Характеристики пылегазовых загрязнителей воздуха

Пыль и другие аэрозоли. Качество воздуха, его воздействие на организм, а также оборудование и технологические процессы во многом обусловлены содержанием в нем взвешенных частиц, главным образом пылевых.

Пыль технологического происхождения характеризуется большим разнообразием по химическому составу, размеру частиц, их форме, плотности, характеру краев частиц и т. д. Соответственно разнообразно воздействие пыли на организм человека и окружающую среду.

Пыль причиняет вред организму в результате механического воздействия (повреждение органов дыхания острыми кромками пыли), химического (отравление ядовитой пылью), бактериологического (вместе с пылью в организм проникают болезнетворные микроорганизмы).

По мнению гигиенистов пылевые частицы размером 5 мкм и меньше способны глубоко проникать в легкие вплоть до альвеол. Пылинки размером 5…10 мкм в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, почти не проникая в легкие. Пыль оказывает вредное действие на органы дыхания, зрение, кожу, а при проникновении в организм человека — также на пищеварительный тракт.

Наиболее тяжелые последствия вызывает систематическое вдыхание пыли, содержащей свободный диоксид кремния SiO₂. В результате возникает силикоз. Это одна из форм болезни легких, связанной с вдыханием запыленного воздуха, - пневмокониоза. Воздействие пыли на орган зрения вызывает конъюнктивиты, на кожу — дерматиты.

Пыль в производственных помещениях оказывает неблагоприятное воздействие на оборудование, вызывая, например, его интенсивный износ. Осаждение пыли на поверхность нагрева и охлаждения ухудшает условия теплообмена и т. д. Осаждение пыли на электрическом оборудовании может привести к нарушению его работы, к авариям.

Органические пыли, например, мучная, могут быть питательной средой для развития микроорганизмов. Пылевые частицы могут быть ядром конденсации для паров жидкостей. Вместе с пылью в помещение могут проникать вещества, вызывающие интенсивную коррозию металлов и т. д. С воздухом многие пыли образуют взрывоопасные смеси.

Оксид углерода (угарный газ СО) — бесцветный газ, без запаха. Высокотоксичное вещество. Плотность по отношению к воздуху 0,967. Образуется в результате неполного сгорания углерода (сгорание углерода в условиях недостатка кислорода). Выделения СО происходят в литейных, термических, кузнечных цехах, в котельных, особенно работающих на угольном топливе, СО содержится в выхлопных газах автомашин, тракторов и т. д. Через легкие СО проникает в кровь. Вступая в соединение с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин. При этом нарушается снабжение организма кислородом. В тяжелых случаях наступает удушье.

Цианиды. К цианидам относятся: цианистая (синильная) кислота (HCN), ее соли (KCN, NaCN, CH3CN) и др. HCN - бесцветная жидкость с запахом горького миндаля. Цианиды натрия и калия - бесцветные кристаллы, слабо пахнут синильной кислотой.

Синильная кислота используется в производстве нитрильного каучука, синтетического волокна и органического стекла, при извлечении благородных металлов из руд и др. Цианиды натрия и калия применяют в гальванических цехах при покрытии металлов медью, латунью, золотом, в фармакологическом производстве.

Синильная кислота может поступать в организм через слизистые оболочки дыхательных путей и пищеварительного тракта, в незначительном количестве через кожу. Соли синильной кислоты в организм проникают в виде пыли через ротовую полость. Синильная кислота и ее соединения высокотоксичны. Цианиды, поступившие в организм, нарушают кровообращение и снабжение организма кислородом.

Сероводород (H2S) — бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Температура кипения 60,9°С, плотность по отношению к воздуху 1,19. Горит синим пламенем с образованием воды и диоксида серы.

Встречается при переработке, получении или применении сернистого бария, сернистого натрия, сурьмы, в кожевенной промышленности, в свеклосахарном производстве, на фабриках искусственного шелка, при добыче нефти и ее переработке и других производствах. Поступает в организм через легкие, в небольших количествах через кожу. Обладает высокой токсичностью. Порог ощущения запаха 0,012 — 0,03 мг/м3, концентрация около 11 мг/м3 тяжело переносима даже для привычных к нему.

