Навігація
Головна
Основні закономірності руху і осадження частинок аерозолівПоняття і основні властивості Конституції Російської ФедераціїХарактеристика об'єктивних властивостей продуктуОсновні фізико-механічні властивості рідиниАерозоліГравітаційне осадження частинок аерозолівВідцентрове осадження частинок аерозолівДюрація облігації: поняття і основні властивостіСклад основних властивостей і характеристик технології менеджментуОсновні властивості мети
 
Головна arrow Екологія arrow Теоретичні основи захисту навколишнього середовища
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Основні властивості аерозолів

Аерозоль являє собою дисперсну систему, в якій дисперсійної (суцільний) середовищем є газ, зокрема, повітря, а дисперсною фазою - тверді або рідкі частинки. Найбільш дрібні (тонкі) аерозольні частинки за розмірами близькі до великих молекулам, а для найбільш великих найбільший розмір (до 100 ... 200 мкм) визначається їх здатністю більш-менш тривалий час перебувати в підвішеному стані.

Розрізняють дисперсійні і конденсаційні аерозолі. Дисперсійні аерозолі утворюються при подрібненні (диспергуванні) твердих і рідких речовин, конденсаційні - при конденсації насичених парів, а також в результаті газових реакцій. Дисперсійні частинки звичайно значно грубіше, ніж конденсаційні, володіють більшою полидисперсностью, мають неправильну форму. Конденсаційні аерозолі мають часто правильну кулясту або кристалічну форму і при коагуляції, зливаючись, знову отримують кулясту форму.

На практиці часто доводиться зустрічатися з аерозолями, що включають частинки як дисперсійного, так і конденсаційного походження, зазвичай ультрамікроскопічних розміру.

Дисперговані речовини можуть утворювати суспензії і істинні розчини не тільки в рідкій, але і в газоподібному середовищі. Суспензії твердих і рідких частинок в рідинах називають золями, в повітрі - аерозолями. До аерозолям відносяться пилу, тумани і дими.

Пилу являють собою дисперговані речовини. Ця дисперсія може бути молекулярної та колоїдної до дуже великих розмірів. Пилом зазвичай також називають сукупність осіли частинок (гель або аерогель). Розміри пилових частинок коливаються в межах від 1 до 500 мкм.

Тумани - газоподібна середу з рідкими частинками як конденсаційними, так і дисперсійними, незалежно від їх дисперсності.

Дими - конденсаційні аерозолі з твердою дисперсною фазою або включають частинки і тверді, і рідкі.

Пил може бути класифікована за кількома ознаками, в тому числі за своїм походженням, тобто за матеріалом, з якого вона утворена.

Залежно від походження розрізняють пил природного походження і промислову пил.

Пил природного походження утворюється в результаті процесів, не пов'язаних безпосередньо з процесом виробництва, хоча в багатьох випадках є взаємозв'язок між цим видом пилоутворення і господарською діяльністю людини. До пилу природного походження відносять пил, що утворюється в результаті ерозії грунту, а також пил, що виникає при вивітрюванні гірських порід, пил космічного походження і т.д. Природне походження мають органічні пилоподібні частки - пилок, спори рослин. До утворюється в результаті ерозії грунту, обвітрювання гірських порід тощо близька за складом пил, що виникає при вивітрюванні будівельних конструкцій, доріг та інших споруд. З пилом природного походження доводиться стикатися, головним чином, при вирішенні питань очищення припливного повітря перед надходженням його в вентильовані приміщення.

Промисловий пил виникає в процесі виробництва. Майже кожному виду виробництва, кожному матеріалу або виду сировини супроводжує певний вид пилу. Багато технологічних процесів спрямовані на отримання різних матеріалів, що складаються з дрібних частинок, наприклад цементу, будівельного гіпсу, борошна і т.д. Сукупність цих частинок правильно називати пилоподібним матеріалом. Відповідною пилом (наприклад, цементної, борошняний і т.д.) зазвичай називають найбільш дрібні частинки цих матеріалів, що розноситься потоками повітря. Велика частина видів пилу виникає в результаті процесів, пов'язаних з обробкою матеріалів (різання, шліфування і т.п.), їх сортуванням і транспортуванням (навантаження, розвантаження і т.п.).

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Залежно від матеріалу, з якого пил утворена, вона може бути органічної та неорганічної.

Органічний пил буває рослинного (деревна, бавовняна, борошняна, тютюнова, чайна і т.д.) і тваринного (вовняна, кістяна та ін.) Походження.

Неорганічна пил підрозділяється на мінеральну (кварцовий, цементна та ін.) І металеву (сталева, чавунна, мідна, алюмінієва та ін.).

