Что такое дисперсность пыли

Что такое дисперсность пыли

Пыль представляет собой совокупность мелких частиц твердого вещества (пылинок), способных вследствие своих малых размеров находиться более или менее длительное время во взвешенном состоянии в воздухе. Взвешенная в воздухе пыль представляет собой аэрозоль. В наружной атмосфере, а тем более в воздухе закрытых помещений всегда содержится то или иное количество пыли. В условиях производства выделение пыли в подавляющем большинстве случаев связано с процессами механического измельчения, как-то: бурения, дробления, помола, истирания. Пыли, возникающие при горении, плавлении, возгонке и других химических или термических процессах, называют дымами.

Дисперсность пыли. Способность пылинок удерживаться в воздухе или выпадать из него зависит от размеров взвешенных в воздухе частиц и от их удельного веса. Каждая взвешенная в воздухе частица подвергается воздействию двух противоположно направленных сил: силы тяжести, с одной стороны, и силы трения, испытываемого частицей со стороны воздуха при ее падении, — с другой. Если сила тяжести больше силы трения, частицы падают с возрастающей скоростью. Если сила трения уравновешивает силу тяжести, падение частиц происходит в силу инерции с постоянной скоростью, пропорциональной удельному весу частицы и квадрату ее радиуса.

Таким образом, более крупные пылинки оседают во много раз быстрее, чем мелкие. Более крупные кварцевые пылинки, примерно в 10 м и выше, в спокойном воздухе оседают быстро и, поскольку расстояние от места выделения пыли до места ее возможного оседания на полу, стенах, оборудовании не превышает нескольких метров, в течение нескольких минут выпадают из тока воздуха. Частицы размером от 10 до 0,1 и в спокойном воздухе оседают медленно, а частицы менее 0,1 u почти совсем не оседают. В подвижном воздухе пылинки оседают медленнее. Частицы пыли в 2 u, которые в спокойном воздухе оседают, в подвижном воздухе практически не оседают.

В воздухе рабочих помещений преобладают мелкие частицы пыли размером до 10 u, причем от 40 до 90% пылинок имеют размер менее 2 u. Пылинки размером более 100 ц. встречаются редко, пылинки в 25—100 u также немногочисленны. Более высокий процент пылинок размером до 2 ц. наблюдается при пылях минеральных и металлических, более низкий процент — при растительных и животных пылях.

Со степенью дисперсности, определяющей поведение пыли в воздухе, теснейшим образом связана судьба пыли в дыхательных путях. Вопрос о том, каких размеров пылинки могут проникать в глубокие дыхательные пути и далее в легочную ткань, является важным вопросом в этиологии пневмокониозов. Исследования легких у некоторых лиц, умерших от силикоза, показали, что большинство частиц (95— 99%), найденных в легочной ткани погибших от силикоза, имело диаметр менее 5 u.

Поэтому считается, что наибольшую опасность представляет пыль с размерами частиц менее 5 u. Однако пылевые частицы удлиненной формы (кварцевые, угольные, асбестовые), волокнистые (стеклянное и минеральное волокно, текстильное), в виде пластинок (слюда, разные полевые шпаты) могут проникать в легкие даже в том случае, если размер их значительно превышает 10 u.

Источник

Прогресс неизбежен — наука и техника, пытаясь отвечать на запросы современности, всегда будут идти вперед. К сожалению, новые достижения приносят новые угрозы, к которым общество может быть не готово. Потребности человечества обгоняют его возможности, что неизбежно вызывает появление опасных компромиссов в решении задач по их удовлетворению. Благодаря технологическому развитию бытовые условия за последние сто лет заметно улучшились, но были и перемены, которые нельзя увидеть невооруженным взглядом. Обычная пыль, неизменный спутник человека со времен сотворения мира, все это время тоже менялась, и совсем не в лучшую сторону.

