CN114917778A - 一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置及发泡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,包括T形混合管、液体腔室和气体腔室,T形混合管包括腔室连接管和出料管,腔室连接管上有混料阀门,出料管上设置有出料控制阀门,所述液体腔室和液体腔室内设置有活塞,液体腔室上设有带有进料控制阀门的进液管,气体腔室上还设有带有进气控制阀门的进气管;另外,本发明还提供了一种制备高稳定泡沫的发泡方法,该方法将泡沫液和空气在装置内压缩发泡。本发明通过T形混合管连接液体腔室和气体腔室,在泡沫液与气体混料后,只需在任一腔室内即可进行发泡,使气液固充分混合,生成细腻均匀稳定的泡沫,持续发泡,发泡能力强,稳定性高,发泡效率高。
Description
技术领域
本发明属于消防发泡技术领域,具体涉及一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置及发泡方法。
背景技术
水成膜泡沫(AFFF)灭火剂是国际上公认的扑救大规模露天火灾最为有效的灭火技术。然而,传统AFFF的核心组分长链氟碳表面活性剂被证实具有严重的环境危害问题。因此,开发新型泡沫灭火剂是当务之急。近年来,研究人员用短链氟碳代替长链氟碳表面活性剂开发环保型泡沫灭火剂。然而,新开发的环保型消防泡沫的稳定性较传统AFFF弱。许多研究表明加入纳米颗粒和高分子聚合物可以提高消防泡沫的稳定性,但是目前现有的发泡装置多为吸入式与压缩空气式发泡,用于制备粘度较大或高粘度的高稳定泡沫发泡会出现混合效果不佳,甚至容易发生堵管现象,且制备此类泡沫需要较大的机械能,以上都是现有泡沫制备装置所不具有的。
因此,针对这一现状,需要研制出一种能满足高稳定泡沫的发泡装置以及发泡的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置。该装置通过T形混合管连接的液体腔室和气体腔室组成,使液体腔室和气体腔室连接为一个整体,且在液体腔室和气体腔室中均安装活塞,结构简单,在泡沫液与气体混料后,只需在任一腔室内即可进行发泡,无需单独设置发泡室,气体和泡沫液在活塞的推拉作用下,使得泡沫液和气体的接触面积变大,两者间的接触、混合更均匀,产生的泡沫尺寸均匀且细腻,发泡效率高,泡沫稳定性高,发泡倍数可控,泡沫流量可控,能满足持续发泡。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,该发泡装置包括由T形混合管连接的液体腔室和气体腔室,所述T形混合管包括连接液体腔室和气体腔室的腔室连接管和与腔室连接管连接的出料管,所述腔室连接管上安装有混料阀门,所述出料管上设置有出料控制阀门,所述液体腔室内设置有在液体腔室内运动的活塞,所述液体腔室上还设有带有进料控制阀门的进液管,所述气体腔室内设置有在气体腔室内运动的活塞,所述气体腔室上还设有带有进气控制阀门的进气管。
上述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述混料阀门安装在腔室连接管上出料管与气体腔室之间的位置。
上述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述进料控制阀门、进气控制阀门和出料控制阀门为带有流量计的单向阀门。
上述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述进液管设置于液体腔室的上部,所述进气管设置于气体腔室的上部。
上述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述出料管设置于连接管的下部。
另外,本发明还提供了一种利用发泡装置制备高稳定泡沫的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和气体,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出。
本发明根据所需产品配制泡沫液,并将泡沫液注入供给装置,根据不同的使用需求配制不同种类的泡沫液,适用范围广,本发明通过供给装置分别将泡沫液和空气分别输送至液体腔室和气体腔室,当泡沫液与气体完全输送完成后关闭进气控制阀门、进料控制阀门和出料控制阀门,打开混料阀门,之后往复推动活塞,活塞在动力装置施加力的作用下,一个活塞进另一个活塞出,往复推拉气体与泡沫液,往复推拉能够让气体与泡沫液更加充分混合接触,为体系提供足够的机械能,使粘度较大的发泡液也能够充分发泡,得到连续均匀的泡沫流体,使得气体与泡沫液充分混和生成泡沫,在液体腔室中得到高稳定泡沫,关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;本发明根据实际发泡量的需求,对下述参数进行调整,包括推拉压力、拉力、次数及时间等,推拉速度保持匀速,气体腔室和液体腔室的容积尺寸不做特定要求,只需保证两个腔室的尺寸、形状一致,根据实际需求精准控制发泡过程中各项参数,使用生成的泡沫分布均匀。