Значна частина промислового пилу - змішаного походження, тобто складається з частинок неорганічних і органічних або, будучи органічною, включає в себе частинки мінеральної та металевого пилу. Наприклад, зернова пил, крім частинок, що утворюються при подрібненні зерна, містить також мінеральні частинки, що потрапили в масу зерна при вирощуванні та збиранні врожаю. Пил, що виділяється при шліфуванні металевих виробів, крім металевих частинок, містить мінеральні частинки, що утворюються при взаємодії оброблюваного металу і знарядь його обробки (абразивного круга і т.д.). Це потрібно враховувати при виборі методів очищення і пиловловлюючого обладнання.

Склад зважених часток характеризують концентрацією і дисперсністю. Концентрацію дисперсної фази найчастіше представляють як масу частинок в одиниці об'єму дисперсійної фази. Аерозолі зазвичай полідісперсни, тобто містять частинки різних розмірів.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Дисперсність - ступінь подрібнення речовини. Під дисперсним (зерновим, гранулометричним) складом розуміють розподіл часток аерозолів за розмірами. Він показує, з частинок якого розміру складається даний аерозоль, і масу або кількість частинок відповідного розміру.

Дисперсність значною мірою визначає властивості аерозолів. У результаті подрібнення змінюються деякі властивості речовини і купуються нові. Це викликано, в основному, тим, що при диспергування речовини багаторазово збільшується його сумарна поверхня. Наприклад, при подрібненні тіла, що має форму куба і розміри 10 х 10 х 10 мм, і перетворенні його в частинки кубічної форми розміром 1 мкм сумарна поверхня матеріалу зросте в 10 000 разів і стане рівною 6 м 2 (замість 600 мм 2).

У результаті різкого збільшення сумарної поверхні речовини підвищується поверхнева енергія, що тягне за собою збільшення фізичної і хімічної активності. Дуже швидко і інтенсивно протікають реакції окислення цих речовин. Про підвищення фізичної активності говорить, наприклад, те, що подрібнені речовини розчиняються у багато разів швидше, ніж вихідний матеріал.

Мелкодисперсная пил осідає значно повільніше, а особливо мелкодисперсная пил практично зовсім не осідає. Розсіювання пилових частинок в повітрі значною мірою визначається дисперсним складом пилу. Вибір пиловловлюючого обладнання вирішується головним чином на підставі дисперсного складу пилу.

Є декілька способів вираження розмірів пилових частинок: по діаметру частинки; за розміром в світлу найменших розмірів осередків сита, через які проходять дані частинки; по діаметру кулястих частинок, що мають таку ж масу; по найбільшому лінійним розміром часток неправильної форми; по діаметру умовних кулястих частинок, що володіють при однаковій щільності швидкістю витання, рівної швидкості витання даної пилової частки. Точно розмір частинки може бути виражений діаметром кулястої частинки. Однак частинки такої форми практично не зустрічаються, тому для вираження розміру частинки користуються поняттями еквівалентний діаметр, седиментаційних діаметр та ін.

Еквівалентний діаметр частки неправильної форми - діаметр кулі, обсяг якого дорівнює обсягу частинки, або діаметр кола, площа якого однакова з площею проекції частинки.

Седиментаційних діаметр частинки - діаметр кулі, швидкість осідання і щільність якого відповідно рівні швидкості осідання і щільності частки неправильної форми.

Інтервал дисперсності аерозольних часток вельми великий: від 10-7 до 1 см. Нижня межа визначається можливістю тривалого самостійного існування досить малих часток; верхня межа обмежений тим, що великі частки вельми швидко осідають під дією сил тяжіння і завислому стані практично не спостерігаються.

Весь діапазон розмірів частинок розбивають на фракції. Фракція об'єднує частинки, що знаходяться в межах одного інтервалу розмірів рекомендованої шкали. Наприклад, застосовують таку шкалу розмірів пилових частинок: 1 - 1,3 - 1,6 - 2,0 - 2,5 - 3,2 - 4,0 - 5,0 - 6,3 - 8,0 - 13 - 16 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 - 63 мкм.

Дисперсний склад пилу представляють у вигляді таблиці або графіка. Розподіл пилу по фракціях у відсотках від обший маси наведено нижче.

Розмір часток на кордонах фракцій, мкм ...

<1,5

1,5 ...

2,5 ...

5 ...

7,5 ...

10 ...

15 ...

25 ...

35 ...

> 50

2,5

5

7,5

10

15

25

35

50

Фракції,% від загальної маси частинок

2,19

3,73

7,89

13,16

15,45

21,13

18,63

6,06

5,1

6,66

Сукупність усіх фракцій аерозолю називають фракційним складом його дисперсної фази, яку можна представляти графічно. Відкладаючи по осі абсцис значення інтервалів, складових фракції, а по осі ординат - частки або процентні вмісту часток відповідних фракцій, отримують гістограми - ступінчасті графіки фракційного складу. Зі зменшенням інтервалів фракцій гістограми наближаються до плавним кривим. Іноді такі криві бувають близькі за формою до кривої нормального розподілу випадкових величин, яка описується двома параметрами - середнім діаметром часток D m і стандартним відхиленням σ від нього:

(2.1)

де M i - число часток в i -й фракції.

