第一篇：粉體工業(yè)靜電防護(hù)技術(shù)

粉體工業(yè)靜電防護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展 引言

隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)粉塵、粉末和顆粒狀物質(zhì)的粉體工業(yè)迅猛發(fā)展。改革開放二十多年來，我國粉體工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，發(fā)展速度前所未有。以石油化工行業(yè)聚烯烴粉體生產(chǎn)為例，1982 年全國年產(chǎn)量不足100 萬噸，1989 年則突破了200 萬噸大關(guān)，1996 年年產(chǎn)量達(dá)到320 萬噸;近年來，我國合成樹脂和塑料年產(chǎn)量仍然保持20 %的增長速度。如煤炭、冶金、紡織、糧食等其他行業(yè)涉及粉體工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模亦以年產(chǎn)量增長速度超過15 %的態(tài)勢呈規(guī)?；l(fā)展趨勢。與此同時(shí)，粉體工業(yè)生產(chǎn)中引起的爆炸和燃燒事故也迅速增多。如哈爾濱亞麻廠粉塵爆炸事故，廣東新港糧食儲倉粉體爆炸事故均發(fā)生在20 世紀(jì)80 年代初期.據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，粉體爆炸與燃燒事故越來越頻繁。以粉塵爆炸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料為例，我國自1960 年至1989 年30 年間，發(fā)生粉塵爆炸次數(shù)按年代百分比的分布為: 1960年至1969 年占總數(shù)的9。37 %，1970 年至1979 年占總數(shù)的3。13 %，1980 年至1989 年占總數(shù)的87.50 %，此數(shù)據(jù)充分表明，粉體事故與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模之間有著密切的聯(lián)系，同時(shí)說明了粉體防災(zāi)技術(shù)研究的意義與作用。上述粉體災(zāi)害事故和其發(fā)展態(tài)勢引起了人們的極大關(guān)注，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定造成了較大的影響，我國政府和有關(guān)行業(yè)主管部門及相關(guān)的研究單位對此類災(zāi)害事故高度重視[1，3 ]。這些因素對促進(jìn)和加強(qiáng)我國粉體工業(yè)防災(zāi)技術(shù)研究工作，對防粉體災(zāi)害技術(shù)的應(yīng)用推廣和進(jìn)一步落實(shí)企業(yè)的專項(xiàng)整改與治理措施等方面都起到了積極的推動作用.統(tǒng)計(jì)資料顯示，粉體工業(yè)災(zāi)害事故與粉體靜電密切相關(guān)[1 —4]。從一組引起粉體災(zāi)害事故(粉塵爆炸)的點(diǎn)火源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)百分比分析可知: 由熱表面引爆的占38。71 %，由明火引爆的占32。26 %，靜電與電氣火花引爆的占16。13 %，其他因素引爆的占12。90 %。由可見，在粉體工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于靜電與電氣火花引起粉塵爆炸事故的比例是比較大的，其中靜電的危害已到了必須引起人們高度重視的程度。事實(shí)上，在人類現(xiàn)代生產(chǎn)和生活活動中，靜電存在的范圍很廣。靜電在給我們帶來極大便利的同時(shí)(如靜電復(fù)印、靜電除塵、靜電噴涂、靜電成像、靜電生物效應(yīng)和納米材料制備等)，也給人類社會帶來了各種各樣的麻煩甚至引發(fā)災(zāi)難性事故。正因?yàn)殪o電事故遍及礦業(yè)、冶金、石油化工、紡織、醫(yī)藥、糧食加工與儲運(yùn)、交通運(yùn)輸、航天航空、通訊與軍工等行業(yè)，所以對靜電災(zāi)害與防護(hù)技術(shù)的研究一直是現(xiàn)代社會關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一 在眾多的靜電研究課題中，由于粉體靜電災(zāi)害問題涉及專業(yè)面廣，致災(zāi)過程復(fù)雜，模擬實(shí)驗(yàn)難度大，費(fèi)用高等原因，所以相對于現(xiàn)代靜電研究的其他領(lǐng)域而言，粉體靜電災(zāi)害的研究在其起電機(jī)理、致災(zāi)條件和防范對策等方面相對滯后。雖粉體靜電防災(zāi)領(lǐng)域需要研究解決的問題很多，但自20 世紀(jì)50 年代以來，這方面的研究進(jìn)展一直不大，其研究水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于液體防靜電災(zāi)害等技術(shù)研究，與實(shí)際要求存在較大的差距。然而從Maurer(1979 年)報(bào)道了粉體大料倉堆表面放電現(xiàn)象之后，以瑞士Ci2ba 公司和英國南開普敦大學(xué)為中心，在國際上迅速形成了一個(gè)以粉體工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際尺度的粉體靜電放電問題為研究對象的研究熱點(diǎn)，并進(jìn)一步提出了一些與生產(chǎn)過程密切相關(guān)的防靜電規(guī)范或建議。與此同時(shí)，德國、瑞士、挪威、波蘭及前蘇聯(lián)等歐洲防爆委員會成員國，以及我國、日本、美國等國的相關(guān)部門和研究單位，也相繼開展了超細(xì)粉塵和非標(biāo)準(zhǔn)條件下的燃燒與爆炸實(shí)驗(yàn)，靜電場分析計(jì)算及體起電、放電等理論與實(shí)驗(yàn)研究工作。這些研究工作極大地豐富了人們對粉體靜電 危險(xiǎn)性的認(rèn)識，特別是與工業(yè)控制和安全評價(jià)有關(guān)的粉體靜電研究結(jié)果，對粉體工業(yè)安全生產(chǎn)具有十分重要的意義和指導(dǎo)作用 2 粉體靜電災(zāi)害概況 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中的粉體是粉塵、粉末及顆粒狀物質(zhì)的總稱。一般而言，我們將粒徑d > 0.5mm的物質(zhì)稱作顆粒;將粒徑d 在100μm和0。5mm之間的物質(zhì)稱作粉末;將粒徑d < 100μm的物質(zhì)稱作粉塵，此類物質(zhì)基本上具有正常狀態(tài)下在空氣中飄揚(yáng)的特征。統(tǒng)計(jì)與實(shí)驗(yàn)資料表明，可燃性粉塵大多數(shù)屬易燃易爆物質(zhì)，其燃爆事故占粉體災(zāi)害事故的60 %以上，粉塵本身的靜電放電火花即可成為其點(diǎn)火源?？扇夹苑勰┡c顆粒雖然能燃燒，但是一般難以形成爆炸性混合物，然而其靜電放電或熱表面等危險(xiǎn)因素可能成為可燃?xì)?、可燃粉塵及其雜混合物等易燃易爆物質(zhì)的點(diǎn)火源。對于非可燃性粉體而言，其靜電危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在這類物質(zhì)的靜電放電火花可能成為生產(chǎn)過程中其他易燃易爆物質(zhì)的點(diǎn)火源[2，4]。粉末與顆粒粉體粒徑較大，在生產(chǎn)過程中單個(gè)粒子的帶電量也大。在一定的條件下，聚合物粉體大料倉中可能發(fā)生堆表面放電和傳播型刷形放電，此類靜電放電的放電能量大，足可以點(diǎn)燃一般的可燃粉塵。大多數(shù)粉塵中固體物質(zhì)的粒徑約為1 —100μm，含分子數(shù)為104 —106，因此小而輕且比表面積大。帶靜電的粉塵可漂浮于空氣中，也極易吸附在物體表面上。漂浮的帶電粉塵的災(zāi)害可以產(chǎn)生閃電狀靜電放電，如火山噴發(fā)時(shí)可經(jīng)?？吹降幕鹕交曳蹓m閃電;大氣中懸浮的塵埃使大氣能見度大為降低，容易引起各類交通事故。帶電粉塵的吸附性亦有較大的危害，粉塵吸附在植物的葉面和干上會影響其生長，給人類的農(nóng)業(yè)、林果業(yè)生產(chǎn)等造成損失;金屬表面的粉塵可促使其加速腐蝕;粉塵的沉降或吸附使各種建筑物遭受污染、腐蝕加速，使許多傳感器中毒、失效，使諸如集成電路等高精細(xì)材料、器件無法制造和使用，可以導(dǎo)致機(jī)器停運(yùn)、電路短路等事故。如此種種，關(guān)于粉體靜電的危害不勝枚舉，而其中最具破壞性和災(zāi)難性的就是粉塵爆炸，它會造成突發(fā)的、一次性損失嚴(yán)重的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等事故.德國自1940 年起的50 年間，與靜電相關(guān)的重大粉體爆炸事故有斗式提升機(jī)滑槽中燕麥糠爆炸，碾碎機(jī)內(nèi)的制粉半成品爆炸，斗式提升機(jī)滑槽中高粱(含粉塵多)爆炸，斗式提升機(jī)中高粱粒爆炸和粉體料倉中高分子聚合物爆炸。據(jù)日本勞動省產(chǎn)業(yè)安全技術(shù)研究所對1952 年至1975 年期間日本所發(fā)生的177 起損失較為嚴(yán)重的粉塵爆炸事故點(diǎn)火源的調(diào)查分析可知，最多的點(diǎn)火原因是機(jī)件或裝置中的金屬異物摩擦撞擊而引起的熱表面和撞擊火花(37起)，其次就是靜電引起的放電火花(29 起)。因此，引起粉體爆炸的原因與靜電放電有一定的聯(lián)系.料倉燃爆事故統(tǒng)計(jì)資料可知，這40 起粉體料倉燃爆事故的點(diǎn)火源，基本可以認(rèn)定是粉體自身的靜電放電火花。事實(shí)上有關(guān)高分子聚合粉體的靜電危險(xiǎn)性研究，尤其是粉體氣力輸送和粉體大料倉的防靜電危害問題是近二十年來國際范圍內(nèi)靜電防災(zāi)研究領(lǐng)域中的熱門課題之一。聚合物粉體絕緣程度很高，生產(chǎn)過程中粉體的起電量可達(dá)104 C/ kg，靜電泄漏緩慢，生產(chǎn)過程中的粉體往往會積聚很高的電荷。這種靜電的積聚會給粉體生產(chǎn)帶來兩類危害:一類是帶電粉體粒子之間，粒子與管壁、容器之間的靜電力作用，給生產(chǎn)帶來各種障礙與危害;另一類是電荷的積累能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的靜電場，從而導(dǎo)致各種類型的靜電放電發(fā)生，或引起火災(zāi)和爆炸事故，或引起人體電擊事故而導(dǎo)致二次事故發(fā)生.粉體靜電危險(xiǎn)性評價(jià)方法研究發(fā)展

概況

通過對靜電放電火花實(shí)際點(diǎn)燃危險(xiǎn)性量化分析研究，近年來已經(jīng)取得了可用于對粉體實(shí)際生產(chǎn)過程中的靜電危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評價(jià)的研究結(jié)果。建立在靜電點(diǎn)燃現(xiàn)實(shí)危險(xiǎn)性基礎(chǔ)上的靜電放電火花點(diǎn)燃危險(xiǎn)性的量化分析理論，相關(guān)的靜電參數(shù)測試方法，生產(chǎn)工藝過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)取樣和評價(jià)技術(shù)，促使粉體善，有關(guān)研究和管理部門已經(jīng)將相關(guān)研究結(jié)果應(yīng)用于具體的生產(chǎn)實(shí)際

