Как уже было сказано ранее, аэрозолями называют системы, в которых дисперсной средой является газ, а дисперсной фазой – твердые (пыль) или жидкие (туман) частицы. Пыль – это аэрозольная система, образованная твердыми частицами диспергационого происхождения. Такие частицы образуются при измельчении твердых тел – дроблении руд и различных материалов, механической обработке металлов и других веществ, при их транспортировке, перегрузке и хранении, ветровой эрозии почвы и ее сельскохозяйственной обработке и т. д. Дым – аэрозоли с твердыми частицами, образовавшимся в результате конденсации перенасыщенных паров, например, при плавке металлов, их сварке, горении органических веществ, а также в результате химикотехнологических процессов. Иногда дым содержит некоторое количество жидких аэрозольных частиц. Туман — атмосферное явление, скопление воды в воздухе образованное мельчайшими частичками водяного пара (при температуре воздуха выше −10°С — капельки воды, при −10..−15°С — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15°С — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей) [1]. Перечислим известные свойства пыли: 1. Смачиваемость пыли. Различные виды промышленной пыли обладают различной смачиваемостью, 7 которая оказывает существенное влияние на эффективность мокрых пылеуловителей, особенно при работе с рециркуляцией. Гладкие частицы смачиваются лучше, чем частицы с неровной поверхностью, т. к. последние в большей степени оказываются покрытыми абсорбированной газовой оболочкой, затрудняющей смачивание. Смачиваемость определяют методом пленочной флотации. Он заключается в том, что в сосуд с дистиллированной водой высыпают навеску пыли. Определяют количество осевшей (затонувшей) пыли. О смачиваемости пыли судят по доле затонувших частиц; 2. Электрические свойства пыли влияют на эффективность работы электрофильтров, а также на поведение пыли в газоходах и в пылеулавливающих аппаратах, на взрывоопасность и адгезионные свойства, в том числе и на сыпучесть пыли. Электрические свойства пыли зависят от физико-механических и химических свойств (форма, дисперсность и так далее), а также от внешних факторов – температуры, влажности и тому подобное. Основными электрическими свойствами пыли являются удельное электрическое сопротивление и электрический заряд пыли; 3. Горючесть и взрываемость пыли. Способность образовывать с воздухом взрывоопасную смесь и способность к воспламенению являются важнейшими отрицательными свойствами многих видов пыли. Пыль, находящаяся во взвешенном состоянии в воздухе помещений, взрывоопасна. Осевшая пыль (гель) пожароопасна. Коагуляция (агрегирование, агломерация) - укрупнение взвешенных частиц. Этот процесс происходит в результате взаимодействия частиц под влиянием различного рода физических факторов. Наибольшая роль в коагуляции принадлежит молекулярным силам и силам электрического притяжения. Наиболее крупными источниками пыли и других веществ в окружающую атмосферу на металлургических предприятиях и в литейных цехах машиностроения являются: 1) участки складирования и переработки шихты и 8 формовочных материалов; 2) вагранки, электродуговые и индукционные печи; 3) участки выбивки и очистки литья. Плотность частиц пыли. Плотность – масса единицы объема, кг/м3 или г/см3 . От плотности частиц пыли зависит эффективность ее осаждения в гравитационных и центробежных пылеуловителях. Существует: истинная плотность (масса единицы объема частиц, не имеющих пор); кажущаяся плотность (масса единицы объема частиц, включая объем закрытых пор); объемная плотность (масса единицы объема частиц, включая объем закрытых и открытых пор); насыпная плотность (масса единицы объема уловленной пыли, свободно насыпанной в какую - либо емкость непосредственно после ее заполнения); насыпная плотность при встряхивании (масса единицы объема пыли при самой плотной упаковке частиц, достигаемой путем встряхивания). Под удельной поверхностью пыли понимают отношение поверхности всех частиц к их массе или объему. Значение удельной поверхности позволяет судить о дисперсности пыли. От удельной поверхности зависят многие свойства пыли и пылевидных материалов, например, прочность бетона, горение пылевидного топлива. Определение удельной поверхности пыли основано на зависимости ее воздухопроницаемости от слоя пыли (пылевидного материала). 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. Способность пыли впитывать влагу зависит от химического состава, размера, формы и степени шероховатости поверхности частиц. Гигроскопичность способствует их улавливанию в аппаратах мокрого типа. Дисперсный состав - распределение частиц аэрозолей по размерам. Наибольший и наименьший размеры частиц характеризуют диапазон 9 дисперсности данной пыли. Крупная пыль оседает из газового потока быстрее мелкой и может быть уловлена в аппарате простейшего типа. Для очистки газа от мелкой пыли зачастую требуется не один, а несколько аппаратов, установленных последовательно по ходу газов. Рассеивание пылевых частиц в воздухе также, в значительной мере, определяется дисперсным составом пыли. Система аспирации – это пылеотсасывающая вентиляция, удаляющая воздух с содержанием пыли более 1 кг в 1 м3 . Концентрация пыли в воздухе хранилищ не должна превышать санитарных норм, установленных ГОСТ 7.50-2002: максимально разовая концентрация пыли в воздухе помещений — 0,5 мг/м3 , среднесуточная — 0,15 мг/м3 . Воздух в помещении примерно в 5 раз запыленнее уличного. Внутри помещений пыль образуется при старении, разрушении и истирании стен, пола, различных материалов. В фондохранилищах источниками пыли являются также и стирающиеся в процессе хранения и использования документы.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА
Запыленность воздуха можно определить гравиметрическим (весовым), счетным (микроскопическим), фотометрическим и некоторыми другими методами. Удаление пыли из воздуха может быть осуществлено различными способами (например, аспирационным, основанным на пропускании воздуха через фильтр). В санитарно-гигиенической практике основным методом определения запыленности принят гравиметрический метод потому, что при постоянстве химического состава первостепенное значение имеет масса пыли. Определение только массы пыли не дает полной картины ее вредности для человека и технологического процесса, так как при одинаковой массе может быть разный химический, гранулометрический состав пыли. Полная характеристика пыли состоит из ее массы, содержащейся в единице объема воздуха, химического и дисперсного составов. Счетный (микроскопический) метод позволяет определить общее количество пылевых частиц в единице объема воздуха и соотношения их размеров. Для этого пыль, содержащуюся в определенном объеме воздуха, осаждают на стекло, покрытое прозрачной клейкой пленкой, под микроскопом определяют форму, количество и размеры пылевых частиц. 14 Качественную характеристику пыли определяют фотометрическим методом с помощью ультрафиолетового фотометра. Чаще всего, для выделения частиц пыли из воздушной среды используют метод фильтрации, хотя применяют и методы, основанные на использовании электростатических, центробежных, инерционных сил. С помощью методов центробежного и инерционного осаждения можно выделить только крупные частицы пыли размером более 0,5-1 мкм. Метод фильтрации позволяет выделить частицы размером до 0,1 мкм. Методом электростатического осаждения удается выделить мелкие частицы размером до 0,01 мкм. При исследовании пыли с широким диапазоном размеров частиц необходимо использовать не один, а несколько методов пылевыделения. При измерении концентрации пыли в атмосферном воздухе и в воздухе помещений предпочтение отдают методам, основанным на предварительном осаждении, поскольку большинство из них позволяет определить массовую концентрацию пыли, что особенно важно при проведении контроля состояния помещений. Кроме того, эти методы менее чувствительны к изменениям свойств пыли, что особенно характерно для атмосферной пыли. В борьбе с образованием и распространением пыли наиболее эффективны технологические мероприятия. К ним относятся: 1) внедрение непрерывной технологии производства, при которой отсутствуют ручные операции; 2) автоматизация и механизация процессов, сопровождающихся выделением пыли; 3) рационализация технологического процесса, обработка пылящих материалов во влажном состоянии, например, внедрение мокрого бурения в горнорудной и угольной промышленности (бурение с промывкой канала водой); 4) дистанционное управление; 5) устройство местных вентиляционных отсосов, вытяжки или приточно-вытяжной вентиляции. Удаление пыли происходит непосредственно от мест пылеобразования. Перед выбросом в атмосферу запыленный воздух очищается с помощью пылеуловителей различной конструкции[1]
ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА
Приборы для количественного определения пыли в воздухе можно разделить на две группы: приборы для отбора проб и анализирующие приборы. Приборы для отбора проб (пробоотборники, аспираторы) предназначены только для отбора проб с целью контроля газового и аэрозольного загрязнения воздуха. Отбор проб производится на фильтры или поглотители. Для получения данных о запыленности воздуха фильтры с осевшей пылью взвешивают. Большинство пробоотборников снабжены таймером, который прекращает пробоотбор по истечении заданного времени. Эти приборы более доступны по цене, чем анализирующие. Основным недостатком данных приборов является необходимость дальнейшего анализа отобранных проб, что значительно увеличивает время получения результатов. Анализирующие приборы (анализаторы пыли, измерители концентрации пыли, пылемеры) позволяют отобрать и сразу проанализировать пробу воздуха. Полученные данные о запыленности высвечиваются на дисплее в виде отдельных значений, таблицы или гистограммы, а также могут быть распечатаны или 16 записаны в память прибора. Достоинствами анализирующих приборов являются быстрота получения данных (от 30 секунд до нескольких минут) и возможность их получения в распечатанном виде, возможность работы в непрерывном режиме измерений, наличие системы сигнализации превышения заданной концентрации. Недостатком же является их высокая стоимость, которая в 3-20 раз может превышать стоимость пробоотборников