空气中冷凝成1m mm左右的气溶胶左右的气溶胶颗粒。颗粒。溶液燃烧溶液燃烧将将AgIAgI溶解于溶剂中（通常用丙酮），喷射溶解于溶剂中（通常用丙酮），喷射到火焰中，温度可达到到火焰中，温度可达到9

4、00-1000900-1000CC以上，以上，AgIAgI及其分散溶剂气化后在空气中冷凝的颗及其分散溶剂气化后在空气中冷凝的颗粒达到粒达到23-30nm23-30nm，成核率更高成核率更高。人工影响天气作业中常用地面燃烧炉在山区人工影响天气作业中常用地面燃烧炉在山区迎风坡面使用。飞机作业受限制较大迎风坡面使用。飞机作业受限制较大。焰剂燃烧焰剂燃烧将将AgIAgI与固体燃料混合添加氧化剂和粘合剂与固体燃料混合添加氧化剂和粘合剂制成固体火焰燃烧剂。通电加热点燃后可自制成固体火焰燃烧剂。通电加热点燃后可自行燃烧。美国使用碘酸银行燃烧。美国使用碘酸银(AgIO(AgIO3 3)，燃烧时燃烧时释放释放出

5、出O O2 2助燃。助燃。焰剂燃烧主要在飞机上使用，也可以用火箭焰剂燃烧主要在飞机上使用，也可以用火箭弹携带射入云中。其特点是方便、快速、安弹携带射入云中。其特点是方便、快速、安全。但燃烧速度无法控制。性能与配方关系全。但燃烧速度无法控制。性能与配方关系很大，故成核率差异很大很大，故成核率差异很大。爆炸爆炸法法将将AgIAgI与与TNTTNT炸药火红磷、氯酸钾混合制备炸药火红磷、氯酸钾混合制备成催化剂炸药，用炮弹或火箭携带打入云成催化剂炸药，用炮弹或火箭携带打入云中，用延时引信引爆。中，用延时引信引爆。“三七三七”高炮用人高炮用人影炮弹。影炮弹。爆炸法特点是分散性很好弹成核率较低，爆炸法特点是

6、分散性很好弹成核率较低，一般用于基层防雹增雨作业。一般用于基层防雹增雨作业。碘化铅碘化铅碘化铅碘化铅(PbI(PbI2 2)为亮黄色粉末，摩尔质量为亮黄色粉末，摩尔质量461.0461.0，密度，密度6.16kg/m6.16kg/m3 3，熔点熔点402402CC，-10C-10C时的时的成核率约成核率约10101212/g/g。碘化铅与碘化银的结构、性碘化铅与碘化银的结构、性质相近，也可以用作人工冰核。质相近，也可以用作人工冰核。金属铅对人体有害，前苏联曾经使用过，目前金属铅对人体有害，前苏联曾经使用过，目前极少使用极少使用。硫化铜硫化硫化铜铜(CuSCuS)为黑色粉末，摩尔质量为黑色粉末，

7、摩尔质量95.695.6，-10-10CC时的成核率约时的成核率约10101111/g/g。也可以用作人也可以用作人工冰核。工冰核。有一定的毒性，前苏联曾经使用过。有一定的毒性，前苏联曾经使用过。致冷剂云中直接播洒制冷剂，造成云中局部迅速降云中直接播洒制冷剂，造成云中局部迅速降温，促使过冷水滴自发核化冻结和触发自然温，促使过冷水滴自发核化冻结和触发自然冰核活化成冰，促进云中产生更多的冰晶。冰核活化成冰，促进云中产生更多的冰晶。干冰：干冰：固态二氧化碳的简称固态二氧化碳的简称液氮：液氮：惰性气体，制氧的副产品惰性气体，制氧的副产品液态丙烷：液态丙烷：化工制品，具有可燃性化工制品，具有可燃性干冰气

8、态气态的的COCO2 2临界温度为临界温度为3131CC，临界压强为临界压强为7373大大气压；三相点温度为气压；三相点温度为-56.6C-56.6C，三相点压强为三相点压强为5.285.28大气压。升华潜热大气压。升华潜热2.7362.736 10105 5J/kg.J/kg.气态气态COCO2 2在在室温室温20C20C时时5252个大气压下变为液态，个大气压下变为液态，减压后温度剧烈降低至减压后温度剧烈降低至-56.6C-56.6C，成固态雪花成固态雪花状，并在状，并在1 1个大气压保温条件下可以维持很长个大气压保温条件下可以维持很长时间，平衡温度为时间，平衡温度为-78.2C-78.2

9、C。干冰云顶播撒量一般为干冰云顶播撒量一般为0.1-1kg/km,0.1-1kg/km,采用直径采用直径5-10mm5-10mm干冰丸在干冰丸在-10C-10C以上高度层播撒。以上高度层播撒。液氮密度密度805kg/m805kg/m3 3，气化温度为气化温度为-195.8-195.8CC，在高在高压条件下液化。在分离氧气之前分离出的惰压条件下液化。在分离氧气之前分离出的惰性气体。气化潜热性气体。气化潜热9.969.96 10104 4 J/kgJ/kg。液氮消雾技术与喷口的关系非常密切。通常液氮消雾技术与喷口的关系非常密切。通常在地面消雾作业，飞机播撒也有。在地面消雾作业，飞机播撒也有。200