上述的方法,其特征在于,步骤一中所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:纳米颗粒1%~20%、表面活性剂1%~30%和余量水;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:高分子聚合物不小于0.01%、表面活性剂1%~30%和余量水;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:泡沫灭火剂3%或6%和余量水。但不仅限于此,所有具有发泡能力的物质均可,该步骤的特点为所述发泡的物质种类多、组合多、应用范围广。
上述的方法,其特征在于,步骤三中所述高稳定泡沫的发泡倍数为2倍~20倍。通过进液管的进料控制阀门和进气管的进气控制阀门将配制好的泡沫液和气体按所需比例分别输送至液体腔室和气体腔室,发泡倍数可控为2~20倍,该步骤的特点为可精准控制发泡倍数。
上述的方法,其特征在于,步骤三中所述高稳定泡沫的25%析液时间能够达到5h以上,半衰期能够达到一周以上,生命周期能够达到3个月以上。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明通过T形混合管连接的液体腔室和气体腔室,使液体腔室和气体腔室连接为一个整体,且在液体腔室和气体腔室中均安装活塞,在泡沫液与气体混料后,只需在任一腔室内即可进行发泡,无需单独设置发泡室,气体和泡沫液在活塞的推拉作用下,使得泡沫液和气体的接触面积变大,两者间的接触、混合更均匀,生成的泡沫尺寸均匀且细腻,且能持续发泡,成泡效果强,发泡效率高,发泡倍数高,泡沫流量可控,泡沫稳定性高。
2、本发明进料口与进气口上设置有流量控制单向阀,可满足控制气液比且能够防止泡沫逆流,其结构简单,使用方便。
3、本发明根据所需产品配制泡沫液,并将泡沫液注入供给装置,根据不同的使用需求配制不同种类的泡沫液,适用范围广。
4、本发明通过供给装置分别将泡沫液和空气分别输送至液体腔室和气体腔室,当泡沫液与气体完全输送完成后关闭进气控制阀门、进料控制阀门和出料控制阀门,打开混料阀门,之后往复推动活塞,活塞在动力装置施加力的作用下,推拉气体与泡沫液,使得气体与泡沫液充分混和生成泡沫,在液体腔室中得到高稳定泡沫,关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出,使用方便,生成的泡沫尺寸均匀。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明制备高稳定泡沫的发泡装置的结构示意图。
附图标记说明:
1—T形混合管; 1-1—腔室连接管; 1-2—混料阀门;
1-3—出料管; 1-4—出料控制阀门; 2—液体腔室;
2-1—进液管; 2-2—进料控制阀门; 3—气体腔室;
3-1—进气管; 3-2—进气控制阀门; 4—活塞。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,本发明的制备高稳定泡沫的发泡装置包括由T形混合管1连接的液体腔室2和气体腔室3,所述T形混合管1包括连接液体腔室2和气体腔室3的腔室连接管1-1和与腔室连接管1-1连接的出料管1-3,所述腔室连接管1-1上安装有混料阀门1-2,所述出料管1-3上设置有出料控制阀门1-4,所述液体腔室2内设置有在液体腔室2内运动的活塞4,所述液体腔室2上还设有带有进料控制阀门2-2的进液管2-1,所述气体腔室3内设置有在气体腔室3内运动的活塞4,所述气体腔室3上还设有带有进气控制阀门3-2的进气管3-1。
需要说明的是,通过T形混合管1连接的液体腔室2和气体腔室3,使液体腔室2和气体腔室3连接为一个整体,在泡沫液与气体混料后,只需在任一腔室内即可进行发泡,无需单独设置发泡室,结构简单。
需要说明的是,T形混合管1包括连接液体腔室2和气体腔室3的腔室连接管1-1和与腔室连接管1-1连接的出料管1-3,通过腔室连接管1-1将液体腔室2和气体腔室3连接为整体,使之可以进行气体和泡沫液交换进行发泡,通过出料管1-3将混合后的泡沫输送至所需设备,通过在腔室连接管1-1上安装有混料阀门1-2,在泡沫液与气体混料发泡时打开,使液体腔室2和气体腔室3连通进行混料,并在出料管1-3上设置有出料控制阀门1-4,在混料时关闭,防止原料溢出,在混料结束后打开出料控制阀门1-4,通过活塞4压缩进行出料。
需要说明的是,液体腔室2内设置有在液体腔室2内运动的活塞4,通过设置活塞4对液体腔室2内的原料进行推拉,推拉气体与泡沫液,使之充分混合发泡生成泡沫,且最终生成的泡沫处于液体腔室2中,并在发泡完成后将得到的泡沫材料送出发泡装置,液体腔室2上还设有带有进料控制阀门2-2的进液管2-1,通过带有进料控制阀门2-2的进液管2-1控制进料量,保证了制备的高稳定泡沫的性能;气体腔室3内设置有在气体腔室3内运动的活塞4,将气体腔室3内的气体推入液体腔室2进行发泡,气体腔室3上还设有带有进气控制阀门3-2的进气管3-1,通过带有进气控制阀门3-2的进气管3-1控制进气量,保证了制备的高稳定泡沫的性能。
本实施例中混料阀门1-2安装在腔室连接管1-1上出料管1-3与气体腔室3之间的位置。实际使用时,关闭进气控制阀门3-2、进料控制阀门2-2、出料控制阀门1-4,打开混料阀门1-2,活塞4在动力装置施加力的作用下,推拉气体与泡沫液,使得气体与泡沫液充分混和生成泡沫,且最终生成的泡沫处于液体腔室2中,无需单独设置混料室。
本实施例中进料控制阀门2-2、进气控制阀门3-2和出料控制阀门1-4为带有流量计的单向阀门。通过带有流量计控制出料和进料量,精确控制发泡反应,保证了制备的高稳定泡沫的性能。
本实施例中进液管2-1设置于液体腔室2的上部,所述进气管3-1设置于气体腔室3的上部。通过将进液管2-1设置于液体腔室2的上部,在进料时使原料通过重力作用进入液体腔室2,进料方便。
本实施例中出料管1-3设置于连接管的下部。通过将出料管1-3设置于连接管的下部,在出料时泡沫通过重力作用更容易进行出料。
实施例2
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:亲水型SiO2纳米颗粒10%、碳氢型表面活性剂APG08105 %、碳氢型表面活性剂SLG 5%和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为3倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间能够达到3h,半衰期达到1周,生命周期达到3个月。
实施例3
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:亲水型SiO2纳米颗粒1%、碳氢型表面活性剂APG0810 15%、碳氢型表面活性剂SLG 15%和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为2倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间达到0.5h,半衰期达到48h,生命周期达到10天。
实施例4
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:亲水型SiO2纳米颗粒20%、碳氢型表面活性剂APG0810 0.5%、碳氢型表面活性剂SLG 0.5%和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为2倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间能够达到5h以上,半衰期达到1周以上,生命周期达到3个月以上。
实施例5
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:高分子聚合物黄原胶0.02%、碳氢型表面活性剂APG0810 0.5%、碳氢型表面活性剂SLG 0.5%和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为10倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间达到1h,半衰期达到10小时,生命周期达到3天。
实施例6
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:高分子聚合物黄原胶0.05%、碳氢型表面活性剂APG0810 5%、碳氢型表面活性剂SLG 5%和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为15倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间达到5h,半衰期达到3天,生命周期达到1个月。
实施例7
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:高分子聚合物黄原胶0.10%、碳氢型表面活性剂APG0810 15%、碳氢型表面活性剂SLG 15%和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为20倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间达到5h,半衰期达到1周,生命周期达到2个月。
实施例8
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:3%水成膜泡沫灭火剂浓缩液和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为5倍。
经检测,本实施例得到的泡沫的25%析液时间达到0.1h,半衰期达到3h,生命周期达到48h。
实施例9
