Источники статического электричества могут быть как естественными, так и искусственными. К естественным источникам, о которых уже упоминалось в предыдущем разделе, можно отнести многие процессы, которые происходят в атмосфере. Это и движение воздушных масс и облаков, перемещение пыли, выбросы вулканического пепла, падающие капли дождя, града, снега и т.д. Некоторые из этих источников представляют определенную опасность, которая, например, проявляется во время грозы, о чем всем хорошо известно. Однако главную опасность несут все-таки искусственные источники. Искусственные источники, в свою очередь, можно подразделить на два вида. К первому можно отнести те источники, которые создаются специально для выполнения тех или иных задач. Это и электростатические генераторы, и электрические фильтры, и электростатические сепараторы, и специальные аппараты, в которых используются электростатические процессы для окраски, для эмалирования и других покрытий, для получения ксерокопий и т.д. Рассмотрим более подробно один из этих источников, который представляет наибольший интерес для экологов. Таким источником является электрофильтр. Электрофильтры используются для осаждения пыли и «туманов» при помощи электрического поля.
Рис. 2.2. Принципиальная схема электрофильтра
Электростатическое обеспыливание считается наиболее простым средством захвата взвесей, имеющихся в промышленных выбросах разнообразных технологических процессов.
Эта операция, применяемая в основном с целью охраны окружающей среды от загрязнения, иногда дополняется рекуперацией некоторых веществ (свинец, медь, золото и другие цветные металлы). Принципиальная схема электрофильтра показана на рис. 2.2. Камера осаждения 5 призматической или цилиндрической формы заканчивается в нижней части бункером 6, в котором собираются осажденные на электродах-коллекторах частицы для их дальнейшего удаления. Электродами-коллекторами могут служить сами стенки камеры 4 как в данной конструкции, но могут применяться и достаточно сложные системы электродов. Камера снабжена устройством ввода загрязненного газа 1, проходящего в электрофильтре через электрическое поле, создаваемого электродом высокого напряжения 7 электродом-коллектором 4. При прохождении газа взвешенные частицы заряжаются, осаждаются, после чего удаляются. Таким образом, на выходе 2 из электрофильтра газ оказывается очищенным благодаря удержанию электродами-коллекторами отрицательно заряженных частиц. Частицы заряжаются за относительно короткое время, равное примерно 0.01 с почти до теоретических значений, если в кубическом сантиметре зоны разряда появляется около 108 – 109 отрицательных ионов.
Электрическое поле создается в электрофильтре между коронирующим или излучающим электродом 7 и коллектором 4 источником высокого напряжения 8.
Отметим, что удельное сопротивление пыли в электрофильтре имеет достаточно важное значение для его нормальной работы. Хорошая фильтрация обеспечивается для зоны удельного сопротивления от 102 до 2×109 Ом×м.
Ко второму виду искусственных источников статического электричества можно отнести явления, связанные с появлением зарядов на оборудовании, материалах, теле человека и т.д., сопровождающие различные технологические процессы. К таким процессам, прежде всего, относится производство, переработка и использование синтетических материалов и изделий из них, транспортировка горючих веществ, мелкодисперсных материалов (порошков, муки, сахара и т.д.).
В литературе [34] приводится достаточно много примеров, когда в результате электризации происходили те или иные аварии или несчастные случаи. Так, на предприятии, изготавливающем прорезиненный материал, при отделении прорезиненной ткани от металла произошел разряд статического электричества, в результате была поражена работница. В 1955 г. при перекачке нефти из емкости в танкер и одновременном закачивании в опорожнявшуюся емкость воды произошел взрыв. Вероятной причиной взрыва был разряд статического электричества, которое образовалось в результате смешения нефти и воды. В 1960 г. произошел взрыв сахарной пыли в металлической емкости. Сахарная пыль была наэлектризована в результате транспортировки. Нередки случаи, когда происходит возгорание и взрыв бензина при заправке автомобиля из пластмассовых канистр, не предназначенных для хранения и транспортировки горюче-смазочных материалов. Это происходит также в результате того, что бензин электризуется при перемещении относительно пластмассовых стенок канистры.
Анализ и статистика несчастных случаев, взрывов и пожаров, происходящих в результате статического электричества, свидетельствуют о серьезной опасности этого явления.