10、02000年北京首都国际机场冬季消雾试验取得年北京首都国际机场冬季消雾试验取得成功。成功。液态丙烷液态丙烷丙烷的凝固温度为丙烷的凝固温度为-187.1-187.1CC，常压下的常压下的沸点为沸点为-44.5C-44.5C，-15C-15C时的气化潜热为时的气化潜热为3.943.94 10105 5 J/kg.J/kg.成核温度较高且成核率成核温度较高且成核率随温度变化较小，易于分散，播散方便。随温度变化较小，易于分散，播散方便。因易燃，飞机播撒不使用。常用作地面因易燃，飞机播撒不使用。常用作地面消冷雾催化剂。消冷雾催化剂。19801980年第年第1414届冬季奥运会期间，南斯拉届冬季奥运会期间

11、，南斯拉夫消雾取得成功。夫消雾取得成功。吸湿性吸湿性巨核巨核用于暖云催化的催化剂为吸湿性巨核。用于暖云催化的催化剂为吸湿性巨核。氯化钠、氯化钙、硝酸铵及尿素。氯化钠、氯化钙、硝酸铵及尿素。人工影响天气催化工具人工影响天气催化工具飞机飞机地面发生器地面发生器火箭火箭高炮高炮飞机飞机机动性强，携载能力强，作业部位比较好控制。机动性强，携载能力强，作业部位比较好控制。但受天气及飞行规则限制，有时不易满足要求但受天气及飞行规则限制，有时不易满足要求。地面发生器地面发生器在地形云作业中，无需运载工具，在迎风在地形云作业中，无需运载工具，在迎风坡地面设置人工燃烧炉，很方便地将冰核坡地面设置人工燃烧炉，很方

12、便地将冰核送入云中上升气流中。送入云中上升气流中。在山区经常使用这种方法。在山区经常使用这种方法。Effective LocationSt;AgIprecipitation:20 minutes;Above cloud base V=10 m/s=600 m/min;below cloud base V=5 m/sRaindrop from cloud base to ground:8 minutesThen:Effective Location is 12 km apart.机载发生器机载发生器机载燃烧器受飞行条例限制较少使用。尤机载燃烧器受飞行条例限制较少使用。尤其是丙酮燃烧器，即使使用也

13、是在飞机外其是丙酮燃烧器，即使使用也是在飞机外侧悬挂安装。侧悬挂安装。机载焰弹机载焰弹机载焰弹发射方便，使用安全，机架安装和机载焰弹发射方便，使用安全，机架安装和飞机改装也不复杂。飞机改装也不复杂。吸湿性催化焰弹由于吸湿性催化剂易于粘结难于提供最佳粒子由于吸湿性催化剂易于粘结难于提供最佳粒子谱，其腐蚀性对飞机运载播撒限制甚大，近年谱，其腐蚀性对飞机运载播撒限制甚大，近年来研制了吸湿性催化焰弹，基于牛皮纸厂排放来研制了吸湿性催化焰弹，基于牛皮纸厂排放的吸湿性污染微粒强化云中碰并过程增大下游的吸湿性污染微粒强化云中碰并过程增大下游地区自然降水的统计分析，其焰剂配方模拟造地区自然降水的统计分析，其焰

14、剂配方模拟造纸厂排放的吸湿性核纸厂排放的吸湿性核，影响的云为大的暖性底影响的云为大的暖性底多单体，上升气流多单体，上升气流8-9m/s8-9m/s，云中过冷水含量较云中过冷水含量较丰，足以使云滴迅速增长。丰，足以使云滴迅速增长。吸湿性催化吸湿性催化焰弹焰弹吸湿性催化焰弹主要是使云滴浓度减小，吸湿性催化焰弹主要是使云滴浓度减小，谱加宽，使之从大陆性云向海泽陛云转化，谱加宽，使之从大陆性云向海泽陛云转化，促进碰并，还诱发凝结一冻结机制，并由促进碰并，还诱发凝结一冻结机制，并由潜热潜热(凝结、冻结凝结、冻结)再分布产生动力效应，再分布产生动力效应，甚至促进冰晶繁生。甚至促进冰晶繁生。火箭最大射程高度火箭最大射程高度 8,000 米米.每发火箭含每发火箭含 8 克克 AgI，可产生约，可产生约 1011个冰核个冰核（在温度为（在温度为-4oC条件下）。条件下）。火箭火箭我国生产的人影火箭不下我国生产的人影火箭不下7-8种。种。高炮高炮使用使用“37”高炮，我国生产的三种人影炮高炮，我国生产的三种人影炮弹：弹：83型、型、JD-89型、型、92型。型。高炮最大射程高度高炮最大射程高度 6,000 米米.每发炮弹含每发炮弹含 1-4 克克 AgI，可产生，可产生 10104 1010 个冰核个冰核（在温度为（在温度为-4oC条件下）。条件下）。