Что есть пыль и откуда она берется

Пыль — наиболее общий и часто встречающийся загрязнитель воздуха. Основным ее творцом во все времена была естественная эрозия почвы, камня или песка. Природными источниками могут выступать выделяющие пыльцу растения, микроскопические организмы, шелушащаяся кожа животных или обычная сухая трава. Под воздействием трения любая материя механически истирается и разрушается на мелкие частички. Размер и химический состав таких частиц бывает абсолютно разным. В зависимости от дисперсности и токсичности пыль ранжируется по различным классам опасности.

Обычная домашняя пыль, которую можно обнаружить в среднестатистической квартире, в основном состоит из микроскопических волокон тканей, образовавшихся в результате износа покрывал, штор, постельного белья, одежды или ковров. В меньшей степени ее состав формируется из частиц побелки потолка, обоев и других отделочных материалов. Сам хозяин и его домашние животные также могут продуцировать пыль, состоящую из эпидермиса, выпавшей шерсти или волос. Через воздуховоды, окна и двери в жилье может проникать пыль из внешних источников, однако ее количество и состав зависят от района проживания, поэтому такую пыль нельзя считать типичной.

Антропогенная деятельность привела к возникновению новых видов пыли, концентрация которых особенно высока в урбанизированных районах, где источником загрязнения является широкий спектр человеческой активности — от садоводства до индустриального производства. Многие современные технологические процессы характеризуются выделением значительного количества вредной для живого организма пыли, вдыхание которой неизбежно вызывает проблемы со здоровьем. Уголь, цемент, металлы, пестициды, зола, сажа, пластик, резина — все это можно обнаружить в воздухе типичного мегаполиса современности.

Меньше — значит опаснее

Пыль может быть видимой или невидимой. Всего лишь десять процентов всей существующей на сегодняшний день пыли имеет частицы, размеры которых достаточно велики для того, чтобы их можно было визуально обнаружить без использования специальной аппаратуры. Человеческий глаз не видит предметы диаметром меньше пятидесяти микрон. Около ста микрон имеют толщину стандартный лист бумаги и человеческий волос. Четыреста двадцать микрон — диаметр частиц пыли, взвесь которой все еще является взрывоопасной. Классическая бытовая пыль варьируется в размерах от половины до ста микрон. Пестициды имеют частицы в тысячную микрона.

Крупная пыль, не успевая пройти сколь-нибудь значительные расстояния, очень быстро оседает в непосредственной близости от источника ее возникновения. Слои такой пыли можно наблюдать на полированных поверхностях мебели или зеркалах. Чем меньше частица, тем дольше она остается в воздухе и тем дальше может переместиться. Оседание промышленных выбросов, глины или сажи может занимать недели или вообще не происходить, если погода на местности ветреная. Мелкодисперсная пыль способна совершать длительные путешествия, в том числе по разветвленным воздуховодам жилых и промышленных зданий.

Крупные пылинки легко застревают в носу и носоглотке, поэтому могут быть легко выдохнуты либо высморканы обратно, что делает их сравнительно безопасными. Очень мелкие частицы, напротив, легко проникают сквозь верхние дыхательные пути и оседают в легких. Исключительную опасность представляют те разновидности, размер которых настолько мал, что они могут проникать и дальше — в систему кровообращения.

Химический и биологический состав, а также размер частиц пыли напрямую влияет на вред ими приносимый. Другим фактором, определяющим негативный эффект, является ее количество и время нахождения человека в загрязненной среде. Частицы размером 2,5 микрона, свободно попадая в легкие, оседают в их нижних отделах. Часть из них растворяется в крови, после чего выводится через почки наружу. Другая же часть, оказавшись достаточно твердой, остается в легких навсегда. Клинически доказано наличие накопительного эффекта вдыхания такой пыли и его связи с развитие тяжелых болезней легких, включая рак и астму. Отмечается, что вероятность возникновения проблем со здоровьем статистически выше среди:

В типичных условиях девяносто процентов обнаруживаемых в воздухе пылевых частиц обладает размерами около пяти микрон. Когда вы видите парящую в пространстве пылинку, то на нее приходится еще девять, о чьем присутствии вы совсем не подозреваете. Такая мелкая пыль, опасность которой заключается в ее проникающей способности, может быть задержана исключительно при помощи HEPA фильтра. Подобные фильтры эффективно улавливают даже наиболее вредные для человека частицы размером 2,5 микрона. Для лучшего понимания можно привести примеры некоторых частиц и их размеров в микронах:

Пластик — наш новый друг и враг

Около 16% всего производимого в мире пластика идет на создание синтетических тканей. За последние десятилетия ежегодный прирост их производства составлял стабильные 6% и сейчас равен 60 миллионам тонн. Частицы пластика и резины, образующиеся в результате износа одежды из синтетики, полимерных покрытий и автомобильных покрышек, обнаруживаются уже не только в воздухе, но и в питьевой воде. Пластик сейчас находят даже в дожде, выпадающем в больших городах типа Лондона или Парижа — там наблюдаются самые большие концентрации пластиковых частиц в воздухе в мире. Из одних лишь автопокрышек, в пересчете на каждого жителя Земли, в год получается около килограмма резиновой крошки. Примерно 3% этой крошки составляют частицы размером 2,5 микрона.

Пластиковые микроволокна можно обнаружить не только снаружи, но и внутри помещений. Любой современный дом наполнен вещами, сделанными с использованием синтетических материалов. При их истирании образуется мелкая пыль, угроза которой уже была описана выше. Исследования показывают, что в течение часа среднестатистический горожанин вдыхает примерно одиннадцать частиц такой пыли. По подсчетам, приблизительно 33% тканей в жилище двадцать первого века соткано из тех или иных видов искусственных нитей. В течение года в таком домохозяйстве образуется до двадцати килограммов пыли, шесть из которых — волокна полиэстера, нейлона, спандекса и других синтетических тканей.

Насколько вредно вдыхание пластиковой пыли? Впервые пластик был обнаружен в 1990 году в альвеолах больных раком легких. Ученые доказали, что пластик может надолго сохранятся в легких, особенно у лиц с уже имеющимися их заболеваниями. Поскольку пластмассы в основном не являются биоразлагаемыми материалами, то попадая в легкие и оставаясь в них долгое время, они неизбежно вызывают воспаление. Повреждая легочные ткани, пластиковые микрочастицы вызывают рост раковых опухолей, провоцируют приступы астмы, ухудшают дыхание. Недавно было обнаружено, что нейлоновые волокна могут мешать росту клеток легких, вследствие чего дети дополнительно оказываются в группе риска.

Обнаруживаемая в быту подобного рода мелкая пыль чем опасна вдвойне, так это наличием в ней токсичных вспомогательных веществ, вводимых производителями в пластик для улучшения его характеристик. Бисфенол А, используемый в качестве отвердителя, вызывает широкий спектр нарушений, наиболее известными из которых являются болезни сердца и сосудов, диабет второго типа и отклонения в химическом составе печеночных ферментов. Тетрабромбисфенол А, добавляемый в пластмассы в качестве антипирена, в ходе множества исследований был признан ответственным за нарушения в работе щитовидной железы и гипофиза.

Вместо заключения

Пока проблема пыли глобально остается нерешенной, единственными возможными способами борьбы с ней являются очистка помещений от ее присутствия, а также предотвращение проникновения в них. Эффективные системы фильтрации и осторожный выбор материалов — залог вашего здоровья и отличного настроения.

Источник

Дисперсность (дисперсный состав пыли)

Физико-химические свойства пыли

Надежность и эффективность систем газоочистки во многом зависит от физико-химических свойств пыли и от основных параметров газовых потоков, которые должны быть хорошо изучены и учтены при проектировании и эксплуатации систем газоочистки.

Плотность пыли

Принято рассматривать истинную, насыпную и кажущуюся плотности.

Истинная плотность (присущая материалу, из которого состоит пыль)- масса единицы объема вещества, из которого образована пыль без внутренних пор.

Истинная плотность) частицы представляет собой отношение массы гладкой монолитной частицы к занимаемому ею объему.

Насыпная плотность пыли масса единицы объема уловленной пыли, свободно насыпанной в емкость. В отличие от истинной, в объем, занимаемый пылью, входят внутренние поры и воздушные зазоры между частицами свеженасыпанной пыли. Насыпной плотностью пользуются для определения объема, который занимает пыль в бункерах в первое время до начала ее слеживания. Насыпная плотность слежавшейся пыли обычно в 1,2−1,5 раза больше, чем у свеженасыпанной.

Кажущаяся плотность частиц представляет собой отношение массы частиц к занимаемому ими объему, включая поры, пустоты, неровности и т.п.

Гладкая монолитная частица имеет кажущуюся плотность, практически совпадающую с истинной. Такие частицы в сухих инерционных аппаратах улавливаются лучше, чем пористые, так как при одинаковой массе они испытывают меньшее увлекающее действие очищенных газов, покидающих газоочистительную установку. И наоборот, частицы с меньшей кажущейся плотностью при одинаковой массе лучше улавливаются в таких газоочистительных установках, как пенные аппараты и рукавные фильтры, из-за большей вероятности захвата частиц водой или фильтровальной тканью.

На величину насыпной и кажущейся плотности пыли существенное влияние оказывают различные физико-химические процессы (вибрация, коагуляция, спекание, смачивание, окисление и т.д.).

Дисперсность (дисперсный состав пыли)

Размер частиц является основным ее параметром.

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 м 2 (вместо 600 мм 2 ).

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 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. Частицы промышленной пыли имеют различную форму (шарики, палочки, пластинки, иглы, чешуйки, волокна и т.д.). Частицы пыли могут коагулироваться и объединяться в агломераты, поэтому понятие размера частицы условно. 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.

При этом сама частица может иметь произвольную форму. Пылевые частицы различной формы при одной и той же массе оседают с разной скоростью. Чем ближе их форма к сферической, тем быстрее они оседают.

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.

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

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.

3. Пористость слоя пыли

Удельная поверхность

Удельной поверхностью S называется отношение поверхности частиц пыли к их массе или объему. По величине удельной поверхности можно судить о степени дисперсности пыли: чем она больше, тем выше степень дисперсности. В практике пылеулавливания, а также в производственной технологии такая характеристика представляет определенные преимущества, так как степень дисперсности может быть выражена одной величиной – удельной поверхностью.

5. Адгезионные и аутогезионные свойства частиц (слипаемость)

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 делятся на четыре группы (см. табл. 3).

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.

Повышенная слипаемость частиц может привести к частичному или полному забиванию аппаратов. Чем меньше размер частиц пыли, тем легче они прилипают к поверхности аппарата. Пыли, у которых 60–70 % частиц имеют диаметр меньше 10 мкм, ведут себя как слипающиеся, хотя те же пыли с размером частиц более 10 мкм обладают хорошей сыпучестью.

Со слипаемостью тесно связана другая характеристика пыли – сыпучесть.

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.

Сыпучесть пыли оценивается по углу естественного откоса, который принимает пыль в свеженасыпанном состоянии.

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.

Смачиваемость частиц

Гладкие частицы смачиваются лучше, чем частицы с неровной поверхностью, так как последние в большей степени оказываются покрытыми абсорбированной газовой оболочкой, затрудняющей смачивание.

По характеру смачивания все твердые тела разделяют на 3 основные группы:

1) гидрофильные материалы – хорошо смачиваемые (кварц, большинство силикатов и окисленных минералов, галогениды щелочных металлов);

2) гидрофобные материалы – плохо смачиваемые (графит, уголь, сера);

3) абсолютно гидрофобные (парафин, тефлон, битумы).

На смачивании пыли распыленной водой основано мокрое пылеулавливание. Смачиваемость частиц водой оказывает влияние на эффективность мокрых пылеуловителей, особенно при работе с рециркуляцией. Смачиваемость пыли определяет возможность ее гидроудаления, применение мокрой пылеуборки производственных помещений.

Гигроскопичность пыли

Гигроскопичностью пыли называется ее способность поглощать влагу из воздуха. Способность пыли впитывать влагу зависит от химического состава, размера, формы и степени шероховатости поверхности частиц.

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 абсолютно 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.

Гигроскопичность способствует их улавливанию в аппаратах мокрого типа.

Абразивность частиц

Абразивность пыли характеризует интенсивность износа металла газохода и очистных устройств (способность пыли вызывать истирание стенок конструкций и аппаратов от потока пыли). Она зависит от твердости и плотности вещества, формы и размера частиц, скорости потока. Абразивность учитывают при расчетах аппаратуры (выбор скорости газа, толщины стенок аппаратуры и облицовочных материалов).

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ПЫЛИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ПЫЛИ

1. Цель работы – ознакомление с методами определения дисперсности пыли, определение ее методом ситового анализа и методом микроскопии.

2. Теоретические сведения.

Пыль является одним из видов веществ в измельченном (дисперсном) состоянии, взвешенных в газовой, в частности, в воздушной среде. Понятию пыль близки понятия туман, дым, которые вместе с пылью объединяются общим термином аэрозоль. На практике трудно провести четкую границу между различными видами аэрозолей (пыль, туман, дым). Это объясняется тем, что часто возникают аэрозольные системы, состоящие из частиц различного происхождения. Кроме того, происходит непрерывное взаимодействии этих частиц, осаждение малых частиц на более крупных.

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

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

В зависимости от происхождения, т. е. от способа получения, различают пыль естественного происхождении и пыль промышленную.

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

Органическая пыль бывает растительного (мучная, табачная, сахарная, чайная, хлопковая) и животного происхождения (шерстяная, костяная).

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

Пыли можно рассматривать как дисперсные системы: монодисперсные, т. е. состоящие из частиц примерно одинаковой величины, и полидисперсные, т. е. такие, в состав которых входят частицы различной величины. Промышленные пыли, как правило, полидисперсны.

Для правильного выбора пылеочистного оборудования, разработки новых и совершенствования существующих пылеочистпых устройств, для проведения технологических мероприятий по уменьшению пы-леобразования и пылевыделения необходимо знать основные свойства пыли.

К основным физико-химическим свойствам пыли относят ее дисперсность, т. е. степень измельчения, строение частиц, плотность, удельную поверхность, нижний и верхний пределы взрыва, электрические свойства и др.

Знание этих свойств позволяет судить о степени опасности данной пыли в санитарно-гигиеническом отношении, способности пыли образовывать взрывоопасные концентрации с воздухом, более или менее длительное время находиться в воздухе во взвешенном состоянии.Знание этих характеристик пыли совершенно необходимо для выбора методов и устройств для пылеулавливания.

Под понятием дисперсности пыли подразумевается распределение пыли по классам (фракциям) крупности; при этом под крупностью понимают наибольший или средний поперечный размер (диагональ частиц).

В результате резкого увеличения поверхности вещества очень сильно увеличивается его химическая активность. Вещества, которые в обычном состоянии очень пассивно реагируют с окружающим кислородом воздуха, находясь в измельченном состоянии, становятся химически активными. Очень быстро и интенсивно протекают химические реакции окисления этих веществ.

Физическая активность вещества также резко возрастает. Например, измельченные вещества растворяются во много раз быстрее, чем исходный материал.

Исходя из этого, дисперсный состав пыли имеет первостепенное значение, и без его знания нельзя решать вопросы эффективного пылеулавливания.

Дисперсный состав пыли определяется путем лабораторного исследования различными методами.

Обычно, пылевые частицы имеют неправильную форму. Поэтому важно выразить размер пылевой частицы так, чтобы он был более характерен. Существует несколько способов определения размеров пылевых частиц: по размеру в свету наименьших отверстий сита, через которые проходят данные частицы; по диаметру шарообразных частиц или по наибольшему линейному размеру частиц неправильной формы; по диаметру условных шарообразных частиц, обладающих при одинаковой плотности скоростью витания, равной скорости витания данной пылевой частицы. Скорость витания – это скорость осаждения частицы пыли в неподвижном воздухе.

Различные по размерам частицы подчиняются различным физическим законам. Так, перемещение частиц различных размеров происходит по законам гравитации, закону Стокса, законам броуновского движения.

Для улавливания частиц малых размеров необходимо специальное пылеочистное оборудование.

Для определения дисперсного состава пыли используется ряд методов, которые основаны на различных физических принципах. Выбор метода определяется видом пыли, требуемой точностью, наличием соответствующего оборудования и другими факторами.

Применяют следующие методы определения дисперсного состава пыли:

ситовый анализ – разделение частиц на фракции путем последовательного просеивания навески пыли через лабораторные сита с отверстиями различных размеров;

седиментометрия – разделение навески пыли на отдельные фракции путем ее осаждения в жидкой или газообразной среде;

Ситовый анализ. Пробу (навеску) пыли разделяют на фракции последовательно просеивая ее через сито с отверстиями разного размера.

Наименьший размер отверстий в ситах – 40 мкм. Таким образом, ситовый метод позволяет определить дисперсный состав пыли с размером частиц выше 40 мкм и не дает возможность определить распределение пылевых частиц в области более тонких фракций, представляющих наибольшую опасность. В этом состоит недостаток ситового метода. Применяют ручной и механический просев. Ручной просев обычно используют при исследовательской работе, а также для ответственных производственных анализов.

Если известно время осаждения частиц на определенную глубину, расчетным путем можно определить эквивалентный диаметр частиц. Последовательное взвешивание осадка позволяет определить процентное содержание этих частиц в пробе пыли.

Микроскопический метод. Применение этого метода позволяет рассмотреть пылевые частицы размером до 1 мкм. Можно изучить строение пылевых частиц, сделать микрофотографии пыли. Могут быть определены размеры пылевых частиц и их количество.

При применении микроскопического метода дисперсный состав пыли определяют, измеряя частицы и определяя количество частиц каждой фракции. Микроскопический метод трудоемок, однако для некоторых видов пыли является единственно возможным методом исследований.

Метод центробежной сепарации. Последовательное отделение фракций от исследуемой навески пыли осуществляется под действием центробежной силы. Возникающая в аппарате центробежная сила в сотни раз больше силы тяжести, на использовании которой основан метод седиментометрии. В результате, время проведения анализа значительно сокращается.

Для анализа пыли по методу центробежной сепарации применяется аппарат «Бако» (рис. 1). Суть действия этого прибора состоит в том, что в вихревое поле, которое имеет траекторию плоской спирали, вводят исследуемую пыль. Происходит разделение пыли на две фракции, затем отделяют следующую фракцию и т. д. Таким образом, последовательно разделяют исследуемую навеску пыли на восемь фракций.

Аппарат «Бако» не применяется для анализа слипающихся и волокнистых пылей, так как они забивают камеру разделения прибора и нарушают его работу.

Распределение массы пыли по диаметрам выражается прямой или близкой к ней линией.

Академиком Л. II. Колмогоровым теоретически обосновано, что дисперсность частиц, образующихся при измельчении материала в течение достаточно длительного времени, подчиняется логарифмическому нормальному закону распределения.

Справедливость этого положения была неоднократно подтверждена экспериментально.

3. Приборы и оборудование.

Применяется следующее оборудование и приборы: механический ситовый анализатор 028М, лабораторные весы; оптический микроскоп, окулярный и объективный микрометры, предметное стекло.

Рис. 1. Схема центробежного сепаратора «Бако»:

4. Порядок проведения работы

4.1. Определить дисперсный состав пыли методом ситового анализа с помощью ситового анализатора, состоящего из 11 сит (рис. 2.).

4.1.1. Приготовить навеску пыли 200 г.

4.1.2. Высыпать пыль на вехнее сито прибора; закрыть крышку.

4.1.3. Включить анализатор, провести встряхивание втечении 8-ми минут.

4.1.4. Выключить установку и разобрать сита.

4.1.5. Взвесить остатки пыли на каждом сите.

4.1.6. Определить процентное содержание пыли на каждом сите и сделать заключение о распределении данной пробы пыли по фракциям.

4.2. Определить дисперсный состав пыли методом микроскопии.

4.2.1. Приготовить препараты пыли для рассмотрения под микроскопом. Их можно приготовть 2-мя способами: по методу осветления фильтров или запылением предметного стекла. В первом случае запыленный фильтр из материала ФПП-15 подвергают воздействию паров ацетона. Материал фильтра расплавляется, образуя прозрачную пленку, и фиксирует частицы пыли.

Рис. 2. Механический ситовый анализатор 028М:

Для приготовления препарата пылей, взаимодействующих с растворителем, этот метод непригоден.

В данной работе препарат для микроскопирования приготовлен другим способом: предметное стекло, сухое или покрытое липким прозрачным веществом (желатин из агар-агара), запыляют, а затем накрывают покровным стеклом.

4.2.2. Определить цену деления окулярной микрометрической линейки по шкале объективного микрометра.

Объективный микрометр представляет собой прямоугольную стеклянную пластинку с нанесенной на ней шкалой. Размеры делений шкалы обозначаются на пластинке объективного микрометра. В работе используется объективный микрометр со шкалой в 1 мм, разделенной на сто частей, т.е. так, что каждое деление равно 0,001 мм или 10 мкм.

На предметный столик микроскопа помещают объективный микрометр.

4.2.3. При слабом увеличении устанавливают шкалу объективного микрометра в центре поля зрения, затем изменяют установку на большее увеличение и в окуляр микроскопа вставляют окулярный микрометр.

4.2.4. Двигая объективный или окулярный микрометр, добиваются совпадения их шкал (рис.).

4.2.5. Определить цену деления окулярного микрометра. Например, 30 делений шкалы окулярного микрометра соответствуют 10 делениям шкалы объектива. Т.к. одно деление объективной шкалы соответствует 10 мкм, каждое деление будет равно 10·10 ⁄ 30 = 3,33 мкм.

4.2.6. Определить размер частицы пыли следующим образом: препарат установить так, чтобы интересующий поперечник данной пылинки совпадал со шкалой окулярного микрометра, подсчитать, сколько делений занимает поперечник пылинки. Умножив число делений на найденную цену деления, получаем размер пылинки.

4.2.7. Подсчитать в поле зрения микроскопа число частиц, имеющих размеры в следующих интервалах (фракции): 25Число частиц фракции n, штДоля частиц определенной фракции d, %

5. Требования к отчету. Отчет должен содержать:

5.1. Цель работы и краткое изложение теории.

5.2. Порядок проведения работы и результаты в таблице 2.

5.3. Анализ полученных результатов и вывод.

6. Контрольные вопросы.

6.1. Что представляет собой пыль? В чем ее опасность?

6.2. Каковы основные физико-химические характеристики пыли?

6.3. С какой целью необходимо знать физико-химические характеристики пыли?

6.4. Что такое дисперсность пыли и какими методами она определяется?

6.4. В чем суть ситового анализа и порядок его проведения?

6.5. В чем суть седиментометрического метода?

6.6. Суть центробежного метода воздушной сепарации? Аппарат для его проведения?

6.7. Суть микроскопического метода, почему он называется счетным?

6.8. Какие апараты используются для очистки атмосферы от пыли?

6.9. Как пыль классифицируют по происхождению?

6.10. Каков интервал дисперсности аэрозольных частиц?

6.11. Как пыль классифицируют по размерам?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник