第八章 普通工业安全卫生 第三节 静电的危害与消除

第三节 静电的危害与消除

一、静电产生的物质特性和条件

1．电子逸出功

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两种不同的固体接触，当其间距等于或小于25×108cm时，在接触界面上就会产生电子转移，失去电子的带正电，得到电子的带负电。电子的转移需要消耗能量，一个自由电子

?m由金属内迁移到金属外所需的功，称为该金属的电子逸出功，或称功函数，用?m表示。

的单位通常取eV(电子伏特)。1 eV＝1．6X10

－19

J。一般金属的功函数多在3～5 eV之间。

设金属外真空内电子的势能为零，则金属内电子的势能是负值，为－?m。不同金属具有不同的功函数，功函数大的金属内电子势能比较低。两种不同的金属接触，其间距d小于

－

25×108cm时，两金属间就会出现电子转移。电子将从高电势迁移至低电势，直到两金属内电子的总电势相等时，电子交换才达到平衡。如果两金属的功函数分别为?1、?2，两金属平衡时的静电势能差则为?1－?2。设金属1和金属2的电势差的绝对值为U12，电子电荷绝对值为q，则

qU12＝?1－?2 (8—8)

若两金属的接触表面平行，其间距为d，在电子交换平衡时，两金属单位面积上所带电荷绝对值均为σ12，则

U12??12d? (8—9)

式中 ε为间隙内的介电常数。把上式代入式(8—8)，得

?12??qd(?1??2) (8—10)

由上述可知，两物体在接触过程中，功函数高者将带负电，功函数低者将带正电。即是说两物体接触，甲的电子逸出功大于乙时，甲对电子的吸引力强于乙，电子就会从乙转移到甲。于是逸出功小者失去电子，逸出功大者获得电子。逸出功大者称为亲电子物质，而逸出功小者则称为疏电子物质。电子转移的结果，使接触面的一侧带正电，另一侧带负电，形成了“双电层”。“双电层起电概念”不仅能够说明固体与固体界面的静电荷转移问题，而且还能够解释固体与液体、固体与气体、不互溶液体等的接触静电起电问题。 2．电阻率

物体所带的静电能否积聚，关键在于物质的电阻率。电阻率分为体积电阻率ρv和表面电阻率ρs两种。体积电阻率等于单位长度、单位面积的介质电流通过其内部的电阻，单位为Ω·m(欧·米)。表面电阻率是任一正方形对边之间的表面电阻，单位为Ω(欧)。研究固体带静电用表面电阻率，研究液体带静电则要用体积电阻率。

电阻率高的物质导电性差，其多电子的区域难以流失电子，同时本身也难以获得电子。电阻率低的物质导电性较强，其多电子的区域较易流失电子，本身也较易获得电子。体积电

阻率在106Ω·m或表面电阻率在107Ω以下者，不将其绝缘起来就不会聚集静电荷，称为静电导体。体积电阻率在1010Ω·m或表面电阻率在1011Ω以上者，能聚集大量静电荷，称为静电非导体或静电绝缘体。体积电阻率在106～1010Ω·m之间或表面电阻率在107～1011Ω之间者，通常所带的静电量不会很大。表8—2列出了一些常见物质的体积电阻率。

表8—2 常见物质的体积电阻率

3．介电常数

介电常数亦称为电容率，它同电阻率一起决定着静电产生的结果和状态。尤其是液体，介电常数大的物质，其电阻率均低。如果液体的相对介电常数超过20，并有连续相存在，且有接地装置，不论是贮运还是管道输送，一般都不会产生静电。 4．静电条件

物质产生静电，除与上述物质本身的特性有关外，尚需一定的外界条件。不同物质间紧密接触、带电体对物质附着或感应，以及物质在电场中被极化，均能产生静电。 (1)接触起电

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两种不同物质的表面紧密接触，其间距小于25×108cm时，就会产生电子转移，形成双电层。如果两个接触表面分离得十分迅速，即使是导体也会带电。

