静电的应用
静电的危害与预防
一、引言
静电是由不同物质的接触、分离或相互摩擦而产生的,例如在生产工艺中的挤压、切割、搅拌和过滤,以及生活中的行走、起立、脱衣服等,都会产生静电。 静电的电位一般是较高的。例如人在穿、脱衣服时,有时可产生一万多伏的电压(不过其总的能量是较小的)。静电的危害大体上分为使人体受电击、影响产品质量和引起着火爆炸三个方面,其中以引起着火爆炸最为严重,可以导致人员伤亡和财产损失。过去在国内外都发生过此类事故,主要是由于静电放电时发生火花将可燃物引燃所造成的,因此,在有汽油、苯、氢气等易燃物质的场所,要特别注意防止危害。
二、 静电危害
人们从日常生活到生产活动无不和静电有着直接的联系,静电从各方面直接或潜在的给人类带来不同程度的危害。
1、 工厂内的静电危害现象
(1) 力学现象:
①灰尘粘附,使产品质量差,成品率与生产效率降低;
②毛发竖立,缠绕起毛,筛孔堵塞,污染产品,使操作人员感到不舒服,有针刺或电击感。
(2) 放电现象
①引起火灾、爆炸;
②电击降低工作效率,并发生二次事故或灾害;
③电子元件的静电击穿,降低功能,可靠性差;
④放电噪音,引起控制设备及计算误动作;
⑤胶片感光X 。
2、 静电对职业安全的危害
在国防工业的火炸药、火工品生产中,以及在石油、化工、电子、胶片、煤矿、医药等行业的生产中,静电已成为引起爆炸、火灾和生产故障的主要原因之一。国内外均有因静电积累而引发爆炸事故、死伤多人的报道。如某医院曾在用乙醚麻醉的手术中,由于服装与被单摩擦产生的火花引起乙醚气体爆炸。另一现象则是由于服装与人体摩擦而产生频繁的放电刺激,会引起一些人发生皮疹和血相变化。经权威专家分析认为,引起危害的原因,多数是人体行动产生的静电超过安全限度而成为产生放电火花爆炸事故及有损于人体健康的引发源。
在世界进入电子时代的今天,人体静电还会成为电子工业生产的大敌。例如:一些规模电路中的硅氧化膜只有十万分之五毫米厚,如组装人员身体带有电位静电,用手直接触到硅氧化膜时所引起的静电火花,就会像雷电击中一幢大建筑一样,使之遭到破坏。其它以集成电路为基础的产品,如:电子仪器组装,电子计算机控制系统等,都要防止静电火花造成的危害。
静电给人类造成的危害随着工业化的日益发展而触目惊心,从煤矿瓦斯爆炸到固体、液体、气体以及人体火灾事故,乃至卫星、宇宙飞船等发射失败,究其原因,多是静电在其中捣乱的结果。静电使人类每年蒙受数亿元的巨额经济损失,逼迫全球诸国政府每年不得不组织大量的人力和物力来认真研究和对付。
三、防止静电危害的措施
静电危害的防止措施主要有减少静电的产生、设法导走或消散静电和防止静电放电等。其方法有接地法、湿度管理、使用抗静电剂、中和法和使用导电材料等。具体采用哪种方法,应结合生产工艺的特点和条件,加以综合考虑后选用。
四、防止人体带静电:
人在行走、穿、脱衣服或座椅上起立时,都会产生静电,这 也是一种危险的火花源,经试验,其能量足以引燃石油类蒸气。因此, 要学会消除人体静电 。
1、 在容易形成爆炸性混合物的场所,采用导电性材料铺地面,工人不得穿高电阻鞋和腈纶、的确良等化纤衣服。
2、 工人穿上采用导静电织品或加抗静电剂的工作服、手套、工作帽等时,可穿上导电橡胶制成的防静电鞋,以防止人体静电荷的积聚。
3、在车间门口装有良好接地的金属板或金属扶手,工作人员中在进入车间前先触摸一下,对于排除人体所带静电有较好的作用。
4、还可以采用别的方法消除人体静电的危害。如应用直流静电消除器;利用离子风消除静电;利用屏蔽、放电器、起中和作用的缓冲器;利用惰性气体降低爆炸混合物的浓度极限以及经常清扫、通风、加湿等,都可以消除静电,防止静电放电火花所造成的爆炸燃烧事故。
静电的应用
目前静电已经有多种应用,如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等. 以煤作燃料的工厂、电站,每天排出的烟气带走大量的煤粉,
不仅浪费燃料,而且严重地污染环境.利用静电除尘可以消除烟气
中的煤粉.(图1) 是静电除尘器的原理示意图.除尘器由金属管A
和悬在管中的金属丝B 组成,A 接到高压电源的正极,B 接到高压电
源的负极,它们之间有很强的电场,而且距B 越近,场强越大.B
附近的空气分子被强电场电离,成为电子和正离子.正离子被吸到B
上,得到电子,又成为分子.电子在向着正极A 运动的过程中,遇
到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A 上,最后在重力的
作用下落入下面的漏斗中.静电除尘用于粉尘较多的各种场所,除
去有害的微粒,或者回收物资,如回收水泥粉尘.
设法使油漆微粒带电,油漆微粒在电场力的作用下向着作为电
极的工件运动,并沉积在工件的表面,完成喷漆的工作.这就是静
电喷涂.使绒毛带电,可以使绒毛植在涂有粘着剂的纺织物上,形成像刺绣似的纺织品.这就是静电植绒.
静电复印可以迅速、方便地把图书、资料、文件复印下来.静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝质圆柱体,表面镀一层半导体硒,叫做硒鼓.半导体硒有特殊的光电性质:没有光照射时是很好的绝缘体,能保持电荷;受到光的照射立即变成导体,将所带的电荷导走.
复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤.这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的.充电: 由电源使硒鼓表面带正电荷.曝光: 利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上。硒鼓上字迹的像,是没有光照射的地方,保持着正电荷.其他地方受到了光线的照射,正电荷被导走.这样,在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像”.这个像我们看不到,所以称为潜像.显影: 带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引,并吸附在“静电潜像”上,显出墨粉组成的字迹. 转印: 带正电的转印电极 使输纸机构送来的白纸带正电.带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触,将带负电的墨粉吸到白纸上.
此后,吸附了墨粉的纸送入定影区,墨粉在高温下熔化,浸入纸中,形成牢固的字迹.硒鼓则经过清除表面残留的墨粉和电荷,准备复印下一页材料.(图5 )表示复印的全过程.
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