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:6%水成膜泡沫灭火剂浓缩液和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述泡沫的发泡倍数为15倍。
经检测,本实施例得到的泡沫的25%析液时间达到0.1h,半衰期达到3h,生命周期达到36h。
实施例10
本实施例包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:1%水成膜泡沫灭火剂浓缩液和余量水;
步骤二、将发泡装置的进液管和进气管与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室和气体腔室分别输送步骤一中配制的泡沫液和空气,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门、进料控制阀门、出料控制阀门关闭,然后打开混料阀门,之后往复推动活塞,在液体腔室中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门,打开出料控制阀门,推动活塞使高稳定泡沫从连接管下端的出料管排出;所述高稳定泡沫的发泡倍数为15倍。
经检测,本实施例得到的高稳定泡沫的25%析液时间达到0.1h,半衰期达到3h,生命周期达到48h。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,该发泡装置包括由T形混合管(1)连接的液体腔室(2)和气体腔室(3),所述T形混合管(1)包括连接液体腔室(2)和气体腔室(3)的腔室连接管(1-1)和与腔室连接管(1-1)连接的出料管(1-3),所述腔室连接管(1-1)上安装有混料阀门(1-2),所述出料管(1-3)上设置有出料控制阀门(1-4),所述液体腔室(2)内设置有在液体腔室(2)内运动的活塞(4),所述液体腔室(2)上还设有带有进料控制阀门(2-2)的进液管(2-1),所述气体腔室(3)内设置有在气体腔室(3)内运动的活塞(4),所述气体腔室(3)上还设有带有进气控制阀门(3-2)的进气管(3-1)。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述混料阀门(1-2)安装在腔室连接管(1-1)上出料管(1-3)与气体腔室(3)之间的位置。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述进料控制阀门(2-2)、进气控制阀门(3-2)和出料控制阀门(1-4)为带有流量计的单向阀门。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述进液管(2-1)设置于液体腔室(2)的上部,所述进气管(3-1)设置于气体腔室(3)的上部。
5.根据权利要求1所述的一种用于制备高稳定泡沫的发泡装置,其特征在于,所述出料管(1-3)设置于连接管的下部。
6.一种利用如权利要求1-5中任一权利要求所述的发泡装置制备高稳定泡沫的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、配制泡沫液,然后将泡沫液注入供给装置;
步骤二、将发泡装置的进液管(2-1)和进气管(3-1)与步骤一中得到的供给装置连接,然后通过供给装置向发泡装置的液体腔室(2)和气体腔室(3)分别输送步骤一中配制的泡沫液和气体,得到待发泡装置;
步骤三、将步骤二中得到的发泡装置中的进气控制阀门(3-2)、进料控制阀门(2-2)、出料控制阀门(1-4)关闭,然后打开混料阀门(1-2),之后往复推动活塞(4),在液体腔室(2)中得到高稳定泡沫,再关闭混料阀门(1-2),打开出料控制阀门(1-4),推动活塞(4)使高稳定泡沫从连接管下端的出料管(1-3)排出。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一中所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:纳米颗粒1%~20%、表面活性剂1%~30%和余量水;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:高分子聚合物不小于0.01%、表面活性剂1%~30%和余量水;所述泡沫液通过以下质量浓度的成分组成:泡沫灭火剂1%~6%和余量水。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤三中所述高稳定泡沫的发泡倍数为2倍~20倍。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤三中所述高稳定泡沫的25%析液时间能够达到5h以上,半衰期能够达到一周以上,生命周期能够达到3个月以上。
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