摩擦能够增加物质的接触机会和分离速度，促进静电的产生。如物质的撕裂、剥离、拉伸、压碾、撞击，以及生产过程中物料的粉碎、筛分、滚压、搅拌、喷涂、过滤等操作，均存在摩擦的因素。对于上述过程，应特别注意静电的产生与消除。 (2)附着起电

极性离子或自由电子附着到对地绝缘的物质上，也能使该物质带电或改变其带电状况。 (3)感应起电

置入电场中的导体在电场作用下，会出现正、负电荷在其表面不同部位分布的现象，称为感应起电。如果该导体与周围绝缘则将产生电位。由于导体带有电位，并有分离开来的电荷，因此，该导体有可能发生静电放电。 在加工有静电起爆危险的物品时，不允许有人在操作者背后走动。因为人走动可能带电，

带电的人在操作者背后走动时，操作者的手有可能对接地危险品放电。或者操作者对地放电后，背后带电的人一离开，操作者就变为孤立的带电体，也有可能发生静电放电。 (4)极化起电

静电非导体置入电场中，其内部或外表不同部位会出现正、负相反的两种电荷，称为极化作用。工业生产中，由于极化作用而使物体产生静电的情况很多。如带电胶片吸附灰尘，带静电粉料粘附在料斗或管道中不易脱落，以及带静电的印刷纸张排不整齐等等。

二、物质和人体静电的带电过程

1．固体静电

绝缘材料越来越多地用于设备、机械、管道和构件等的生产和加工工业中。这些绝缘材料的体积电阻率或表面电阻率一般都超过1012Ω·m或1012Ω。电荷在其上能保持相当长的时间。绝大多数合成聚合物都属于这类材料。

这些绝缘材料很容易通过接触起电而带电。例如，流经塑料管道的粉体流或液体流，以及薄膜材料在金属滚筒上的传送等。接触表面由于摩擦而产生大量电荷。此外，当带电的粉体或液体流人绝缘容器时，使容器也带上静电。绝缘体电阻率很高，以至其能保持的最大电荷量不是由传导性决定，而是由带电表面附近大气的击穿强度决定。不接地的金属导体和不接地的人体靠近带电绝缘材料时，都能被感应而带电。 2．液体静电

可以用双电层起电的概念解释液体的带电。液态物料刚进入管道，处于静止状态，液体与管道之间，按其固有性质在接触界面上形成双电层，此时液体的电子转移到管道内壁。液体流动时，在湍动冲击和热运动作用下，部分带电荷的液体分子进入到液体内部。当这些带电液体分子离去时，管道内壁被双电层束缚的电子，将成为自由状态。由于同性相斥，这些电子将聚集到管道外侧，内壁留出中性位置，可让后来补充的中性液体建立新的双电层。 如果管道是导体且接地，则管道外壁多余电子将导入大地。在液体输送过程中，上述情况不断发生，在管道出口流出带电液体的同时，在接地线上亦将流出同量的电子。随液体流动的电荷称为冲流电流，其大小与液体介质和管道的固有性质有关。液体的流速和管道直径是影响冲流电流的最重要的因素，杂质也有一定的影响，而温度和湿度的影响不大。

当管道为非导体材料时，液体流入管内，同样能建立双电层。但因湍动冲击留在管内壁上的电荷，不像导体材料管道那样，可以很快聚集到管外壁和导走。这样就限制了新双电层的建立，以至限制液体静电的产生量。管内壁建立了一层带电层后，在强电场的作用下，由于极化作用，管外壁也会呈现电性，其电性强弱与液体流速有关。绝缘管道外壁的极化束缚电荷本身，虽然对外放电危险不大，但能使附近导体产生感应静电，也应加以注意。

液体除了管道流动带电外，还有沉降起电、溅泼起电、喷射起电等三种其他带电形式。两种不互溶液体置于一起，由于 …… 此处隐藏：3768字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……