Поражает центральную нервную систему, нарушает кровоснабжение организма. При низких концентрациях обладает раздражающим действием в отношении слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей.

Диоксид серы (сернистый газ SO2) — бесцветный газ с острым запахом. Плотность по отношению к воздуху 2,213. Встречается при сжигании топлива, содержащего серу, в котельных, кузницах, литейном производстве, при производстве серной кислоты, на медеплавильных заводах, в кожевенном производстве и ряде других. Весьма распространенное вредное вещество.

В организм поступает через дыхательные пути. Оказывает сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей. При больших концентрациях могут быть более тяжелые последствия вплоть до потери сознания, отека легких.

Окислы азота являются смесью соединений азота при их различном соотношении. Весьма распространенные вредные вещества, выделяются при производстве азотной кислоты, при производстве удобрений, при взрывных работах и др. Поступают в организм через дыхательные пути. При небольших концентрациях и малом содержании в смеси диоксида азота происходит раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей. При большом содержании в смеси диоксида азота и большой концентрации смеси в воздухе наступают явления удушья.

Углеводороды ароматического ряда. В производстве широко применяют бензол, толуол, ксилол. Их получают при перегонке каменного угля на коксохимических заводах и перегонке нефти.

В обычных условиях они находятся в жидком состоянии. Температура кипения бензола (С6Н6) 80,1°С; толуола (С6Н5СН3) 110,8°С; ксилола ((СН3)2С6Н4) 144°С. Поступают в организм через дыхательные пути и кожу. Наиболее опасным является бензол. Ароматические углеводороды действуют на кроветворные органы и на центральную нервную систему.

Металлы. Сейчас наряду с широко известными металлами (свинец, ртуть, цинк, марганец, хром, никель и др.) все шире применяются для получения сплавов со специальными свойствами, в качестве катализаторов, для изготовления отдельных деталей, конструкций и т. д. редкие рассеянные металлы (бериллий, литий, ванадий, титан, цирконий, вольфрам, таллий, селен и др.).

В качестве вредных веществ металлы могут быть в виде аэрозолей дезинтеграции и конденсации, а также в виде паров.

Свинец (Рb). Тяжелый металл. Температура плавления 327°С, температура кипения 1525°С. При температуре 400-500°С начинает интенсивно выделять пары. Свинец и его соединения поступают в воздух на предприятиях по выплавке свинца, по производству аккумуляторов, свинцовых красок, по производству дроби и др. В промышленном производстве применяются соединения свинца: сернистый свинец, оксид свинца, свинцовый сурик, сернокислый свинец и др.

Свинец поступает в организм большей частью через дыхательные пути, а также через пищеварительный тракт.

Свинец нарушает работу органов кровообращения и центральной нервной системы, системы пищеварения, обменные процессы в организме. Может накапливаться в различных органах (кости, мозг, печень, мышцы). Выделение свинца из организма происходит в течение длительного времени (месяцев, лет).

Ртуть (Hg). Жидкий металл. Температура кипения 357,2°С, температура твердения (- 38.9°С). Испаряется при комнатной температуре. В производстве ртуть применяют в чистом виде и виде соединений (хлорных, цианистых, сернистых, азотнокислых и др.). Почти все они ядовиты.

Ртуть применяют при производстве измерительных приборов (термометров, барометров), гремучей ртути, ртутных выпрямителей, получении золота из руд и т. д.

В организм в условиях производства пары ртути поступают через органы дыхания. При попадании ртути в организм поражаются главным образом нервная система и желудочно-кишечный тракт, почки. Ртуть способна накапливаться в организме, в основном, в печени и почках. Мелкодиспергированная ртуть может попадать в поры материалов (штукатурки, дерева и др.) и длительное время выделять пары ртути.

Марганец (Мn) — серебристый металл с красным оттенком. Температура плавления 1210-1260°С, температура кипения 1900°С. Распространены соединения марганца: оксид марганца, диоксид марганца, хлористый марганец.

С марганцем приходится сталкиваться в металлургической промышленности (производство качественных сталей), стекольной и химической промышленности, при сварке, добыче и переработке марганцевых руд и т. д.

Марганец и его соединения поступают в организм через желудочнокишечный тракт в виде пыли. Они воздействуют на центральную нервную систему.

Цинк (Zn). Вредным веществом является оксид цинка - белый рыхлый порошок. Оксид цинка может быть получен при окислении цинка при его нагревании выше температуры плавления (939°С).

При нагревании цинка выше температуры плавления (939°С) образуются пары цинка, которые, соединяясь с кислородом, образуют оксид цинка

(ZnO).

Контакт с оксидом цинка может происходить при изготовлении цинковых белил, литье латуни, ее резке и т. д. Оксид цинка в виде пыли поступает в организм через дыхательные пути. Последствия воздействия оксида цинка на организм - явления лихорадки. Цинк в основном откладывается в печени, поджелудочной железе.

Хром (Сr). Хром — твердый блестящий металл. Температура плавления 1615°С, температура кипения 2200°С. Применяются соединения хрома: оксид хрома, диоксид хрома, хромовые квасцы калийные и натриевые и др. Хром и его соединения применяют в металлургии, химической, кожевенной, текстильной, лакокрасочной, спичечной и др. отраслях промышленности. Они поступают через дыхательные пути в виде пыли, паров тумана, через желудочно-кишечный тракт, всасываются через кожу в виде растворов. Могут откладываться в печени, почках, эндокринной системе, легких, волосах и др. Хром и его соединения поражают слизистую оболочку органов дыхания, желудочно-кишечный тракт, вызывают язвы на кожных покровах. Как аллергены, они вызывают заболевание типа бронхиальной астмы.

Никель (Ni) - серебристый белый металл с коричневым оттенком. Температура плавления 1425°С, температура кипения 2900°С. Находит применение в производстве никелевой и хромоникелевой стали, сплавов с медью, железом, в качестве катализатора, при никелировании металлических изделий в гальваническом производстве и др.

В организм никель и его соединения поступают через дыхательные пути в виде пыли. Никель и его соединения вызывают поражение органов дыхания, кожного покрова.

Канцерогенные вещества. Ряд веществ, применяемых в промышленности, способен вызвать злокачественные опухоли в различных частях тела. Такими веществами являются хром, мышьяк, никель, асбест, бериллий, сажа, смола, пек, минеральные масла и ряд других. Эти новообразования могут возникать и через значительный период (несколько лет) после прекращения работы с соответствующими веществами.

Весьма специфическую вредность представляют собой неприятные запахи, источниками которых являются газы и аэрозольные частицы, обычно внебольших количествах находящиеся в воздушной среде. Запахи неблагоприятно воздействуют на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, нервное возбуждение или, наоборот, депрессию. С неприятнымизапахами приходится встречаться в районах расположения химических предприятий, а также предприятий, где происходит переработка сельскохозяйственного органического сырья, например, вблизи мясокомбинатов, табачныхфабрик и др.

В последние десятилетия появился новый вид загрязнения воздушной среды - радиоактивные вещества. Развитие атомной энергетики и промышленности по добыче и переработке носителей атомной энергии связано с поступлением в окружающую среду радионуклидов. Эти вещества отличаются большим разнообразием в отношении интенсивности воздействия на организм человека и животных, на окружающую среду, а также времени своего существования — от долей секунды до тысячелетий.

В воздушной среде находятся также микроорганизмы - бактерии и вирусы. Питательной средой для их размножения и развития являются биологические процессы, происходящие как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.

Основные свойства аэрозолей

Аэрозоль представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсной средой является газ, в частности, воздух, а дисперсной фазой — твердые или жидкие частицы. Наиболее мелкие (тонкие) аэрозольные частицы по размерам близки к крупным молекулам, а для наиболее крупных наибольший размер определяется их способностью более или менее длительное время находиться во взвешенном состоянии. Обычно речь идет о частицах размером до 100…200 мкм, а по некоторым представлениям до 500 мкм.

Различают дисперсионные и конденсационные аэрозоли. Дисперсионные аэрозоли образуются при измельчении (диспергировании) твердых и жидких веществ. Конденсационные аэрозоли образуются при конденсации насыщенных паров, а также в результате газовых реакций.

Дисперсионные частицы обычно значительно грубее, чем конденсационные, обладают большей полидисперсностью, имеют неправильную форму. Конденсационные аэрозоли имеют часто правильную шарообразную или кристаллическую форму и при коагуляции, сливаясь, снова получают шарообразную форму.

К аэрозолям относятся пыли, туманы и дымы.

Пылями называют дисперсионные аэрозоли с твердыми частицами, независимо от дисперсности. Пылью обычно также называют совокупность осевших частиц (гель или аэрогель).

Под туманами понимают газообразную среду с жидкими частицами как

конденсационными, так и дисперсионными, независимо от их дисперсности.

Дымами называют конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой или включающие частицы и твердые, и жидкие.

На практике часто приходится встречаться с аэрозолями, включающими частицы как дисперсионного, так и конденсационного происхождения, обычно ультрамикроскопического размера. Часто бывает затруднительно провести четкую границу между различными видами аэрозолей. Объясняется это тем, что аэрозольные системы состоят из частиц различного происхождения. Происходит к тому же непрерывное взаимодействие этих частиц, осаждение малых частиц на более крупные и т. д. Аэрозольная система не находится в неизменном состоянии. В результате взаимодействия частиц происходит их укрупнение, разрушение конгломератов, осаждение частиц и т. д.

Аэрозоли обычно полидисперсны, т. е. содержат частицы различных размеров. Монодисперсные частицы встречаются как исключение. Их в некоторых количествах в виде порошков изготовляют для калибровки пылеизмерительных приборов.

В технике и в повседневной жизни постоянно приходится сталкиваться с веществами, находящимися в измельченном состоянии. Многие технологические процессы направлены на приведение их в такое состояние, например, помол зерна для получения муки.

Основное внимание уделено рассмотрению пыли, так как в большинстве случаев воздух приходится очищать от данного вида аэрозоля. Большинство систем очистки предназначено для улавливания пыли. Рассматриваются также другие виды аэрозолей.

Пыль может быть классифицирована по нескольким признакам, в том числе по своему происхождению, т. е. по материалу, из которого она образована.

В зависимости от происхождения различают пыль естественного происхождения и промышленную. Первая образуется в результате процессов, не связанных непосредственно с процессом производства, хотя во многих случаях имеется взаимосвязь между этим видом пылеобразования и хозяйственной деятельностью человека.

К пыли естественного происхождения относят пыль, образующуюся в результате эрозии почвы (на этот процесс, конечно, влияет деятельность человека), а также пыль, возникающую при выветривании горных пород, пыль космического происхождения и т. д. Естественное происхождение имеют также органические пылевидные частицы - пыльца, споры растений. К образующейся в результате эрозии почвы, обветривания горных пород и т. п.

близка по составу пыль, возникающая при выветривании строительных конструкций, дорог и других сооружений.

С пылью естественного происхождения приходится сталкиваться, главным образом, при решении вопросов очистки приточного воздуха перед поступлением его в вентилируемые помещения. Промышленная пыль возникает в процессе производства. Почти каждому виду производства, каждому материалу или виду сырья сопутствует определенный вид пыли.

Многие технологические процессы направлены на получение различных материалов, состоящих из мелких частиц, например, цемента, строительного гипса, муки и т. д. Совокупность этих частиц правильно называть пылевидным материалом. Соответствующей пылью (например, цементной, мучной и т. д.) обычно называют наиболее мелкие частицы этих материалов, разносимые потоками воздуха.

Большая часть видов пыли возникает в результате процессов, связанных с обработкой материалов (резание, шлифование и т. п.), их сортировкой и транспортированием (погрузка, разгрузка и т. п.).

В зависимости от материала, из которого пыль образована, она может быть органической и неорганической.

В свою очередь органическая пыль бывает растительного (древесная, хлопковая, мучная, табачная, чайная и т. д.) и животного (шерстяная, костяная и др.) происхождения.

Неорганическая пыль подразделяется на минеральную (кварцевая, цементная и др.) и металлическую (стальная, чугунная, медная, алюминиевая и др.).

Значительная часть промышленных пылей - смешанного происхождения, т. е. состоит из частиц неорганических и органических или, будучи органической, включает в себя частицы минеральной и металлической пыли.

Например, зерновая пыль, кроме частиц, образующихся при измельчении зерна, содержит также минеральные частицы, попавшие в массу зерна при выращивании и сборе урожая. Пыль, выделяющаяся при шлифовании металлических изделий, кроме металлических частиц, содержит минеральные частицы, образующиеся при взаимодействии обрабатываемого металла и орудий его обработки (абразивного круга и т. д.). Это нужно учитывать при выборе методов очистки и пылеулавливающего оборудования.

Дисперсность - степень измельчения вещества. Под дисперсным (зерновым, гранулометрическим) составом понимают распределение частиц аэрозолей по размерам. Он показывает, из частиц какого размера состоит данный аэрозоль, и массу или количество частиц соответствующего размера.

Дисперсность в значительной мере определяет свойства аэрозолей. В результате измельчения изменяются некоторые свойства вещества и приобретаются новые. Это вызвано, в основном, тем, что при диспергировании вещества многократно увеличивается его суммарная поверхность. Например, при измельчении тела, имеющего форму куба и размеры 20×10×10 мм, и превращении его в частицы кубической формы с размером 1 мкм, суммарная поверхность материала возрастет в 10000 раз и станет равной 6 м² (вместо 600 мм²).

В результате резкого увеличения суммарной поверхности вещества повышается поверхностная энергия, что влечет за собой увеличение физической и химической активности. Очень быстро и интенсивно протекают реакции окисления этих веществ. О повышении физической активности говорит, например, то, что измельченные вещества растворяются во много раз быстрее, чем исходный материал.

Во взвешивающей газообразной среде присутствует влага, пары кислот, щелочей. В результате их поглощения свойства частиц отличаются от

свойств исходного материала.

Дисперсный состав характеризует аэрозоль с различных сторон. Кроме физических и химических свойств, дисперсный состав определяет в значительной мере характер и условия распространения аэрозолей в воздушной среде. Мелкодисперсная пыль осаждается значительно медленнее, а особо мелкодисперсная пыль практически вовсе не осаждается. Таким образом, рассеивание пылевых частиц в воздухе в значительной мере определяется дисперсным составом пыли. Важнейший вопрос пылеулавливания – выбор пылеулавливающего оборудования - решается главным образом на основании дисперсного состава пыли.

Дисперсный состав пыли имеет первостепенное значение для разработки и совершенствования пылеулавливающих аппаратов и систем, а также для осуществления мероприятий по предотвращению выделения пыли и ее распространению.

Дисперсный состав аэрозолей определяют лабораторными исследованиями с использованием различных методов.

Имеется несколько способов выражения размеров пылевых частиц: по диаметру частицы; по размеру в свету наименьших размеров ячеек сита, через которые проходят данные частицы; по диаметру шарообразных частиц,

имеющих такую же массу; по наибольшему линейному размеру частиц неправильной формы; по диаметру условных шарообразных частиц, обладающих при одинаковой плотности скоростью витания, равной скорости витания данной пылевой частицы. Точно размер частицы может быть выражен диаметром шарообразной частицы. Однако частицы такой формы практически не встречаются. Поэтому для выражения размера частицы пользуются понятиями эквивалентный диаметр, седиментационный диаметр и др.

Эквивалентный диаметр частицы неправильной формы - диаметр шара, объем которого равен объему частицы, или диаметр круга, площадь которого одинакова с площадью проекции частицы.

Седиментационный диаметр частицы - диаметр шара, скорость оседания и плотность которого соответственно равны скорости оседания и плотности частицы неправильной формы.

Интервал дисперсности аэрозольных частиц весьма велик: от 10^-7 до 1 см. Нижний предел определяется возможностью длительного самостоятельного существования весьма малых частиц; верхний предел ограничен тем, что крупные частицы весьма быстро осаждаются под действием сил тяжести и во взвешенном состоянии практически не наблюдаются.

Весь диапазон размеров частиц разбивают на фракции. Фракция объединяет частицы, находящиеся в пределах одного интервала размеров рекомендуемой шкалы. Например, применяют следующую шкалу размеров пылевых частиц: 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.

Дисперсный состав пыли представляют в виде таблицы или графика.

В таблице дается распределение пыли по фракциям в процентах от общей массы. Пример приведен в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Дисперсный состав пыли

Размер частиц на границах фракций, мкм	<1,5	1,5- 2,5	2,5-5	5-7,5	7,5-10	I0-15	15-25	25-35	35-50	>50
Фракции, % от об- щей мас- сы частиц	2,19	3,73	7,89	13,16	15,45	21,13	18,63	6,06	5,1	6,66

Результаты определения дисперсного состава могут быть представлены в ви-

де таблицы, в которой приведены проценты массы или числа частиц, с размерами меньше или больше заданного. Пример - таблица 1.4.

Таблица 1.4

Фракции пыли с частицами меньше или больше заданного размера

Размер час- тиц d, мкм	1,5	2,5
Масса час- тиц больше d, %	97,81	94,08		70,74	49,61	30,98	17,82	6,66
Масса час- тиц меньше d, %	2,19	5,92	13,81	29,26	50,39	69,02	82,18	93,39

Совокупность всех фракций аэрозоля называют фракционным составом его дисперсной фазы, которую можно представлять графически. Откладывая по оси абсцисс значения интервалов, составляющих фракции, а по оси ординат - доли или процентные содержания частиц соответствующих фракций, получают гистограммы - ступенчатые графики фракционного состава. С уменьшением интервалов фракций гистограммы приближаются к плавным кривым. Иногда такие кривые бывают близки по форме к кривой нормального распределения случайных величин, которая описывается двумя параметрами - средним диаметром частиц Dm и стандартным отклонением σ от него:

; (1.1)

где Мi - число частиц в i-той фракции.

Теоретически обосновано, что дисперсность пыли, образующейся при измельчении материала в течение достаточно длительного времени, подчиняется логарифмически нормальному закону распределения.

Распределение частиц в реальных аэрозолях отличается от нормального, но для многих из них все же может быть приведено по форме к нормальному, если на графиках по оси абсцисс вместо размеров частиц откладывают значения их логарифмов. В таких случаях считают, что размеры частиц аэрозоля распределены по логарифмически нормальному закону. Кривую логарифмически нормального распределения также можно задать двумя параметрами - логарифмами среднего диаметра и стандартного отклонения от него:

; (1.2)

Интегральные кривые нормального и логарифмически нормального распределений имеют форму интеграла вероятностей, что позволяет использовать таблицы его значений во всех расчетах, связанных с распределением частиц аэрозоля по размерам.

Удобно построить специальную координатную сетку, в которой интегральная кривая логарифмически нормального распределения преобразуется в прямую линию. График дисперсного состава пыли обычно выполняют в вероятностно-логарифмической системе координат. По оси абсцисс такой системы координат откладывают значения размеров частиц в логарифмическом масштабе, а по оси ординат - доли или процентное содержание частиц в вероятностном масштабе, т.е. значения интеграла вероятностей для соответствующих долей или процентных содержаний частиц.

Стандартное отклонение lg σ определяется из свойства интеграла веро-

ятностей соотношением:

lgσ=lgD84,1–lgD_m=lgD_m–lgD15,9, (1.3)

где D84,1 и D15,9 - абсциссы точек в вероятностно-логарифмической системе координат (рис. 1.1), ординаты которых имеют значения 84,1 % и 15,9%. Распределения, близкие к логарифмически нормальным, аппроксимируют прямыми и считают, что они однозначно определяются параметрами σ и Dm.

Рис. 1.1. Вероятностно-логарифмическая система координат Mi - Di

ГОСТ 12.2.043-80 подразделяет все пыли в зависимости от дисперсности на пять групп: I — наиболее крупнодисперсная пыль; II — крупнодисперсная пыль; III — среднедисперсная пыль; IV — мелкодисперсная пыль; V — наиболее мелкодисперсная пыль. Номограмма для определения группы дисперсности пыли показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Номограмма для определения группы дисперсности пыли: δ — размер частиц пыли, мкм; D - суммарная масса всех частиц пыли, имеющих размер менее данного δ, % (от общей массы частиц пыли); (I-V) - зоны, характеризующие группы дисперсности пыли.

Если линия, характеризующая дисперсный состав пыли, проходит по нескольким участкам номограммы, пыль относят к группе, более высокой по дисперсности.

Дисперсность аэрозолей характеризует также медианный диаметр.

Медианным (средним) диаметром d50 называют такой размер частиц, по которому массу аэрозоля можно разделить на две равные части: масса частиц мельче d50 составляет 50 % всей массы пыли, так же как и масса частиц крупнее d50.

Плотность — масса единицы объема, кг/м³.

Различают истинную, кажущуюся и насыпную плотность частиц пыли.

Истинная плотность представляет собой массу единицы объема вещества, из которого образована пыль.

Кажущаяся плотность — это масса единицы объема частиц, включая объем закрытых пор. Кажущаяся плотность монолитной частицы равна истинной плотности данной частицы.

Насыпная плотность — масса единицы объема уловленной пыли, свободно насыпанной в емкость. В объем, занимаемый пылью, входят внутренние поры частиц и промежуточное пространство между ними.

Удельная поверхность аэрозоля − отношение поверхности всех частиц к их массе или объему.

Значение удельной поверхности позволяет судить о дисперсности пыли.

Слипаемость пыли. Склонность частиц к сцеплению друг с другом определяется аутогезионными (когезионными) свойствами и в технике пылеочистки получила название "слипаемость".

Взаимодействие пылевых частиц между собой называется аутогезией. Аутогенным воздействием вызывается образование конгломератов пыли. Взаимодействие пылевых частиц с поверхностями называется адгезией.

Обычно, когда речь идет о взаимодействии пылевых частиц между собой, явления аутогезии именуют слипаемостью. Она обусловлена силами электрического, молекулярного и капиллярного происхождения. Устойчивая работа пылеулавливающего оборудования во многом зависит от слипаемости пыли. В качестве показателя слипаемости принимают прочность пылевого слоя на разрыв, Па.

По степени слипаемости пыли могут быть разделены на четыре группы (табл. 1.5.).

Таблица 1.5

Слипаемостъ пыли

Группа слипаемости	Разрывная прочность слоя пыли, Р, Па	Некоторые пыли данной группы
I     II   III   IV	Неслипающиеся, Р < 60   Слабослипающиеся, Р = 60-300 Среднеслипающиеся, P = 300-600     Сильнослипающиеся, Р>600	Доломитовая, глиноземная, шлаковая Коксовая, доменная, апатитовая Несхватывающиеся влажные пыли, цементная, торфяная, металлическая, мучная, пыль с максимальным размером частиц 25 мкм Влажные схватывающиеся пыли, цементная, гипсовая, волокнистые пыли (асбестовая, хлопковая, шерстяная); все пыли с частицами не более 10 мкм

Наличие схватывающихся пылей в составе загрязнителей указывает на возможность химических реакций между компонентами выбросов.

Считают, что для влажной пыли степень ее слипаемости должна быть увеличена на один уровень. Слипаемость возрастает с уменьшением размера частиц.

Сыпучесть пыли.Сыпучесть характеризует подвижность частиц пыли относительно друг друга и их способность перемещаться под действием внешней силы. Сыпучесть зависит от размера частиц, их влажности и степени уплотнения.

Характеристики сыпучести используются при определении угла наклона стенок бункеров, течек и др. устройств, связанных с накоплением и перемещением пыли и пылевидных материалов.

Различают статический и динамический угол естественного откоса. Динамический угол естественного откоса относится к случаю, когда происходит падение частиц на плоскость.

Под статическим углом естественного откоса (его называют также углом обрушения) понимают угол, который образуется при обрушении слоя в результате удаления подпорной стенки.

Статический угол естественного откоса всегда больше динамического угла естественного откоса.

Гигроскопичностью пыли называется ее способность поглощать влагу из воздуха. Поглощение влаги оказывает влияние на такие свойства пыли, как электрическая проводимость, слипаемость, сыпучесть и др.

Равновесие между относительной влажностью воздуха и влажностью материала выражает изотерма сорбции. Пользуясь изотермой сорбции, можно судить о поведении пыли в аппаратах, емкостях для пыли, пылепроводах.

Содержание влаги в пыли выражает влагосодержание или влажность. Влагосодержание — отношение количества влаги в пыли к количеству абсо-

лютно сухой пыли. Влажность — отношение количества влаги в пыли ко всему количеству пыли.

Гигроскопическая влага пыли, т. е. влага, которая удерживается на ее поверхности, в порах и капиллярах, может быть определена при высушивании пробы пыли до постоянной массы в сушильном шкафу.

Равновесную влажность пыли (изотерму сорбции) определяют, выдерживая ее до постоянной массы в воздушной среде с известной относительной влажностью.

Смачиваемость пыли.На смачивании пыли распыленной водой основано мокрое пылеулавливание. Смачиваемость пыли определяет возможность ее гидроудаления, применение мокрой пылеуборки производственных помещений.

Электрические свойства пыли.Электрические свойства оказывают значительное влияние на поведение пылевых частиц. Электрические силы во многом определяют процесс коагуляции, устойчивость пылевых агрегатов, взрывоопасность пыли, ее воздействие на живые организмы. Электрические свойства пыли должны быть учтены при решении вопросов, связанных с очисткой газов (воздуха) от пыли, в первую очередь, с работой электрофильтров. Данные об электрических свойствах улавливаемой пыли могут быть использованы для оптимизации работы электрофильтров, эффективность и устойчивость которых непосредственно зависит от этих свойств.

Основные электрические свойства пыли — удельное электрическое сопротивление и электрический заряд пыли.

Удельное электрическое сопротивление (УЭС) характеризует электрическую проводимость слоя пыли. УЭС равно сопротивлению прохождения электрического тока через куб пыли со стороной, равной 1 м (Ом.м).

По значению УЭС пыль можно разделить на три группы: хорошо проводящая < 10² Ом.м, со средней проводимостью 10²…10^8-9 Ом.м, высокоомная >10^8-9 Ом.м. Электрическое сопротивление пыли обусловлено поверхностной и объемной проводимостью. Поверхностный слой пылинок по своим электрическим свойствам отличается от основной массы вследствие того, что на поверхности адсорбируются влага и газы. Объемная (внутренняя) проводимость определяется проводимостью материала частицы. Она возрастает с повышением температуры в результате повышения энергии электронов. На рис. 1.3. дана зависимость электрического сопротивления слоя пыли от температуры.

Рис. 1.3. Зависимость электрического сопротивления слоя пыли

от температуры.

При комнатной температуре пыль адсорбирует из воздуха влагу. Поверхностная проводимость повышается, сопротивление понижается. По мере повышения температуры происходит испарение влаги и сопротивление возрастает. Затем, при дальнейшем повышении температуры до 90- 180°С, благодаря тепловому возбуждению электронов вещества, происходит уменьшение сопротивления. Рассматриваемая кривая отражает два вида электропроводимости - поверхностную и объемную. Таким образом, зная зависимость между температурой и сопротивлением, можно в определенных пределах воздействовать на проводимость пыли.

УЭС пыли зависит также от химического состава, размера и упаковки частиц.

Электрический заряд пыли. Пылевая, как и другая аэрозольная частица, может иметь один или несколько электрических зарядов или быть нейтральной. Аэрозольная система может иметь в своем составе частицы, заряженные положительно, отрицательно, нейтральные. Соотношение этих частиц определяет суммарный заряд системы.

Пылевые частицы получают электрический заряд, как в процессе образования, так и после образования, находясь во взвешенном состоянии, в результате взрыва, диспергирования, взаимного трения, трения о воздух, а также вследствие адсорбции ионов при ионизации среды. Последний способ

электризации является основным для взвешенных частиц.

Электрическое состояние аэрозольной системы не остается постоянным во вре