Результати визначення дисперсного складу можуть бути представлені у вигляді таблиці, в якій наведено відсотки маси або числа частинок, з розмірами менше або більше заданого (табл. 2.1).

Таблиця 2.1. Фракції пилу з частинками менше або більше заданого розміру

Розмір часток d, мкм

1,5

2,5

4

7

10

15

25

50

Маса частинок більше d,%

97,81

94,08

86,19

70,74

49,61

30,98

17,82

6,66

Маса частинок менше d,%

2,19

5,92

13,81

29,26

50,39

69,02

82,18

93,34

Теоретично обґрунтовано, що дисперсність пилу, що утворюється при подрібненні матеріалу протягом досить тривалого часу, підпорядковується логарифмічно нормальному закону розподілу.

Криву логарифмічно нормального розподілу також можна задати двома параметрами - логарифмами середнього діаметра і стандартного відхилення від нього:

(2.2)

Інтегральні криві нормального і логарифмічно нормального розподілів мають форму інтеграла ймовірностей, що дозволяє використовувати таблиці його значень у всіх розрахунках, пов'язаних з розподілом часток аерозолю за розмірами.

Всі пилу залежно від дисперсності поділяються на п'ять груп (ГОСТ 12.2.043 - 80): I - найбільш крупнодисперсная; II - крупнодисперсная; III - середньодисперсні; IV - мелкодисперсная; V - найбільш мелкодисперсная пил.

Дисперсність аерозолів характеризує також медіанний діаметр. Медіанним (середнім) діаметром d 50 називають такий розмір часток, за яким масу аерозолю можна розділити на дві рівні частини: маса часток дрібніше d 50 становить 50% всієї маси пилу, так само як і маса частинок більше d 50.

Щільність - маса одиниці об'єму, кг / м 3. Розрізняють справжню, гадану і насипну щільність часток пилу.

Справжня щільність являє собою масу одиниці об'єму речовини, з якого утворена пил.

Удавана щільність - це маса одиниці об'єму частинок, включаючи обсяг закритих пор. Удавана щільність монолітної частинки дорівнює істинної густини даної частинки.

Насипна щільність - маса одиниці об'єму уловленого пилу, вільно насипаної в ємність. В обсяг, займаний пилом, входять внутрішні пори частинок і проміжний простір між ними.

Злипання пилу - схильність частинок до зчеплення один з одним, обумовлена аутогезіоннимі (когезійний) властивостями. Взаємодія пилових частинок між собою називається Аутогезія. Аутогенно впливом викликається освіту конгломератів пилу. Взаємодія пилових частинок з поверхнями називається адгезією.

Злипання обумовлена силами електричного, молекулярного і капілярного походження. Стійка робота пиловловлюючого обладнання великою мірою залежить від злипання пилу. Як показник злипання приймають міцність пилового шару на розрив Р, Па. За ступенем злипання пилу поділяють на чотири групи (табл. 2.2).

Таблиця 2.2. Злипання пилу

Група злипання

Розривна міцність шару пилу Р, Па

Деякі види пилу даної групи

I

Несліпающіеся, Р <60

Доломітове, глиноземного, шлаковая

II

Слабосліпающіеся, Р = 60 ... 300

Коксова, доменна, апатитова

III

Среднесліпающіеся, Р = 300 ... 600

Несхвативающіеся вологі пилу, цементна, торф'яна, металева, борошняна, пил з максимальним розміром частинок 25 мкм

IV

Сільносліпающіеся, Р> 600

Вологі схоплює пилу, цементна, гіпсова, волокнисті пилу (азбестова, бавовняна, вовняна); всі пилу з частинками розміром не більше 10 мкм

Наявність схоплює пилів у складі забруднювачів вказує на можливість хімічних реакцій між компонентами викидів. Вважають, що для вологого пилу ступінь її злипання повинна бути збільшена на один рівень. Злипання зростає зі зменшенням розміру частинок.

Змочуваність пилу. На змочуванні пилу розпиленою водою засноване мокре пиловловлювання. Змочуваність дисперсних забруднювачів в певній мірі впливає на вибір засобів очищення. Так, мокрі способи очищення не ефективні для погано змочуваних пилів.

Електричні властивості роблять значний вплив на поведінку пильевих частинок. Електричні сили багато в чому визначають процес коагуляції, стійкість пилових агрегатів, вибухонебезпечність пилу, її вплив на живі організми. Дані про електричні властивості уловлюваної пилу використовуються для оптимізації роботи електрофільтрів, ефективність і стійкість яких безпосередньо залежать від цих властивостей. Основні електричні властивості пилу - питомий електричний опір і електричний заряд пилу.

Питомий електричний опір (УЕС) характеризує електричну провідність шару пилу. УЕС дорівнює опору проходження електричного струму через куб пилу зі стороною, рівною 1 м (Ом · м). За значенням УЕС пил можна розділити на три групи: добре проводить - <10 дві Ом · м, з середньою провідністю 10 дві ... 10 8-9 Ом · м, високоомних> 10 8-9 Ом · м. Електричний опір пилу обумовлено поверхневої та об'ємної провідністю. Поверхневий шар пилинок за своїми електричними властивостями відрізняється від основної маси внаслідок того, що на поверхні адсорбуються волога і гази. Об'ємна (внутрішня) провідність визначається провідністю матеріалу частинки. УЕС пилу залежить також від хімічного складу, розміру і упаковки частинок.

Горючість і вибуховості пилу. Здатність утворювати з повітрям вибухонебезпечну суміш і здатність до займання є найважливішими негативними властивостями багатьох видів пилу.

Такі речовини, як зерно і цукор, хоча і здатні згоряти за певних умов, не є вибухонебезпечними речовинами. Але наведені в пиловидне стан вони стають не тільки пожежо-, але й вибухонебезпечними. Багато видів пилу утворюють з повітрям вибухонебезпечні суміші, які здатні вибухати. Пил, що знаходиться в підвішеному стані в повітрі приміщень, вибухонебезпечна. Накопичення пилу (гель) пожароопасна. Проте за певних умов осіла пил здатна переходити у зважений стан, утворюючи вибухонебезпечні суміші.

Коагуляція аерозолів. Аерозоль - нестійка система. Він схильний до постійних змін. З плином часу в аерозолі відбувається укрупнення зважених часток. Цей процес носить назву коагуляції (агрегування, агломерації); він відбувається в результаті взаємодії частинок під впливом різного роду фізичних факторів. Паралельно з процесом утворення агломератів відбувається процес руйнування утворилися укрупнених частинок.

Коагуляція зважених в газах частинок істотно впливає на ефективність дії пиловловлюючих пристроїв. З погляду знепилювання повітря (газів) коагуляція - позитивне явище, оскільки завдяки укрупненню пилових частинок підвищується ефективність їх уловлювання. Мелкодисперсная пил, погано або зовсім не вловлюється в простіших апаратах, може бути затримана ними після коагуляції. З'єднання і укрупнення частинок відбувається при злипанні їх внаслідок зіткнення під дією гравітаційних сил, сил інерції, броунівського руху, взаємного тяжіння і т.д. Найбільша роль в коагуляції належить молекулярним силам і силам електричного притягання.

Коагуляція відбуватиметься тим інтенсивніше, чим більша ймовірність зіткнення аерозольних часток. Дрібні частинки більшою мірою схильні коагуляції, ніж великі. Прискорюється також коагуляція при підвищенні концентрації пилових частинок в газовому середовищі.

Розрізняють природну коагуляцію, коли цей процес відбувається під дією природних сил, тобто в основному за рахунок броунівського руху і гравітаційних сил, і штучну, коли цей процес інтенсифікують, застосовуючи додаткові чинники, наприклад турбулізацію запиленого потоку, його штучну іонізацію і акустичну обробку. Процес коагуляції в результаті прискорюється у багато разів, тому що ймовірність зіткнення і взаємодії частинок у багато разів збільшується.

Швидкість коагуляції аерозольних часток підкоряється закону

1 / n - 1 / n 0 = К до τ, (2.3)

де n - концентрація частинок в деякий момент часу τ (с), 1 / м 3; n 0 - початкова концентрація часток, 1 / м 3; До до - константа коагуляції, м 3 / с.

Швидкість убування лічильної концентрації частинок в результаті процесу коагуляції визначається з виразу

N = - dn / dτ = - До до n 2 (2.4)

де N - швидкість коагуляції, відповідає числу зустрічей частинок в одиниці об'єму в одиницю часу, 1 / (м 3 · с).

З виразу (2.3) випливає, що в початковий момент, коли концентрація часток велика, коагуляція відбуваються з більшою швидкістю, але потім її швидкість швидко падає.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Основні закономірності руху і осадження частинок аерозолів
Поняття і основні властивості Конституції Російської Федерації
Характеристика об'єктивних властивостей продукту
Основні фізико-механічні властивості рідини
Аерозолі
Гравітаційне осадження частинок аерозолів
Відцентрове осадження частинок аерозолів
Дюрація облігації: поняття і основні властивості
Склад основних властивостей і характеристик технології менеджменту
Основні властивості мети
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук