第五章颗粒污染物控制技术基础

百度文库 - 让每个人平等地提升自我 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第一节颗粒的粒径及粒径分布 一、颗粒的粒径一、颗粒的粒径 大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于 0.01～100μm 的粒子。颗粒 的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装 置的影响甚大， 因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。实际颗粒的形状多是 不规则的， 所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗 粒的直径，简称为粒径。下面介绍几种常用的粒径定义方法。 1.显微镜法 定向直径 dF（Feret 直径） 各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度 定向面积等分直径 dM（Martin 直径） 各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投 影面积二等分的线段长度 投影面积直径 dA（Heywood 直径） 与颗粒投影面积相等的圆的直径 （ Heywood 测定分析表明， 同一颗粒的 dFdAdM） 显微镜法观测粒径直径的三种方法 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径 2.筛分法 筛分直径 颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度（筛孔的大小用目表示－每英 寸长度上筛孔的个数） 3.光散射法 等体积直径 dV与颗粒体积相等的球体的直径 4.沉降法 斯托克斯（Stokes）直径 ds同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等 的球体直径 空气动力学当量直径 da 在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度 （1g/cm3） 的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关， 是 除尘技术中应用最多的两种直径 粒径的测定结果与颗粒的形状有关， 通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 致的程度 圆球度与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比Φs（ Φs1 时，近似于对数正态分布；n3 时，更适合于正态分布。 某种粉尘的粒径分布究竟适合上述三种中的哪一种， 只需将该粉尘的累积分 布R 或 D测定值同时标绘在正态概率纸、对数正态概率纸和 R-R 分布纸上，当 实验值的标点在哪种概率纸上形成一条直线时， 则此粉尘的粒径分布就服从哪种 分布。 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 第二节 粉尘的物理性质 本节主要以粉尘的密度、流动性（安息角、滑动角） 、比表面积、润湿性、 荷电性、导电性及粘附性等物理性质为主，以通过粉尘特性选择合适的除尘方 式。 影响选型的因素还有粉尘的如燃烧性、自燃性、爆炸性、水解性等化学 性质。对某些特定场合，还需考虑其放射性。 一、粉尘的密度一、粉尘的密度 单位体积粉尘的质量 P ，单位 kg/m3 或 g/cm3 粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙－真密度 用堆积体积计算堆积密度 b 空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比ε 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 粉尘越细，吸附的空气越多，ε值越大；充填过程加压或振动，则ε值减小 对一定的粉尘一般认为 P 为定值，而 b随ε变化。 二、粉尘的安息角与滑动角二、粉尘的安息角与滑动角 粉尘自漏斗连续落到水平面上， 堆积成圆锥体。圆锥体的母线同水平面的夹 角称为该粉尘的安息角，也叫休止角、堆积角等。 粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平面上的粉尘， 随光滑平板做倾斜运动时, 平板上粉尘开始发生滑动的平板倾斜角。也称静安息角。 安息角和滑动角的影响因素粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑 程度、粉尘粘性。 粉尘的安息角及滑动角是评价粉尘流动性的一个 重要指标。安息角小的粉尘，流动性好，安息角大的粉 尘，其流动性就差。粉尘的安息角和滑动角是设计除尘 器灰斗或料仓的锥度、除尘管路或输灰管路斜度的重 要依据。 三、粉尘的比表面积三、粉尘的比表面积 单位体积粉尘所具有的表面积 以质量表示的比表面积 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 以堆积体积表示的比表面积 四、粉尘的含水率四、粉尘的含水率 粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗 粒内部的结合水分。 含水率水分质量与粉尘总质量之比 m W  100 m W  m d 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等特性。 吸湿现象 如果溶液上方的水蒸气分压小于周围气体中的水蒸气分压，该物 质将从气体中吸收水蒸汽，这就形成了吸湿现象。 平衡含水率与气体相对湿度（水蒸气分压）对应。 五、粉尘的润湿性五、粉尘的润湿性 1）尘粒能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性润湿性。 当固体粒子与液体接触时,如果接触面能扩大而相互附着,就是能润湿；如果 接触面趋于缩小而不能附着,则是不能润湿。 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 2）容易被水润湿的物质称为亲水性物质，难以被水润湿的物质称为疏水性 物质。 3）润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、 表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力、接 触方式及相对于尘粒的运动速度等有关。 粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降 润湿速度 4）润湿性是选择湿式除尘器的主要依据 对于 5μm 以下特别是 1μm 以下的尘粒， 即使是亲水的， 也很难被水润湿， 这是由于细粉的比表面积大，对气体的吸附作用强，尘粒和水滴表面都有一层气 膜， 因此只有在尘粒与水滴之间具有较高的相对运动速度时 （如文丘里喉管中） ， 才会被润湿。 水硬性粉尘如水泥粉尘、熟石灰及白云石砂等不宜采用湿式洗涤器净化。 六、粉尘的荷电性和导电性六、粉尘的荷电性和导电性 1.粉尘的荷电性 1天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 2）荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒 间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电。 3）天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的 1/10 4）荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 关 5）粉尘荷电后，凝聚性、附着性、稳定性等都发生变化，对人体危害增强。 6）利用粉尘荷电后的性质变化，实现除尘电除尘（布袋除尘、湿法除 尘补集细小颗粒） 2.粉尘的导电性 粉尘的导电性通常用电阻率来表示 V通过粉尘层的电压，V； J通过粉尘层的电流密度，A/cm2； 粉尘层的厚度，cm。 粉尘的导电机制有两种，取决于粉尘、气体的温度和组成成分。 1）容积导电高于 200℃时，粉尘自身电子和离子进行； 2）表面导电低于 100 ℃时，靠尘粒表面吸附的水分和化学膜进行。 高温（200oC 以上） ，粉尘本 体内部的电子和离子体积 比电阻 低温（100oC 以下） ，粉尘表 面吸附的水分或其他化学物 质－表面比电阻 34 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 中间温度，同时起作用 3）最适宜的电除尘器捕集的比电阻为 104-1010Ωcm。 在高温200℃条件下，温度升高，粉尘内部会发生电子的热激化作用，使 容积比电阻下降。 在低温100℃