3.1 粉體起電機(jī)理研究

粉體是特殊狀態(tài)下的固體物質(zhì)，其靜電起電過程遵循固體的接觸起電規(guī)律。目前，人們對金屬-金屬、金屬-半導(dǎo)體的接觸起電機(jī)理研究結(jié)果已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化水平的要求。然而對于高分子聚合物材料的起電機(jī)理研究而言，由于聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及起電機(jī)理性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性不好等原因，對其起電機(jī)理性的研究方法尚在不斷的完善之中[8]。然而，對于粉體工業(yè)生產(chǎn)中粉體氣力輸送的粉體靜電起電問題，人們結(jié)合兩相流動力學(xué)理論、電介質(zhì)物理學(xué)、粒子介質(zhì)之間的相互作用等理論研究，年來已經(jīng)分析總結(jié)出了一些可用于實(shí)際分析的有關(guān)粉體起電的半經(jīng)驗(yàn)公式[9，10]。

3.2 粉體靜電參數(shù)測試技術(shù)

有關(guān)粉體狀物質(zhì)的靜電參數(shù)(電阻率ρ、介電常數(shù)ε、電位U、電場強(qiáng)度E 及電荷密度q 等)的實(shí)驗(yàn)室測量，從理論分析到測試方法都比較成熟，有些測試方法和具備防爆條件的測量儀表也已經(jīng)直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)場所的粉體靜電參數(shù)的數(shù)據(jù)測試[11，12]。近年來，人們可以在工尺度的大型粉體模擬裝置上設(shè)置粉體靜電試驗(yàn)，方便、高效地測試粉體靜電參數(shù)，便利開發(fā)、試用防粉體靜電災(zāi)害的技術(shù)和產(chǎn)品，這為進(jìn)一步深入研究與解決粉體靜電問題提供了實(shí)驗(yàn)手段上的保證。相關(guān)科研單位研究開發(fā)的非接觸式管道粉體靜電電荷密度測量儀，在完善防爆設(shè)計(jì)后即可應(yīng)用于粉體工業(yè)輸送與儲運(yùn)系統(tǒng)的粉體靜電監(jiān)測[13]。粉體、聚合物電荷空間分布的測量方法研究也有了較好的研究結(jié)果。幾十年來，人們已經(jīng)積累了大量的有關(guān)粉體方面的靜電參數(shù)，從相關(guān)的基本靜電參數(shù)到實(shí)際生產(chǎn)中不同性質(zhì)的粉體起電參數(shù)都比較全面.3.3 粉體起電、放電特性(包括輻射場)研究

人們在小、中、大型粉體靜電模擬實(shí)驗(yàn)裝置上，尤其是工業(yè)尺度的粉體模擬試驗(yàn)裝置上成功地模擬了電暈放電、刷形放電、火花放電、堆表面放電及傳播型刷形放電等典型的粉體生產(chǎn)中存在的靜電放電現(xiàn)象，使有關(guān)粉體的靜電危險(xiǎn)性研究水平上了一個(gè)大的臺階[14，15]。在這些極為有效的試驗(yàn)設(shè)備上，人們成功地測定了粉體的起電量，研究了粉體的起電特性，綜合研究了粉體料倉的粉體電荷密度、荷質(zhì)比、放電電荷轉(zhuǎn)移量、料倉內(nèi)的電勢分布與電場強(qiáng)度的分布特點(diǎn)、粉體放電間隔特點(diǎn)、放電信號頻率等對于粉體靜電危險(xiǎn)性評估有重要價(jià)值的相關(guān)物理量[7，16，17]。通過大量的靜電放電測試試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)、研究、探討和總結(jié)了粉體工業(yè)生產(chǎn)中可能發(fā)生的不同類型靜電放電的輻射場特性，其試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)為粉體工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場檢測與監(jiān)測儀表的電磁兼容性設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的數(shù)據(jù);同時(shí)結(jié)合氣體等介質(zhì)的擊穿理論，建立了典型的靜電放電理論模型

3.4 可燃物質(zhì)的燃爆特性研究

自20 世紀(jì)80 年代中、后期起，標(biāo)準(zhǔn)條件下(標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品、標(biāo)準(zhǔn)測試條件)可燃粉體、可燃?xì)鈨x器，已經(jīng)基本上達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)化。所以有關(guān)可燃物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的最小點(diǎn)火能、爆炸極限、最小點(diǎn)燃溫度、最大實(shí)驗(yàn)安全間隙、自燃溫度、閃點(diǎn)、極限氧濃度等數(shù)據(jù)，基本上都可以從標(biāo)準(zhǔn)出版物上引用。近年來，有關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和非標(biāo)準(zhǔn)條件下的可燃物質(zhì)燃爆參數(shù)研究，人們從實(shí)驗(yàn)和理論分析兩方面作了不少的工作[19，24，33]。非標(biāo)準(zhǔn)粒徑粉塵最小點(diǎn)火能與粉塵中位粒徑的關(guān)系，雜混合物最小點(diǎn)火能與可燃?xì)怏w濃度的關(guān)系，粉塵最小點(diǎn)火能與溫度的關(guān)系，負(fù)壓條件下可燃物爆炸極限的變化，高壓條件下可燃物自燃溫度的變化等對實(shí)際安全評價(jià)有重要意義的燃爆參數(shù)數(shù)據(jù)庫，也在積極完善之中.結(jié)合氣力兩相流動理論和燃燒反應(yīng)動力學(xué)理論，借鑒比較完善的可燃?xì)怏w燃燒理論，初步建立了粉塵、雜混合物(粉塵，可燃?xì)?燃燒理論分析模型

3.5 粉體靜電放電點(diǎn)燃特性研究

粉體靜電放電火花的火花時(shí)間特性和空間分布特征、形成放電的初始條件和放電電荷轉(zhuǎn)移量等點(diǎn)火源因素，可燃物質(zhì)的燃爆特性參數(shù)都對粉體靜電放電的實(shí)際點(diǎn)燃能力有影響。近年來，人們將研究重點(diǎn)放在粉體料倉內(nèi)粉體靜電放電的點(diǎn)燃能力研究上，但由于研究手段上的原因，只能將料倉內(nèi)的放電通過環(huán)形收集電極引出，在放電區(qū)以外的極隙內(nèi)做點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)。這樣由實(shí)驗(yàn)所得到的放電相當(dāng)能量Eeq，在一定程度上反映了粉體放電的點(diǎn)燃能力。實(shí)驗(yàn)與實(shí)際靜電點(diǎn)燃事例統(tǒng)計(jì)表明，粉體生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生靜電災(zāi)害的靜電放電形態(tài)和有效點(diǎn)燃能量Eef大致如下:(1)電暈放電的有效點(diǎn)燃能量不大于01025mJ;(2)普通的刷形放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)3mJ;(3)料倉粉體堆表面放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)10mJ;(4)人體放電單次電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)30mJ;(5)火花放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)1J;(6)傳播型刷形放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)10J。有關(guān)粉體靜電放

電實(shí)際點(diǎn)燃可燃物的過程研究，對于了解和研究放電火花的現(xiàn)實(shí)點(diǎn)燃能力是有重要意義的。結(jié)合介質(zhì)擊穿過程的放電物理學(xué)和燃燒學(xué)理論，關(guān)于氣體、粉塵的靜電放電火花點(diǎn)火模型理論和氣體、粉塵的點(diǎn)燃過程研究近年來也取得了一些較好的研究結(jié)果

3.6 粉體靜電放電危險(xiǎn)性評估與仿真模擬

有關(guān)粉體靜電放電危險(xiǎn)性研究主要側(cè)重于引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故的危險(xiǎn)性方面。對于規(guī)模一般都比較大的粉體生產(chǎn)而言，這種危險(xiǎn)性主要反映在火災(zāi)、爆炸事故的敏感性參數(shù)上，也就是可燃物被靜電放電火花引燃的特性上。這樣，由帶電粉體物質(zhì)的基本靜電參數(shù)、粉體量大小及邊界條件所確定的帶電粉體空間可能產(chǎn)生的靜電放電類型、靜電放電火花的點(diǎn)燃能力，結(jié)合產(chǎn)生靜電放電場所的可燃物燃爆特性，即可以定量評價(jià)粉體靜電放電的實(shí)際危險(xiǎn)性.通過研究典型靜電放電火花的實(shí)際點(diǎn)燃能力，對實(shí)際生產(chǎn)工藝過程中的靜電放電火花的點(diǎn)燃危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評價(jià)。靜電放電火花的放電相當(dāng)能量、放電火花空間分布范圍和放電火花持續(xù)時(shí)間，決定了靜電放電火花實(shí)際點(diǎn)燃可燃物的可能性大小，因此不同類型的靜電放電火花點(diǎn)燃可燃物的差異性很大.根據(jù)數(shù)據(jù)序列理論分析，引入靜電放電火花點(diǎn)火源序列和可燃物危險(xiǎn)性序列之間存在的關(guān)聯(lián)性，反映了靜電放

電火花點(diǎn)燃可燃物的危險(xiǎn)程度，可用于對靜電放電火花的實(shí)際點(diǎn)燃危險(xiǎn)性進(jìn)行量化評價(jià)。有關(guān)粉體的電荷弛豫理論和粉體靜電場分析模型研究以及電場仿真和計(jì)算分析，一直是靜電防災(zāi)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題。近年來由于粉體靜電檢測技術(shù)的發(fā)展，大力促進(jìn)和支持了粉體靜電仿真技術(shù)的研究，使得粉體靜電仿真技術(shù)研究成果離實(shí)用階段越來越近[7，24，25]。同時(shí)，有關(guān)粉體靜電模擬仿真的研究結(jié)果也彌補(bǔ)了實(shí)際粉體靜電測量技術(shù)的不足和現(xiàn)場測量場所的限制(如引入測量儀器對原靜電場的影響等)，可以幫助人們更詳細(xì)地了解帶電粉體空間的電場變化等情況.粉體防靜電災(zāi)害技術(shù)發(fā)展概況

粉體防靜電災(zāi)害技術(shù)的要點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)實(shí)用，根據(jù)危險(xiǎn)性定量評估的結(jié)果選用相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)是防災(zāi)減災(zāi)工作的根本內(nèi)容和努力方向。我們知道，粉體工業(yè)生產(chǎn)中可能產(chǎn)生靜電災(zāi)害的典型靜電放電類型有6 種:(1)電暈放電;(2)普通刷形放電;(3)料倉堆表面放電;(4)人體放電;(5)火花放電;(6)傳播型刷形放電。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些不同形態(tài)的放電形式點(diǎn)燃可燃物的能力大不相同。另一方面，可能存在于粉體工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的可燃物大多為可燃粉體(顆粒、粉末、粉塵)、可燃?xì)庖约八鼈兊碾s混合物，這些可燃物的被點(diǎn)燃性能差異也很大。所以，我們在研究開發(fā)防粉體靜電災(zāi)害技術(shù)的具體工作中，應(yīng)在粉體靜電危險(xiǎn)性合理分級的基礎(chǔ)上，遵從既科學(xué)合理、又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防災(zāi)減災(zāi)原則

4.1 粉體靜電危險(xiǎn)性分級方法

有關(guān)粉體靜電危險(xiǎn)性分級，有別于靜電危險(xiǎn)場所的分級。粉體危險(xiǎn)性分級的目的在于結(jié)合安全經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，為存在粉體靜電危險(xiǎn)性場所選用既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又科學(xué)合理的防靜電災(zāi)害措施提供科學(xué)依據(jù).這方面的工作可參照相關(guān)的靜電危險(xiǎn)場所分級方法[24，26，41，44]，以粉體靜電實(shí)際危險(xiǎn)性為基礎(chǔ)，結(jié)合粉體靜電可能造成的災(zāi)害程度作為分級依據(jù)來進(jìn)行

4.2 防粉體靜電災(zāi)害技術(shù)

粉體靜電防災(zāi)的應(yīng)用技術(shù)研究，目前從相關(guān)物體的靜電泄漏技術(shù)、粉體靜電消電技術(shù)、泄爆技術(shù)、阻爆與隔爆技術(shù)，到可燃物質(zhì)的惰化與抑爆技術(shù)等，基本上能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。但有時(shí)候由于片面追求經(jīng)濟(jì)效益等方面的原因，有些成熟的粉體靜電防災(zāi)技術(shù)并不能被粉體生產(chǎn)廠家所接受;或由于維護(hù)方面的原因，有些已選用的粉體靜電防災(zāi)設(shè)施，并未在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用;所以粉體靜電防災(zāi)技術(shù)的研究與開發(fā)任重道遠(yuǎn)，新技術(shù)的開發(fā)與已有技術(shù)的優(yōu)化，尚有很多工作要做。概括地說，有關(guān)粉體生產(chǎn)防靜電災(zāi)害應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā)，從控制危害源因素和防災(zāi)減災(zāi)作用的角度考慮，已經(jīng)形成了以下兩大類以降低粉體靜電危險(xiǎn)性為目的的工程應(yīng)用技術(shù)[27 —33]：一類是以控制粉體靜電起電量(改變接觸起電介質(zhì)的材料特性，采用粉體消電措施，采取防靜電涂層與合理接地加速靜電泄放等)、控制放電類型(如防止形成擊穿場強(qiáng)較大的絕緣層，避免產(chǎn)生能量大的傳播型刷形放電等)為目的所采用的技術(shù);另一類是以控制可燃物點(diǎn)燃特性(如加強(qiáng)通風(fēng)，可燃?xì)庵脫Q，控制切粒所形成的細(xì)微粉塵，注入惰性物質(zhì)等)為目標(biāo)而采取的技術(shù)措施。目前我國有關(guān)部門正在計(jì)劃制定有關(guān)的粉體防靜電災(zāi)害操作規(guī)程[34 —37]。值得注意的是，在特定條件下，由于粉體生產(chǎn)過程的工藝條件或環(huán)境條件的限制，粉體靜電放電火花有可能點(diǎn)燃、引爆可燃物質(zhì)，為了減緩災(zāi)害的破壞性，防止災(zāi)害的進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)采取防災(zāi)減災(zāi)措施。主要的應(yīng)用技術(shù)有阻爆、隔爆、泄爆和抑爆技術(shù)等，以及與之配套的可燃?xì)?、可燃粉塵的溫度和壓力等監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)。目前，靜電源監(jiān)測相結(jié)合的粉體靜電防爆減災(zāi)控制體系正在完善之中結(jié)束語

綜上所述，有關(guān)粉體靜電危險(xiǎn)性與防靜電災(zāi)害技術(shù)方面的研究工作涉及面廣、任務(wù)繁雜，難度較大。本文僅就其中的有關(guān)方面，結(jié)合作者近年來所做的有關(guān)具體研究工作，進(jìn)行了相關(guān)專題的調(diào)查研究與統(tǒng)計(jì)分析，介紹了粉體工業(yè)生產(chǎn)中的靜電危險(xiǎn)性分析方法與防靜電災(zāi)害技術(shù)的最新研究成果，有關(guān)研究結(jié)果近年來已經(jīng)陸續(xù)應(yīng)用于粉體工業(yè)的具體生產(chǎn)實(shí)際，解決了企業(yè)安全生產(chǎn)中的有關(guān)技術(shù)難題，取得了良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。作者希望有關(guān)粉體靜電測試研究方法、粉體靜電起電與放電研究方法、粉體靜電危險(xiǎn)性評價(jià)方法、粉體靜電危險(xiǎn)性分級理論與粉體防靜電災(zāi)害技術(shù)措施等重要研究結(jié)果，在今后的研究與具體應(yīng)用實(shí)踐工作中得到進(jìn)一步的完善、補(bǔ)充和檢驗(yàn)。

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第二篇：粉體總結(jié)

1、等面積球當(dāng)量徑—與顆粒同表面積的球的直徑；有助于描述粉末的成型過程及燒結(jié)過程，較適用于無氣孔和輕微粗糙度表面的顆粒體系

2、由不同大小的顆粒組成的集合體由不同大小的顆粒組成的集合體——多分散系統(tǒng)

3、體是研究微小顆粒的集合體。當(dāng)集合體顆粒大小相等或粉體是研究微小顆粒的集合體。當(dāng)集合體顆粒大小相等或近似相等——單分散系統(tǒng)

4、目：系指在篩面的25.4mm（1英寸）長度上開有的孔數(shù)。20－120目（900－125um)[目數(shù)/2.5]2=孔數(shù)/cm2

5、TEM觀察粉體的特點(diǎn)：能給出不同等效原理（如等面積圓、等效短徑等）的粒度分布。能觀察顆粒形貌。能直接觀察顆粒分散狀況、分體樣品的大致粒度范圍、是否存在低含量的大顆?；蛐☆w粒情況等等。

6、頻率分布曲線上的最高點(diǎn)是頻率的極大值，表示最多數(shù)量的顆粒，其對應(yīng)尺寸稱為最多數(shù)徑Dm（或眾數(shù)直徑，（或眾數(shù)直徑，modal diamater），其數(shù)量的多少可計(jì)算其面積。若曲線是關(guān)于Dm對稱，即符合正態(tài)分布(normal distribution),此時(shí)，Dm=平均粒徑 =Dmed（中位徑）median diameter

7、累積分布曲線與頻率分布曲線互為積分與微商的關(guān)系，若取同一橫坐標(biāo)，則累積分布曲線上各點(diǎn)斜率實(shí)際上，累積分布曲線與頻率分布曲線互為積分與微商的關(guān)系，若取同一橫坐標(biāo)，則累積分布曲線上各點(diǎn)斜率dR/dD，即為頻率分布曲線縱坐標(biāo)上相應(yīng)各點(diǎn)之值。，即為頻率分布曲線縱坐標(biāo)相應(yīng)各點(diǎn)之值。頻率分布曲線上任一點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示某粒徑頻率分布曲線上任一點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示某粒徑D為中心的顆粒在dD范圍內(nèi)占物料百分?jǐn)?shù)為范圍內(nèi)占物料百分?jǐn)?shù)為dR，在頻率分布曲線之下，粒徑為，在頻率分布曲線之下，粒徑為D以左所包含的面積占曲線以下所包含面積百分比即為累積百分?jǐn)?shù)以左所包含的面積占曲線以下所包含面積百分比即為累積百分?jǐn)?shù)R%。

8、累積分布——反映粒度變化不敏感，要求出斜率→粒度變化，斜率大，粒度變化大；但數(shù)量上反映較為明顯，從縱坐標(biāo)可以看出，計(jì)算方便，工業(yè)生產(chǎn)常用。頻率分布——反映頻率變化，是動態(tài)變化，顆粒組成的變化，但不表示數(shù)量（各粒級數(shù)量的多少要計(jì)算面積）。研究工作中常用的方法。

9、D50：一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%，D50也叫中位徑或中值粒徑。D50常用來表示粉體的平均粒度。D97：一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布數(shù)達(dá)到97%時(shí)所對應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占97%。D97常用來表示粉體粗端的粒度指標(biāo)。中位徑Dmed

10、定量描述粒子幾何形狀的方法：形狀指數(shù)（shape index）、形狀系數(shù)（shape factor）和粗糙度系數(shù)（roughness factorfactor）。單顆粒外形的幾何量的各種無因次組合稱為形狀指數(shù);形狀系數(shù)——在表示顆粒群性質(zhì)和現(xiàn)象的函數(shù)關(guān)系中，把與顆粒形狀有關(guān)的因數(shù)作為一個(gè)系數(shù)加以考慮；粗糙度系數(shù)反映顆粒表面微觀結(jié)構(gòu)

11、用透射電鏡可觀察納米粒子平均直徑或粒徑的分布，可以直接觀察顆粒是否團(tuán)聚，電鏡觀察法測量得到的是顆粒度而不是晶粒度．粗顆粒使用光學(xué)顯微鏡，SEM較TEM可觀察到更多關(guān)于顆粒形狀和表面結(jié)構(gòu)信息，立體感強(qiáng)些。X射線是測定晶粒度的最好方法（當(dāng)顆粒為單晶時(shí)，該法測得是顆粒度）對于混合多組分顆粒系統(tǒng)，由于組分密度不同，顆粒形狀不同，要測量顆粒的大小電鏡是較好的方法。

12、② 顆粒組成（顆粒分布）：?激光法, 光透射：重力沉降 > 1μm，離心沉降 > 0.01μm 13.TEM觀察法測量得到的是顆粒度而不是晶粒度。X射線衍射線寬法是測定晶粒度的最好方法。當(dāng)顆粒為單晶時(shí)，該法測得的是顆粒方法。當(dāng)顆粒為單晶時(shí)，該法測得的是顆粒度。當(dāng)顆粒為多晶時(shí)，該法測得的是組成單個(gè)顆粒的單個(gè)晶粒的平均晶粒度這種測量個(gè)顆粒的單個(gè)晶粒的平均晶粒度。這種測量法只適用于晶態(tài)的超微粉晶粒度的評估。實(shí)驗(yàn)表明晶粒度≤50時(shí)測量值與實(shí)際值驗(yàn)表明，晶粒度≤50nm時(shí)，測量值與實(shí)際值相近，反之，測量值往往小于實(shí)際值。

13、透氣法—不受微觀結(jié)構(gòu)變化的影響，由顆粒大小，聚集體狀態(tài)決定。只反映出外表面積不受微觀結(jié)構(gòu)變化的影響，由顆粒大小，聚集體狀態(tài)決定。只反映出外表面積的大?。?/p>

14、BET法—顆粒的總表面積：除包括顆粒大小，聚集體狀態(tài)外還包括了顆粒的裂紋溝槽聚集體狀態(tài)外，還包括了顆粒的裂紋，溝槽的內(nèi)表面，因此其數(shù)值較上法大的多

15、比表面積的測定范圍約為0.1-1000m2／g，以ZrO2粉料為例，顆粒尺寸測定范圍為lnm～l0μm．

16、UFP的制備方法：①長大法或者稱化學(xué)法或者造粒法，合成法——通過化學(xué)反應(yīng)或物相變化，從物質(zhì)的原子、離子或分子入手, 經(jīng)過成核和成長、收集兩階段；使顆粒在控制之下長大到要求的大小，這是使顆粒尺寸由小到大的制備方法——納米粉體的制備方法

②碎細(xì)法或者稱粉碎法、機(jī)械法——這種方法是通過對粗顆粒的粉碎，使其微細(xì)化從而成UFP。這是使顆粒尺寸由大變小的方法。是制備微米級顆粒的傳統(tǒng)粉碎法的延伸。顆粒粒徑在10～0.1μm范圍，以兩個(gè)數(shù)量級范圍內(nèi)的顆粒為對象——微米粉體制備 18單分散顆粒系統(tǒng)，其粒度分布呈正態(tài)分布

19振動磨制備的粉體粒度分布較窄、純度較高物料。振動磨除粉碎效率較高外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是物料在磨中翻動，從而使物料不易團(tuán)聚

20氣流粉碎機(jī)亦稱(高壓)氣流磨或噴射磨或流能磨，是常用的超細(xì)粉碎設(shè)備之一。高速氣流(300—500m／s)或過熱蒸汽(300-400℃)的能量，使顆粒相互產(chǎn)生沖擊、碰撞、摩擦而實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉碎的設(shè)備。降低入磨粒度，可得到平均粒徑1μm的產(chǎn)品。

21、隨著顆粒微細(xì)化，細(xì)小顆粒之間的吸附作用，例如范德華引力、靜電力、顆粒表面的水份附著力等；或者由于斷裂后在新表面上產(chǎn)生的剩余價(jià)鍵帶正或負(fù)電荷的結(jié)構(gòu)單元或化學(xué)游離基的作用，使小顆粒聚結(jié)或附聚而成為大顆粒

22、根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，把粉碎產(chǎn)品按某種粒度大小或不同種類顆粒進(jìn)行分選的操作過程稱為分級。方法：干法分級和濕法分級

23、顆粒分級可以避免團(tuán)聚

24、流體是空氣時(shí)稱為干式分級，利用水或者液體時(shí)則稱為濕式分級。

25、凡是通過擠壓、剪切、摩擦、磨剝、拉伸等作用對固體、液體、氣體施加機(jī)械能，誘發(fā)一系列的物理化學(xué)性質(zhì)的改變，稱之力化學(xué)，或機(jī)械力化學(xué)。

26、經(jīng)粉磨后物料活性有所提高的原因經(jīng)粉磨后，物料活性有所提高的原因是什么？

答：活性提高的主要因素——無定形化的作用；活性提高的次要因素——顆粒尺寸 變小比表面積增大

27、機(jī)械力誘發(fā)的一系列變化可用X射線衍射、差熱分析、紅外光譜、反氣相色譜法、溶解速度變化密度變化等進(jìn)行研究

28、助磨劑一般為表面活性物質(zhì)，具有降低比表面能和“楔入”粒子裂縫的作用。物料在細(xì)磨過程中，粒子逐步細(xì)化，比表面積增大，其表面因斷鍵而荷電，粒子相互吸附并出現(xiàn)團(tuán)聚使粉碎效率下降，加入少量助磨劑可以防止粒子團(tuán)聚，改善物料，流動性，從而提高 研磨效率，縮短研磨時(shí)間。

29、顆粒在比較弱的引力作用下結(jié)團(tuán)——附聚體；顆粒在比較強(qiáng)的化學(xué)鍵作用下結(jié)合為整體——聚結(jié)體

30、助磨劑作用機(jī)理：a.削弱固體顆粒強(qiáng)度——軟化劑。裂紋的存在、擴(kuò)展導(dǎo)致斷裂，助磨吸附在裂紋上平衡了裂紋表面的剩余價(jià)鍵及電荷，避免裂紋愈合，提高了物料的易碎性。b.防止顆粒并合聚結(jié)——分散劑。平衡了顆粒表面上的剩余價(jià)鍵，使顆粒之間的附聚力得到屏蔽，避免顆粒的聚結(jié),抑制粉碎逆過程，故有利于粉碎過程進(jìn)行。

第三篇：油品靜電產(chǎn)生機(jī)理及其防護(hù)技術(shù)

油品靜電產(chǎn)生機(jī)理及其防護(hù)技術(shù)

上海海事大學(xué),電磁場與微波技術(shù)專業(yè)

摘要：本文綜合國內(nèi)外有關(guān)石油靜電的研究成果，論述了油品在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸過程中靜電的起電機(jī)理，給出油品注入各類容器時(shí)靜電起電方程，指出氣相間放電現(xiàn)象及類型，最后討論了油品靜電隱患的一些防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：油品靜電起電機(jī)理；靜電起電方程；氣相間放電；防護(hù)措施

The Electrostatic Generation Mechanism and Protection Technology of Oil Abstract: This article comprehensive domestic and foreign oil electrostatic research results, discusses the generation mechanism of oil in the the progress of production, storage and transport.An equation of static electrification is presented for the oil injected into various types of containers, pointe out that the phenomenon and type of discharge phenomena and finally discusses some of the oil electrostatic hazard precautions.Key word: Electrostatic electrification mechanism;static electricity equation;gas phase discharge;preventive measure

0.引言

石油產(chǎn)品中，汽油、煤油、柴油屬于易燃油品，系非導(dǎo)電性物質(zhì)，其體積電阻通常在1011?1015??m范圍之內(nèi)。具有這樣高絕緣性的易燃油品，在其生產(chǎn)、貯運(yùn)、加注、使

用的諸工序中，極易產(chǎn)生靜電荷。由于靜電荷的釋放速度相當(dāng)慢，當(dāng)靜電荷積聚到一定程度時(shí)，便會產(chǎn)生靜電火花，點(diǎn)燃爆炸性混合氣，釀成重大的災(zāi)害事故。由于石油靜電問題，國際上油輪、油庫，汽車、油槽車等爆炸事故很多。我國石油系統(tǒng)，自1968年一1986年近20年間發(fā)生的靜電災(zāi)害事故就有18起之多[1]。本文將主要針對石油制品，探討其靜電產(chǎn)生機(jī)理以及防護(hù)措施。1.油品靜電起電機(jī)理

兩種物質(zhì)的相互摩擦是產(chǎn)生靜電的一種特殊方式，但不是唯一方式。除摩擦外，當(dāng)兩種不同物質(zhì)緊密接觸后再分離、物質(zhì)受熱或受壓、物質(zhì)發(fā)生電解或其他帶電體的感應(yīng)等，均可產(chǎn)生電荷。固—液相間、液—?dú)庀嚅g、互不相容液相之間由于流動、攪拌、沉降、過濾、沖刷、噴射、飛濺、劇烈晃動以及發(fā)泡等接觸分離的相對運(yùn)動，均會在介質(zhì)中產(chǎn)生靜電[2]。

帶電油品進(jìn)入油罐后，油品靜電通過靜電感應(yīng)將在油罐內(nèi)外兩壁產(chǎn)生感應(yīng)電荷，如圖1所示。如果油品帶正電，則在油罐內(nèi)壁產(chǎn)生大小與油品電荷相同、性質(zhì)相反的負(fù)電荷，油罐外壁產(chǎn)生正電荷，大小則根據(jù)油罐外壁絕緣性質(zhì)確定，若罐外壁與大地完全絕緣，則與油品內(nèi)電荷相等。油罐內(nèi)油品電荷和油罐內(nèi)壁電荷相互吸引束縛，若遇火花促發(fā)物，則會發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，油罐外壁為自由電荷，可以通過靜電接地直接導(dǎo)入大地。

圖1 油品進(jìn)罐后電荷分布

2.油品注入容器時(shí)靜電起電方程

油品屬非導(dǎo)電性液體.它的起電方式主要是摩擦分離起電.液體在起電的同時(shí)還伴有電荷的泄漏，其起電方程為[3]：

dQ??(Qs?Q)??Q

dt

（1）

式中Qs為不計(jì)泄漏時(shí)的飽和帶電量，?為起電系數(shù)，?為泄漏系數(shù)。在油品注入金屬容器時(shí)，存在三種泄漏途徑，可令泄漏系數(shù)；

???1??2??3，其中，?1為通過接地導(dǎo)線導(dǎo)向大地的?2為通過跨接導(dǎo)線導(dǎo)向周圍不等電位物體(比加輸油管)的泄漏系數(shù)；?3為通過空氣的泄漏系數(shù)，當(dāng)空氣擊穿時(shí)，泄漏表現(xiàn)為氣體放電形式。

3510?10 金屬容器是導(dǎo)體。人的阻抗在歐姆之間。對靜電而言，也相當(dāng)于導(dǎo)體(靜電導(dǎo)體)，其起電方式主要是感應(yīng)起電，應(yīng)滿足高斯定理：

Q??s???D?ds

（2）

????D其中為電位移矢量，J為體電流密度。以上(1)(2)兩式即為油品注入容器時(shí)的靜電起電方程。

對(1)式積分可得油品中電荷聚散規(guī)律為：

Q(t)?

????Qs(1?e?(???)t)?Qm(1?e?t/?)

（3）

Qm?式中????Qs為油品最大帶電量，??1??? 稱為弛豫時(shí)間。

Q?Q0且

考慮起電停止后未發(fā)生氣體放電時(shí)油品中電荷的泄漏過程，即

???3?0。在容器內(nèi)作包圍油品任一閉合面，泄漏電流：

因?yàn)?/p>

其中方程：

??dQI????j?ds?dts

（4）

????D??0?rE????

J??E

?0和?r分別為真空和相對介電系數(shù)，?為油品電導(dǎo)率。與(2)式聯(lián)立可得電荷泄漏

Q?Q0e?t/?

（5）

??

由于不同油品的1?2??（6）

?r值相差不大，而即使是同一種油品，由于雜質(zhì)含量不同，電導(dǎo)率?會有明顯差異，因此，?值幾乎完全由?決定。如對石油類制品，?8?15油品，電導(dǎo)率由10S/m至10S/m。

?r?2.0，從原油至精制3.油罐中氣相間的放電現(xiàn)象

當(dāng)儲罐內(nèi)的油品帶電時(shí)，就會對油品內(nèi)或儲罐內(nèi)的氣相空間產(chǎn)生電氣作用。這種電氣作用就是電場，其大小稱為電場強(qiáng)度。這種電場和磁鐵周圍的磁場作用相類似，能吸引較輕的物體，引起放電現(xiàn)象。通常氣相空間發(fā)生放電，會比油品內(nèi)放電更容易引起災(zāi)害。

研究表明，儲罐內(nèi)油品發(fā)生的放電，按放電的發(fā)光形式來分類，大致可分為電暈放電、刷形放電和火花放電三種[4]：

（1）電暈放電是在曲率半徑小的突起部份或棱角的地方發(fā)生的伴有微弱發(fā)光的放電，此種放電能量比較小，如圖2所示。（2）刷形放電是在形狀比較園滑的對置電極與帶電油面間發(fā)生的，并伴有蘭白色發(fā)光和破壞聲響的樹枝狀放電。此種放電不夠集中，所以在單位空間內(nèi)釋放的能量也較小，如圖3所示。（3）火花放電是在平滑形狀的對置電極和帶電油面之間的距離接近時(shí)發(fā)生的，伴有線狀強(qiáng)烈發(fā)光和破壞聲響的放電。此種放電在瞬間內(nèi)能量集中釋放，因而危險(xiǎn)性最大，如圖4所示。

圖2.電暈放電

圖3 刷形放電

圖4 火花放電

99%以上的能量在產(chǎn)生放電的氣相空間會變成為熱能而消耗掉。因此，氣相空間達(dá)到爆炸混合濃度時(shí)，由于熱能而使溫度上升，結(jié)果引起燃燒反應(yīng)，并發(fā)展到點(diǎn)火、爆炸，如果帶電油品的放電能量超過可燃性混合氣體的點(diǎn)火能量時(shí)，這種放電就會成為點(diǎn)火源，從而引起爆炸火災(zāi)。

4.油品靜電隱患的防護(hù)措施

減少靜電的產(chǎn)生，主要有以下幾方面措施：(1）控制流速

已知油品在管道流動所產(chǎn)生的電流和電荷密度的飽和值與油品流速的二次方成正比，可見控制流速是減少靜電產(chǎn)生的一種有效方法?？扇己鸵兹加推返碾娮杪矢鞑幌嗤?，而其允許流速與電阻率有十分密切的關(guān)系。因此，有的國家根據(jù)油品的電阻率限制允許流速，其推薦值如下[5]：電阻率 ??105??m時(shí)，允許流速?10m/ s；電阻率105????109??m時(shí)，允許流速 5m/ s；電阻率??109??m時(shí)，允許流速1.2m/ s 總之在確定流速時(shí)，不僅要考慮管道的直徑，還要考慮油品的性質(zhì) 所含雜質(zhì)的數(shù)量和成分，管道的材質(zhì)等各種因素的影響。

（2）控制加油方式

油罐從頂部噴濺裝油時(shí)，油品必然要沖擊罐內(nèi)油品，使靜電量急劇增加。如某廠對500m油罐試驗(yàn)時(shí)，將柴油以2.6m/ s的速度從頂部噴濺，5分鐘后，罐內(nèi)油面電位從190V升到7000V。若改用從罐底（流速相同）注油，油面電位下降到2000V。另外，頂部注油還會使油面電荷較為集中，容易發(fā)生靜電放電[6]。（3）防止不同的油品相混合及防止油品含水和空氣

油品中含水5% ?10%時(shí)，會使起電效應(yīng)增大10倍?50倍。另一類危險(xiǎn)是混油現(xiàn)象，當(dāng)向汽油或其他輕油容器底注入重油，由此引起的事故在油庫和煉油廠多有發(fā)生。原因是輕

?質(zhì)油為低蒸汽壓油品，其閃點(diǎn)都在38C 以上，在正常情況下，在低于其閃點(diǎn)溫度下輸送3不會有火災(zāi)危險(xiǎn)。但是，如果將這種油品注入裝有低閃點(diǎn)油品的容器中，重油會吸收輕質(zhì)油的蒸汽而減少容器內(nèi)氣體空間混合氣中油蒸汽的濃度，使得未充滿液體的空間由原來充滿輕質(zhì)油氣體（超過爆炸上限）轉(zhuǎn)變成合乎爆炸濃度的油蒸汽和空氣的混合氣體，所以為安全和保證油品質(zhì)量，必須防止不同油品相混合[7]。（4）進(jìn)行有效的防靜電接地

油罐管道、過濾器鶴管、裝卸平臺等防靜電設(shè)備的有效接地，電阻值應(yīng)滿足要求：接地導(dǎo)線30m以下著不大于10?，超過30m者不大于5?，單獨(dú)導(dǎo)出靜電裝置的接地回路電阻不大于100?。

5.結(jié)束語

靜電的存在非常隱蔽和抽象，事故前不易發(fā)覺，一旦發(fā)生靜電事故，后果十分嚴(yán)重。我們必須充分根據(jù)靜電產(chǎn)生的機(jī)理，采取行之有效的防護(hù)措施，以減少和控制靜電事故的發(fā)生。同時(shí)，由于靜電研究涉及的問題很多，機(jī)理復(fù)雜，特別是各種突然干擾的因素較多，其理論認(rèn)識和實(shí)際措施都遠(yuǎn)非準(zhǔn)確完善，大量的研究工作還有待于進(jìn)一步去做。參考文獻(xiàn)：

[1] 甘建坤.石油產(chǎn)品的靜電性能及其預(yù)防措施[J].天然氣與石油，1994 [2] 胡燈明.加油站靜電事故的機(jī)理分析及控制措施[J].儲運(yùn)安全，2007，7 [3] 游佩林.輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率的研究[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，1991,6 [4] 孟慶金.石油產(chǎn)品運(yùn)輸中靜電的起因與預(yù)防[J].技術(shù)論文，[5] Keping Sun,Geifei Yu.Sminulation test research on incenntion ESD in tanker cargo[J],2005,6 [6] 孫可平，宋廣成． 工業(yè)靜電［M］． 北京: 中國石化出版社，1994 [7] 王軍． 油庫、加油站靜電引燃爆炸危險(xiǎn)及防范［J］． 電氣防爆，2003(2): 1-7．

第四篇：加油站靜電危害及其防護(hù)

加油站靜電危害及其防護(hù)

[摘要]對靜電的危害進(jìn)行簡要的論述，對加油站產(chǎn)生靜電的條件進(jìn)行分析，并從四個(gè)方面給出加油站預(yù)防靜電的措施。

[關(guān)鍵詞]加油站 靜電 防護(hù)

中圖分類號：O59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0120020－01

20世紀(jì)中期以后，隨著電阻率很高的高分子材料如塑料、橡膠等制品的廣泛應(yīng)用和現(xiàn)代，生產(chǎn)過程的高速化，使靜電可以積聚到很高的程度。同時(shí)，靜電敏感材料如輕質(zhì)油品、火藥、固態(tài)電子器件等生產(chǎn)和使用，使靜電造成的危害越來越突出。我國近年來在石化企業(yè)曾發(fā)生30多起較大的靜電事故，其中有數(shù)起損失達(dá)百萬元以上，如上海某石化公司的甲苯罐、山東某石化公司的膠渣罐及撫順某石化公司的航煤罐都因靜電造成嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。

一、靜電的危害

1．爆炸和火災(zāi)爆炸和火災(zāi)是靜電最大的危害。靜電能量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生放電，出現(xiàn)靜電火花。在有可燃液體的作業(yè)場所（如油料運(yùn)裝等），可能由靜電火花引起火災(zāi)。在有氣體、蒸氣爆炸性混合物或有粉塵纖維爆炸性混合物的場所（如氧、乙炔、煤粉、鋁粉、面粉等），可能由靜電火花引起爆炸。

2．電擊由于靜電造成的電擊，可能發(fā)生在人體接近帶電物體的時(shí)候，也可能發(fā)生在帶靜電電荷的人體接近接地體的時(shí)候。電擊程度與所儲存的靜電能量有關(guān)，能量愈大，電擊愈嚴(yán)重。其關(guān)系式如下：W=1/2CV2。

式中：W－靜電場的能量，J；C－電容，F(xiàn)；V－電壓，V。

但由于一般情況下，靜電的能量較小，所以生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電所引起的電擊不會直接使人致命，但人體可能因電擊引起墜落、摔倒等二次事故。電擊還可能使工作人員精神緊張，妨礙工作。

3．妨礙生產(chǎn)在某些生產(chǎn)過程中，如不消除靜電，將會妨礙生產(chǎn)或降低產(chǎn)品質(zhì)量，例如，靜電使粉體吸附于設(shè)備，會影響粉體的過濾和輸送。

如在聚乙烯的物料輸送管道和儲罐中，常發(fā)生物料結(jié)塊、熔化成團(tuán)，以致造成管路堵塞。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)是對靜電消除不力造成的。

靜電還可能引起電子元件誤動作，使某些電子計(jì)算機(jī)類設(shè)備工作失常。

二、加油站形成靜電危害的條件

靜電雖然隨時(shí)隨地都會產(chǎn)生，但卻不一定構(gòu)成危害，因?yàn)殪o電危害的形成必須具備一定的條件。靜電引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故應(yīng)具備以下條件，缺一不可。

（一）存在引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故的危險(xiǎn)物資

靜電引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故的必要條件，就是要有對靜電敏感的物資，且靜電放電的能量與火花足以將其引燃或引爆。

油料及酒精、二甲苯等揮發(fā)性物資容易散發(fā)蒸氣，這些蒸氣在空氣中的濃度達(dá)到一定比例范圍時(shí)，遇到火源就會爆炸，此種混合物稱爆炸混合物，此種濃度范圍界限稱為爆炸極限。當(dāng)爆炸性混合物的濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)，一旦產(chǎn)生靜電火花，則可能引發(fā)爆炸事故。爆炸混合物的爆炸極限并非為定值，而是會隨混合物的溫度、壓力及空氣中含氧量的變化而變化，同時(shí)，與測試條件也有一定關(guān)系。表1為常見幾種易揮發(fā)物資的爆炸極限。

（二）有靜電產(chǎn)生的條件

在倉儲活動的各個(gè)環(huán)節(jié)中，靜電的產(chǎn)生是不可避免的。比如，物資在裝卸、輸送過程中容易因摩擦而產(chǎn)生靜電，油品在收、發(fā)、輸送過程中也要產(chǎn)生靜電，粉體、灰塵飛揚(yáng)可產(chǎn)生靜電，人員在作業(yè)中的操作、行走也會產(chǎn)生靜電。

（三）有靜電積聚的條件

對于任何材料，靜電的積聚和泄漏是同時(shí)進(jìn)行的，只有靜電起電率大于靜電泄漏率，并又一定量的積累，才能使帶電體形成高電位，產(chǎn)生火花放電而構(gòu)成危害。

（四）靜電放電的火花能量大于最小靜電點(diǎn)火能

雖然倉儲活動極易產(chǎn)生靜電，但是，只有當(dāng)產(chǎn)生的靜電積聚起來，在一次放電中所釋放的能量大于或等于危險(xiǎn)物資最小靜電點(diǎn)火能，才會引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。

三、加油站防靜電措施

（一）工藝控制

1．控制油罐車卸油方式。加油站在接卸罐車油品時(shí)必須采用密閉卸油方式，卸油管距罐底不大于0.2m。且底部形如傘柄狀或切成一定角度，以減少產(chǎn)生的靜電荷的數(shù)量。

2．采用密閉油氣收集系統(tǒng)。

（二）靜電接地

靜電接地是將儲存容器、管道及其設(shè)備，通過金屬導(dǎo)線和接地體與大地連通而形成等電位?？缃邮侵笇⒔饘僭O(shè)備以及各管道之間用金屬導(dǎo)線相連形成等電位體。加油站靜電接地應(yīng)符合以下要求：

1．地上或管溝鋪設(shè)的輸油管道的始端、末端，應(yīng)設(shè)防靜電接地裝置。接地電阻值不大于30Ω。

2．加油站中汽車罐車卸油場地，應(yīng)設(shè)罐車卸油時(shí)用的防靜電接地裝置。為卸油設(shè)施跨接而設(shè)置的靜電接地裝置，宜采用能檢測跨接是否良好及有報(bào)警功能的靜電接地裝置。

3．在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的輸油管道的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處應(yīng)用金屬線跨接。不少于五根螺栓連接的法蘭，在非腐點(diǎn)蝕環(huán)境中，可不跨接。

4．防靜電接地裝置的接地電阻值不大于100Ω。

5．接地體不應(yīng)少于兩根，可用角鋼、鋼管垂直鋪設(shè)，埋地深度不應(yīng)小于2.5m，兩根接觸地體之間的距離不應(yīng)少于2.5m，鋪設(shè)在地下的接地體不應(yīng)刷漆。接地體的最小尺寸：圓鋼直徑為8mm；角鋼厚度4.5mm；扁鋼截面為4×12mm2，厚度4mm。接地線必須連接有效，不得把幾個(gè)應(yīng)與接地的干線連接在一起，防止損傷，并應(yīng)鋪設(shè)在便于檢查的地方。

（三）限制作業(yè)條件

為了避免開油面最大靜電電位，防止靜電事故的發(fā)生，對剛接卸的油罐和運(yùn)輸后的油罐車進(jìn)行人工檢測時(shí)，油品需要靜置一段時(shí)間，以保證容器內(nèi)靜電荷的消散?！都佑驼竟芾硪?guī)范》中規(guī)定罐車需靜置15min后方可進(jìn)行計(jì)量檢測。

（四）人體的防靜電

加油站員工在爆炸危險(xiǎn)場所頻繁作業(yè)及接觸設(shè)備，可能由于帶電從而引發(fā)事故。人體由于自身活動與帶電體接觸而產(chǎn)生靜電。人體穿戴衣物，由于材質(zhì)不同，在穿戴、脫下時(shí)所產(chǎn)生的靜電有差異。因此，加油員不允許穿戴化纖衣物，應(yīng)穿戴棉織品的衣物。在加油站不能用化纖和絲綢類紗點(diǎn)擦拭加油機(jī)、油罐口、量油口等部分。在爆炸危險(xiǎn)場所設(shè)置座椅，也不要用人造鬲或化纖材料做靠墊的座椅。

第五篇：粉體工程論文

粉體工程在環(huán)保中的應(yīng)用

環(huán)境問題是當(dāng)今全人類共同關(guān)注的問題，它涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。從廣義上講，其研究領(lǐng)域及其廣泛，不僅與人類及動植物的生存、生態(tài)有關(guān)，而且與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密不可分的關(guān)系；從狹義上講，環(huán)境工程作為一門工程學(xué)科，其研究內(nèi)容主要體現(xiàn)在“三廢”的治理上，即“廢氣、廢水、廢渣”。粉體技術(shù)(也叫粉體工程、顆粒工程等)則是一門新興的綜合性交叉邊緣學(xué)科，因其綜合性、交叉性的特點(diǎn)，便與環(huán)境工程有著密切的關(guān)系。粉體工程的研究領(lǐng)域涉及化工、冶金、建材、醫(yī)藥、食品、航空航天等許多部門和學(xué)科．自20世紀(jì)80年代以來，在我國已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，一些新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，從而

也帶動了其它技術(shù)的發(fā)展。

目前，粉體技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用包括氣固分離、固液分離、顆粒制備與處理等諸多方面，涉及到的具體課題則包括含塵氣體的凈化、氣態(tài)污染物的凈化、污泥污水的處理、各種工業(yè)廢渣的處理等?，F(xiàn)在我們環(huán)境工程系借助粉體技術(shù)開展的環(huán)保課題有：各種除塵器的研制、廢舊橡膠輪胎的處理、廢舊印刷線路板的處理、各種粉塵顆粒的發(fā)生、納米材料、氣體的凈化和污水的處理等方面。新的粉體技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境工程中必將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，例如垃圾(包括工業(yè)廢渣和生活垃圾等等)的處理問題，在粉體技術(shù)的研究中。對材料的粉碎、分級、造粒等都已經(jīng)有了較為成熟的技術(shù)和工藝，將這些技術(shù)和工藝應(yīng)用于環(huán)境方面，不僅變廢為寶、為二次資源的綜合利用打下了良好的基礎(chǔ)，將會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且又起到美化環(huán)境、凈化大氣的良好作用，由此而產(chǎn)生了巨大的社會效益?，F(xiàn)在比較熱門的納米技術(shù)參與到環(huán)境保護(hù)中米可以導(dǎo)致產(chǎn)品微型化，從而使所需資源減少，達(dá)到資源利用的持續(xù)化，以實(shí)現(xiàn)資源消耗率的“零增長”；同時(shí)用納米技術(shù)還可制成非常好的催化劑，其催化效率極高，用于汽車尾氣催化凈化可使汽油燃燒時(shí)不再產(chǎn)生一氧化碳和氮氧化物，使尾氣排放無害化。新型的納米級凈水劑具有很強(qiáng)的吸附能力，可將污水中的懸浮物和鐵銹、異昧等污染物除去，達(dá)到污水處理純凈化。利用納米技術(shù)開發(fā)的潤滑劑，既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生極好的潤滑作用得以大大降低機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲，又能延長機(jī)器的使用壽命，達(dá)到噪聲控制的有效化。

其幾種常見的應(yīng)用如下：

一、納米粉體

高性能的納米粉體材料具有其多種奇特和優(yōu)良的功能特性，在國外最先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨后逐漸向民用領(lǐng)域發(fā)展，在軍事、能源、化學(xué)化工、敏感材料、光電、環(huán)保食品和生物醫(yī)藥等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景，在人們的日用生活制品領(lǐng)域可涉及衣、食、住、行的各個(gè)方面，可顯著地改善人們的生活環(huán)境、身體健康和生活質(zhì)量。

納米粉體的制備主要有物理法和化學(xué)法.制備所用的材料一般都是納米復(fù)合材料。常見的也是應(yīng)用較廣泛的就是聚合物基有機(jī)——無機(jī)納米復(fù)合材料.聚合物基有機(jī)一無機(jī)納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻隔性能，特別是插層法制備的PCH納米復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性和氣體阻陽性。隨著層間插入法在熱塑性塑料中不斷取得成功，將粘土分散于環(huán)氧中制成涂料，在韌性、對水的阻隔性上都會有所改善，粘土的片狀結(jié)構(gòu)還有可能使涂層的光學(xué)性能發(fā)生變化，從而得到新型涂料。Schmidt以γ—縮水甘油醚基硅烷(KH一560)為原料，采用溶膠一凝膠法制備的涂層有很好的柔韌性和耐磨性，可用作透明聚合物的抗磨涂層。將含TiO2的涂層表面暴露在紫外線中，在幾十個(gè)納米的范圍內(nèi)，涂層表面會產(chǎn)生出交叉分布的親水和親油區(qū)域，可用作玻璃和其它表面上的防霧涂層和防污徐層。

同時(shí)納米粉體在水污染和空氣污染上也有廣泛應(yīng)用，這是一種新型的資源。納米材料是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最先得到應(yīng)用的重要組成部分。納米材料制品作為一種高科技產(chǎn)品，其優(yōu)良的性能在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。正像美國科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來一場革命”。隨著技術(shù)和社會的不斷進(jìn)步，代表2 1世紀(jì)先進(jìn)科技的納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)必將健康發(fā)展，具有無比廣闊的前景。

二、食品加工的超微粉碎

超微粉碎，是指利用機(jī)械或流體動力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3毫米以上的物料顆粒粉碎至10-25微米的操作技術(shù)。是20世紀(jì)70年代以后，為適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種物料加工高新技術(shù)。超微細(xì)粉末是超微粉碎的最終產(chǎn)品，具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質(zhì)，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學(xué)反應(yīng)活性等。因此超微細(xì)粉末已廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、化妝品農(nóng)藥、染料、涂料、電子及航空航天等許多領(lǐng)域上。

超微粉碎的原理：通過對物料的沖擊、碰撞、剪切、研磨等手段，施于沖擊力、剪切力或幾種力的復(fù)合作用，達(dá)到超細(xì)粉碎的目的。其工藝過程有一次粉碎和二次粉碎。一次粉碎就是在一臺設(shè)備上同時(shí)完成粉碎、篩選、分離、再粉碎的過程。二次粉碎是先對物料進(jìn)行粗粉碎，然后再采用超細(xì)粉碎機(jī)完成超細(xì)粉碎加工，其工藝流程大致為：原料→篩選→清選→干燥→粗粉碎→超細(xì)粉碎→風(fēng)選分級→超細(xì)粉體產(chǎn)品。超微粉碎的特點(diǎn)：速度快可低溫粉碎粒徑細(xì)且分布均勻節(jié)省原料，提高利用率，減少污染，可見粉體工程在食品加工方面的環(huán)境保護(hù)。

三、無機(jī)粉體

無機(jī)粉體填充改性塑料

無機(jī)粉體填充改性塑料在我國已有20多年的歷史。最初主要以降低成本為目的。隨著無機(jī)粉材料品種的增加，由n-r_技術(shù)的進(jìn)步，粉體粒徑的超細(xì)化新的活化處理劑不斷出現(xiàn)，表面活化處理技術(shù)和填充改性理論的發(fā)展，無機(jī)粉體填充改性塑料正由原來單純追求降低成本，已發(fā)展成開發(fā)新的功能性材料的重要手段。如無機(jī)阻燃材料、阻隔紅外線功能材料、補(bǔ)強(qiáng)增韌材料和納米復(fù)合材料等。我國的無機(jī)粉體填充改性塑料，無論在產(chǎn)量、品種，還是在生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)理論等方面，目前在國際上均處領(lǐng)先地位。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，(1)2003年我國用于填充改性塑料僅碳酸鈣(含重鈣與輕鈣)一項(xiàng)多達(dá)260萬噸，占碳酸鈣總產(chǎn)量的40％以上，如按當(dāng)年塑料總產(chǎn)量1600萬噸計(jì)算，塑料制品中平均填充碳酸鈣量為16．25％，由此可見：無機(jī)粉體填充改性塑料在我國塑料工業(yè)中所占的重要地位。無機(jī)粉體填充改性塑料大范圍的推廣應(yīng)用，推動了相關(guān)理論的發(fā)展，如剛性粒子增韌理論、微觀界面設(shè)計(jì)與調(diào)控理論等都是我國科技工作者首先提出來的，(2—3)新理論的出現(xiàn)又進(jìn)一步推動了無機(jī)粉體填充改性塑料的進(jìn)步和發(fā)展。近年來，問世的碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)增韌母粒就是一個(gè)典型例子。(4)用該母粒填充改性PP或PE，填充量為25—30wt％時(shí)，缺口沖擊強(qiáng)度較純樹脂可提高25。40％，斷裂伸長率較純樹脂可提高1～2倍。近幾年來，由于我國塑料工業(yè)飛躍發(fā)展，由此而帶來的白色污染也日趨嚴(yán)重，各級政府和有關(guān)部門先后頒發(fā)過多項(xiàng)關(guān)于預(yù)防和治理白色污染的法令和法規(guī)。為了防治白色污染已研制開發(fā)出多種可降解塑料，如：淀粉基生物降解塑料，淀粉基光、生物降解塑料等。這些降解塑料的問世，為解決我國的白色污染問題發(fā)揮了一定作用，但在實(shí)際推廣應(yīng)用過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)它們還存在一些問題，如：加工工藝復(fù)雜、成本高、使用性能差、市場推廣困難和企業(yè)效益低等。在這種情況下，業(yè)內(nèi)許多有識之士開始認(rèn)識到無機(jī)粉體填充改性塑料在減量化、資源化和無害化等方面已成為解決我國白色污染重要途徑。在中國塑料加工工業(yè)協(xié)會改性塑料專業(yè)委員會2003年年會上，由湖南科汛環(huán)保塑料有限公司、福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院、中國環(huán)境科學(xué)院固體廢棄物研究所會同60多個(gè)與會單位和個(gè)人共同向業(yè)內(nèi)外和全社會發(fā)出倡議“高舉環(huán)境友好塑料材料的旗幟，加快無機(jī)粉體改性塑料環(huán)境友好材料研究和產(chǎn)業(yè)化步伐”。

從環(huán)境保護(hù)考慮將無機(jī)粉體改性塑料作為環(huán)境友好材料，希望無機(jī)粉體填充量越多越好。但無機(jī)粉體填充量過多會使材料的功能性、力學(xué)性能和使用性能明顯下降，如何解決好這一矛盾問題既關(guān)系到這種環(huán)境友好材料更關(guān)系到無機(jī)粉體填充改性塑料今后能否持續(xù)健康發(fā)展的大問題。眾所周知，生產(chǎn)無機(jī)粉體填充改性塑料，除少數(shù)粉狀樹脂如PVC是將無機(jī)粉體直接與樹脂混合使用外，絕大多數(shù)是通過填充母粒的方式。也就是說先將無機(jī)粉體在各種助劑的作用下與少量載體樹脂先制成填充母粒，再根據(jù)制品性能要求，將母粒與基體樹脂按一定比例混合后加工成各種塑料制品。所以決定制品的功能性和環(huán)保性能關(guān)鍵在于填充母粒的性能。

a、無機(jī)粉體的選擇

可用于塑料填充改性的無機(jī)粉體種類很多，常見的有：重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、硅灰石粉、云母粉、氫氧化鋁和氫氧化鎂粉等，品種不同，功能也不同。其中氫氧化鋁和氫氧化鎂粉具有阻燃消煙功能；滑石粉可提高塑料的剛性和耐熱性，與碳酸鈣配合使用將產(chǎn)生良好的協(xié)同效果，應(yīng)用于農(nóng)膜中可增加光的散射作用和透光率，并對7。2 5Urn波長的紅外光有阻隔作用；高嶺土填充到PVC電纜料中可明顯提高電纜護(hù)套的絕緣性能，用于農(nóng)膜中具有良好的阻割紅外線功能，而且優(yōu)于滑石粉，但透光率不如滑石粉好；硅灰石粉具有較大長徑比，最大可大20：1，作為增強(qiáng)劑可用于替代部分玻璃纖維，與含鹵有機(jī)阻燃劑配合使用，具有協(xié)同作用，可以提高制品的阻燃效果；云母粉呈片狀晶形。徑厚比大，除具有補(bǔ)強(qiáng)作用外，還可提高塑料的剛性、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，云母粉的透光率比其它任何無機(jī)粉體都好，并有阻隔紅外線功能，被廣泛用于大棚膜中。如果從減量化、資源化、有利于環(huán)保和降低成本考慮，在眾多無機(jī)粉體中當(dāng)屬于重質(zhì)碳酸鈣，其白度高、資源豐富、易加工、價(jià)格低；其次是輕質(zhì)碳酸鈣。這兩種碳酸鈣在填充改性塑料中用量最大，所涉及的塑料制品也最多。作為填充改性塑料用無機(jī)粉體在質(zhì)量要求上除純度外，很重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是粒徑和粒徑分布。粒徑大小，工業(yè)習(xí)慣用目數(shù)表示。目數(shù)是指1平方英寸的篩網(wǎng)中所含有的篩網(wǎng)數(shù)。目數(shù)與微米(Um)之間的關(guān)系是：篩孔直=15400Um／目數(shù)。從理論上來說無機(jī)粉體的粒徑越小，填充到樹脂中制得材料的力學(xué)性越好，但實(shí)際情況并非如此。粉體的粒徑越小，比表面積越大，粒子的內(nèi)聚能越高，越容易團(tuán)聚，填充到塑料中不易分散，相反會使材料的力學(xué)性能下降。表1列出不同粒經(jīng)的重質(zhì)碳酸鈣，相同的造粒工藝，在同一種牌號HDPE中填加25wt％碳酸鈣測得材料的力學(xué)性能。

b、粉體表面活化處理劑與處理技術(shù)

無機(jī)粉體粒子為極性，而樹脂為非極性，二者難以相容。要想使無機(jī)粒子均勻地分布到樹脂中，并能與樹脂的分子鏈產(chǎn)生較強(qiáng)的親合力，必須對無機(jī)粒子表面進(jìn)行活化處理。目前所用活化劑有表面活性劑，如硬脂酸：偶聯(lián)劑，如硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、酸式亞磷酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑和鋁／鈦復(fù)合偶聯(lián)劑等；高分子處理劑如聚烯烴馬來酸酐接枝共聚物等。其中用的最多的是鋁酸酯偶聯(lián)劑和鋁／鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。其用量一般為無機(jī)粉體質(zhì)量的1．2％一2％，無機(jī)粉體的粒徑越小，比表面越大，偶聯(lián)劑的用量也就越多。表面處理一般采用干法，即在高攪機(jī)內(nèi)用偶聯(lián)劑對無機(jī)粉體進(jìn)行表面包覆處理。由于偶聯(lián)劑都屬于酯類化合物，遇水易水解而失效，所以在表面包覆之前，無機(jī)粉體一定要干燥，具體作法是在未加入偶聯(lián)劑之前，先將無機(jī)粉體在高攪機(jī)內(nèi)，高速攪拌數(shù)分鐘，溫度升高可達(dá)80℃．90。C，此時(shí)無機(jī)粉體中小量的水份大部分可以除去。為了使小量的偶聯(lián)劑能將每一個(gè)無機(jī)粒子充分包覆。可以通過加熱將偶聯(lián)劑溶于15號白油中成粘稠狀液體后，再加入高攪機(jī)內(nèi)。這種表面處理效果比單純用偶聯(lián)劑好。白油在后續(xù)造粒過程中可以起到潤滑劑的作用。無機(jī)粉體表面活化處理技術(shù)近年來又有新的進(jìn)展，應(yīng)用效果比較好的有兩種。一種是采用新型活化劑，該活化劑有別于傳統(tǒng)的表面活性劑或偶聯(lián)劑，也不同于高分子處理劑。新型活化劑的分子量介于二者之間，分子中含有高活性反應(yīng)基團(tuán)，活化劑是以化學(xué)鍵的方式牢固地包覆在無機(jī)粉粒子表面，活化劑分子的剩余部分為非極性長的飽和碳鏈，以較大的接觸面積與樹脂的分子鏈之間形成強(qiáng)的范德華親合力，從而使無機(jī)粉體填充量較大的情況下，復(fù)合材料仍具有較好的力學(xué)性能。另一種新的表面活化處理技術(shù)，是采用雙包膜方法，即將用偶聯(lián)劑處理后的無機(jī)粉體，再用一種能與偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活化劑進(jìn)行二次包膜處理。該技術(shù)的特點(diǎn)是：在使無機(jī)粉體與樹脂之間形成較強(qiáng)結(jié)合力的同時(shí)，由于所用的二次包膜活化劑的結(jié)構(gòu)特征，可以在無機(jī)粒子表面形成一層彈性膜，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時(shí)，由于彈性膜的緩沖作用，可使應(yīng)力得以分散。所以采用該技術(shù)處理無機(jī)粉體所制得的復(fù)合材料具有顯著的補(bǔ)強(qiáng)增韌功能。表3列出用不同表面活化處理方法而完全相同的加工工藝，制得的1250目重質(zhì)碳酸鈣填充母粒，填充相同牌號的P P，碳酸鈣填充量為40 wt％的情況下，復(fù)合材料的力學(xué)性能。

無機(jī)粉體填充改性塑料在我國塑料工業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了十分重要的作用，尤其對石油資源貧乏的我國來說，今后將會發(fā)揮更大作用。正由于如此，業(yè)內(nèi)人士和社會各階層也就更要正確對待和評價(jià)無機(jī)粉體填充改性塑料。無機(jī)粉體畢竟不是高分子材料，與樹脂相比是資源豐富的廉價(jià)原料，對填充改性塑料不能以純塑料的標(biāo)準(zhǔn)去要求它，盡管在某些性能方面它可能比純塑料好，但必須以犧牲其它性能為代價(jià)。降低成本，節(jié)約石油資源有利于環(huán)境保護(hù)是無機(jī)粉體填充改性塑料的最大優(yōu)勢，但它的綜合性能肯定不如純塑料好，只有正確認(rèn)識這一點(diǎn)，才能使無機(jī)粉體填充改性塑料沿著正確方向健康快速發(fā)展。

2、無機(jī)粉體環(huán)保紙

一種常見的就是無機(jī)粉體環(huán)保紙無機(jī)粉體環(huán)保合成紙是以豐富的礦產(chǎn)資源碳酸鈣為主要原料，高分子塑料和其他助劑為基材，經(jīng)混合、塑煉、成膜、涂布等工藝加工成型，生產(chǎn)出一種可逆性循環(huán)利用的新型紙種。該新型紙種跳出了傳統(tǒng)造紙用木質(zhì)纖維為主要原料生產(chǎn)紙材的制造方法，是傳統(tǒng)造紙的一種思維變革、技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)變革。新型紙種與傳統(tǒng)造紙對比，其不消耗木材資源，有利于生態(tài)保護(hù)；無廢氣、廢水、廢渣排放；產(chǎn)品耐折、耐撕、防水、防霉、防蟲蛀、易于印刷，具有卓越的綜合性能；產(chǎn)品主要原料為石灰石加工后的重質(zhì)碳酸鈣或者輕質(zhì)碳酸鈣，我國是石灰?guī)r礦儲量大國，原料資源豐富。

無機(jī)粉體環(huán)保紙比普通包裝塑料抗拉強(qiáng)度大，且無毒、可降解、成本低、開發(fā)成環(huán)保紙袋產(chǎn)品，可全面替代現(xiàn)有塑料包裝袋，并可以從根本上解決塑料包裝袋白色污染的問題。目前，世界上生產(chǎn)包裝塑料袋的產(chǎn)量1億噸，我國消耗量約600萬噸。無機(jī)粉體環(huán)保合成紙以其低廉的價(jià)格低于傳統(tǒng)紙張15-30%，對現(xiàn)有辦公文化紙將形成強(qiáng)有力的競爭優(yōu)勢，部分替代現(xiàn)有辦公文化用紙。目前，我國辦公文化用紙量已突破440萬噸。產(chǎn)品印刷用紙部分替代現(xiàn)有辦公用紙市場前景看好。

四、二氧化鈦光催化

隨著工業(yè)社會的發(fā)展和人口的增加，人類本己有限的水資源受到日益嚴(yán)重的污染，水污染成為當(dāng)今社會的嚴(yán)重問題。而近年來逐漸發(fā)展起來的光催化氧化技術(shù)為治理水源的有機(jī)物污染提供了一條新的途徑。納米Ti02是目前應(yīng)用最為廣泛的一種光催化劑，具有著以下優(yōu)點(diǎn)：對光的吸收率較高；化學(xué)穩(wěn)定性良好；氧化還原能力強(qiáng)，有較高的光催化活性；對很多有機(jī)污染物有較強(qiáng)的吸附作用；造價(jià)低廉，無毒無害。

二氧化鈦，俗稱鈦白，具有無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。納米二氧化鈦是目前應(yīng)用最為廣泛的一種納米材料，其具有的透明性、紫外線吸收性以及熔點(diǎn)低、磁性強(qiáng)、熱導(dǎo)性能等特征，使其在化妝品、塑料、涂料、精細(xì)陶瓷及催化劑等眾多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。光催化氧化的機(jī)理主要是自由基反應(yīng)，而體系產(chǎn)生的活性中間體H202則是形成自由基的重要引發(fā)劑。在紫外光結(jié)合氧化劑對有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解的過程中，在多數(shù)情況下主要是利用了羥基自由基的產(chǎn)生及其一系列的反應(yīng)。在超微細(xì)二氧化鈦、水和空氣的體系中，把分散在溶液中的每一顆二氧化鈦半導(dǎo)體微粒近似地看成是一個(gè)小型的短路的光電化學(xué)電池，當(dāng)用能量大于能帶隙的光，尤其是紫外線的光照射時(shí)，二氧化鈦超微粒子吸收光而自行分解出自由移動的帶負(fù)電的電子(e．)和帶正電的空穴(h+)，形成電子一空穴對，吸附溶解在二氧化鈦表面的氧俘獲電子形成·02，而空穴則將吸附在二氧化鈦表面的OH?和H2O氧化成·OH。新生成的這兩種自由基具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，因而能有效分解水中多種有機(jī)物質(zhì)，使水中的有機(jī)污染物徹底氧化降解為CO2和H2O：同時(shí)還可以氧化細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物，從而殺死細(xì)菌；還能氧化有毒的無機(jī)物，使之在短時(shí)期內(nèi)失去毒性。

研究發(fā)現(xiàn)，納米二氧化鈦光催化劑催化活性的高低取決于納米粒子的粒徑和晶型。納米二氧化鈦主要有3種晶型：板鈦礦、金紅石和銳鈦礦三種晶型。研究表明，板鈦礦型二氧化鈦無光催化活性，金紅石型二氧化鈦僅有微弱的光催化活性，銳鈦礦型二氧化鈦的光催化活性最耐71。然而，粉末狀納米二氧化鈦催化劑在使用過程中存在著易失活、易凝聚和難回收等弱點(diǎn)，人們嘗試將二氧化鈦粉末固定在某一載體上，制備了負(fù)載型的二氧化鈦光催化劑。目前，光催化劑載體主要有兩大類：無機(jī)載體和有機(jī)載體。無機(jī)載體主要是以含硅物質(zhì)為基質(zhì)，具有極好的耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在燒結(jié)過程中基質(zhì)與催化劑顆粒間會產(chǎn)生較強(qiáng)的粘結(jié)力。在有機(jī)材料上固載二氧化鈦存在著一定的困難，因?yàn)榇蠖鄶?shù)有機(jī)質(zhì)本身不耐光催化劑的強(qiáng)氧化反應(yīng)。

至今，已發(fā)現(xiàn)有3000多種難降解的有機(jī)化合物可以在紫外線的照射下被二氧化鈦降解。特別是當(dāng)水中有機(jī)污染物用其他方法很難降解時(shí)，這種技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢。

1、處理受染料工業(yè)污染的源水：受染料業(yè)污染的水中含有苯環(huán)、胺基、偶氮基等致癌物質(zhì)，常規(guī)方法處理水溶性染料的降解效率通常很低。研究發(fā)現(xiàn)，用TiO2／Sich體素能夠很迅速地降解R．6G染料，而且可以破壞染料分子中的芳香基團(tuán)，達(dá)到完全降解的目的。另有報(bào)道稱，對于電鍍、制革和印染行業(yè)廢水中的常見污染組分Cr(VI)，采用P25 Ti02作為光催化劑，在苯酚、葡萄糖等有機(jī)物存在的情況下，能有效地促進(jìn)其光催化還原，達(dá)到C“VD完全被去除的效果。為便于工業(yè)應(yīng)用，把表面涂覆有納米二氧化鈦膜的玻璃填料充于玻璃反應(yīng)器內(nèi)，通過潛水泵使微污染水在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)進(jìn)行光催化氧化處理。由于納米二氧化鈦具有巨大的比表面積，與水中有機(jī)物接觸更為充分，可將它們最大限度地吸附在其表面，迅速將有機(jī)物分解為CO2和H2O，處理效果優(yōu)于生物處理和懸浮光催化氧化處理，COD除去率和脫色率均較高。催化劑再生后能連續(xù)使用對二氧化鈦對三苯基甲烷等染料的光催化降解研究發(fā)現(xiàn)除二氧化鈦的晶型外，pH值、催化劑濃度及有無氧化劑的存在等因素對降解速率都有一定的影響的研究表明，有二氧化鈦涂層的碳粉對亞甲蘭在紫外光下有較高的光催化降解活性，而表面有碳涂層的二氧化鈦則是很好的重油吸附劑，碳涂層吸附的重油在紫外光作用下被二氧化鈦光催化降解，碳涂層本身也有催化降解作用，而且它能夠使二氧化鈦在高溫下保持高活性的銳鈦礦晶型H81。方世杰、徐明霞和黃衛(wèi)友等制備了10I吼左右的二氧化鈦顆粒并把它制備為玻璃襯底薄膜進(jìn)行紫外光光催化降解甲基橙的研究，發(fā)現(xiàn)催化劑用量、甲基橙初始量、pH值、光強(qiáng)度等對甲基橙脫色率都有影響。

2、處理受農(nóng)藥污染的源水：目前對有機(jī)磷農(nóng)藥污染水處理多用生化法，處理后廢水中有機(jī)磷質(zhì)量濃度仍較高。采用納米二氧化鈦、二氧化硅負(fù)載復(fù)合光催化劑，利用其高效吸附性及催化活性，能使有機(jī)磷農(nóng)藥在其表面迅速富集，隨光照時(shí)間的延長，有機(jī)磷農(nóng)藥的光解率逐漸升高，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光照80miIl后，可使敵百蟲完全降解，若加入微量Fe還可以大大提高COD的去除率及無機(jī)磷的回收率；還可將含氯有機(jī)物DDT中的氯完全脫除；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米二氧化鈦能將水中的a．(甲硫基)亞乙基氨甲基氨基甲酸酯、呋喃丹。b．甲基乙氧基)苯基氨基甲酸酯三種氨基甲酸酯類化合物在一小時(shí)內(nèi)均能被完全降解為無毒的N吖、NO3’和其它無機(jī)離子；浙江林學(xué)院的羅錫平等人亦發(fā)現(xiàn)采用溶膠．凝膠．浸漬法制備的納米改性竹炭新材料，對有毒、難生物降解的二氯苯酚溶液在堿性條件下降解率可達(dá)到96．4％，在中性條件下雖然降解率僅為61．7％，但再生率為96．3％，表現(xiàn)出良好的再生性能。l研究了在紫外光作用下二氧化鈦對水溶液中草類成分的降解情況，發(fā)現(xiàn)二氧化鈦的存在對降解的起始速率及轉(zhuǎn)化的完全性影響較大，還發(fā)現(xiàn)在高pH值下能夠在3小時(shí)內(nèi)徹底降解。何建波和張鑫發(fā)現(xiàn)二氧化鈦的晶相比例取決于熱處理溫度，當(dāng)銳鈦型與金紅石比例為7：3時(shí)，紫外光光催化率最耐261。徐悅?cè)A和古國榜等研究了納米二氧化鈦?zhàn)贤夤夤獯呋到庥袡C(jī)磷農(nóng)藥甲胺磷，通過實(shí)驗(yàn)測定說明納米二氧化鈦光催化降解甲胺磷是可行的(在紫外光下)，實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)磷農(nóng)藥也可以用光催化降解。

3、處理含氯代有機(jī)物的源水：日本東京大學(xué)野口真用納米二氧化鈦光催化劑與臭氧聯(lián)合進(jìn)行水的凈化處理。在模擬水處理實(shí)驗(yàn)中，以質(zhì)量濃度為16m∥L的三氯酚的水溶液，分別采用納米二氧化鈦光催化劑與臭氧聯(lián)合，單獨(dú)用光催化劑納米二氧化鈦和單獨(dú)用三種方法對其進(jìn)行處理。納米二氧化鈦光催化劑與臭氧聯(lián)合處理2h后，三氯酚的殘留質(zhì)量濃度已為零，效果相當(dāng)明顯。用內(nèi)表面涂覆納米二氧化鈦光催化劑的陶瓷圓管處理質(zhì)量濃度為5．5m∥L苯酚和三氯乙烯水溶液的實(shí)驗(yàn)表明，苯酚在1．5h后完全分解，三氯乙烯也在2h內(nèi)完全分解。

4、處理含表面活性劑的源水：生活污水中含有表面活性劑，易產(chǎn)生異味和泡沫。

非離子型和陽離子型表面活性劑會產(chǎn)生有毒或者不溶解的中間體。采用納米二氧化鈦光催化分解表面活性劑已取得較好效果。雖然表面活性劑中的鏈烷烴部分采用光催化降解反應(yīng)還較難完全氧化成CO2，但由于苯環(huán)被破壞，其毒性大為降低，生成長鏈烷烴副產(chǎn)物對環(huán)境的危害明顯減小。

5、處理受污染的地下水源：工農(nóng)業(yè)排放廢水滲入地下水中的有機(jī)物含量增加，這些有機(jī)物易與水處理過程中的氯反應(yīng)生成致癌性的三鹵化物(THM)。據(jù)報(bào)道，二氧化鈦膜能脫除水中97％的有機(jī)鹵素化合物，總有機(jī)碳(TOC)含量可降低90％以上，并能減少鹽分、硬度、重金屬和其他污染物，降低顏色深度，脫除大量的可溶性有機(jī)物質(zhì)，減少形成THM的前體物。

6、處理含油污染的源水：對于不溶于且漂浮于水面上的油類污染物的處理，也是近年來人們很關(guān)注的一個(gè)課題。含油廢水中所含的脂肪烴、多環(huán)芳烴、有機(jī)酸類、酚類等有機(jī)物很難降解，使用納米二氧化鈦利用其光催化解功能，可迅速降解這些有機(jī)物。但由于二氧化鈦的密度遠(yuǎn)大于水，二氧化鈦顆粒將沉于水底，起不到光催化劑的作用。為使二氧化鈦漂在水面，需要將二氧化鈦負(fù)載在一種載體上，這種載體的密度要遠(yuǎn)小于水，與二氧化鈦附著良好，且不能被二氧化鈦光催化氧化。常用的載體有空心玻璃、陶瓷、活性炭等以空心玻璃球?yàn)檩d體，用浸涂一熱處理法制備了漂浮在水面的二氧化鈦，并以辛烷為石油中烷烴的代表，研究了水面油污染物的光催化分解，光照1h，降解率達(dá)到90％以上。他們還研究了二氧化鈦在空心陶瓷微球上的固定化，實(shí)驗(yàn)表明辛烷的降解率在90％以上。萬里平等利用改性膨潤土負(fù)載．TiO2.A&O制備的復(fù)合催化劑，能較好地利用自然光實(shí)現(xiàn)對油田不同作業(yè)廢水的預(yù)處理，對于處理川中礦區(qū)角53井鉆井廢水和南陽油田探23井壓裂廢水，在最佳條件下，其COD去除率分別可分別達(dá)到70．3％和57．o％。則使用浸泡、熱處理的方法在空心玻璃球表面負(fù)載二氧化鈦薄膜，制成可飄浮在水面的二氧化鈦光催化劑，經(jīng)1h光照能降解辛烷90％以上。

由此可見二氧化鈦粉體在環(huán)抱中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛且起著重要的作用。

結(jié)語：由以上應(yīng)用可見處理環(huán)境問題將在許多方面應(yīng)用到粉體技術(shù)，粉體技術(shù)的發(fā)展將為環(huán)境問題的治理找到更多有效的方法，粉體技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境治理技術(shù)的發(fā)展相輔相成。我們相信：不斷完善、充實(shí)的粉體技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境工程學(xué)科中來，必將推動環(huán)境工程的發(fā)展；反過來又為粉體技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也必將拓寬粉體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)被稱之為2l世紀(jì)前沿科學(xué)的納米技術(shù)將對環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，有著廣泛的應(yīng)用前景，甚至?xí)淖內(nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)環(huán)保觀念，利用納米技術(shù)解決污染問題將成為未來環(huán)境保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。

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