一、靜電產(chǎn)生的物質(zhì)特性和條件

　　1．電子逸出功

　　兩種不同的固體接觸，當(dāng)其間距等于或小于25×10^－8cm時(shí)，在接觸界面上就會(huì)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，失去電子的帶正電，得到電子的帶負(fù)電。電子的轉(zhuǎn)移需要消耗能量，一個(gè)自由電子由金屬內(nèi)遷移到金屬外所需的功，稱(chēng)為該金屬的電子逸出功，或稱(chēng)功函數(shù)，用 m表示。 m的單位通常取eV(電子伏特)。1 eV＝1．6X10^－19J。一般金屬的功函數(shù)多在3～5 eV之間。

　　設(shè)金屬外真空內(nèi)電子的勢(shì)能為零，則金屬內(nèi)電子的勢(shì)能是負(fù)值，為－ m。不同金屬具有不同的功函數(shù)，功函數(shù)大的金屬內(nèi)電子勢(shì)能比較低。兩種不同的金屬接觸，其間距d小于25×10^－8cm時(shí)，兩金屬間就會(huì)出現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移。電子將從高電勢(shì)遷移至低電勢(shì)，直到兩金屬內(nèi)電子的總電勢(shì)相等時(shí)，電子交換才達(dá)到平衡。如果兩金屬的功函數(shù)分別為 ₁、 ₂，兩金屬平衡時(shí)的靜電勢(shì)能差則為 1－ 2。設(shè)金屬1和金屬2的電勢(shì)差的絕對(duì)值為U₁₂，電子電荷絕對(duì)值為q，則

qU₁₂＝ ₁－ ₂　　　　　　　  (8—8)

　　若兩金屬的接觸表面平行，其間距為d，在電子交換平衡時(shí)，兩金屬單位面積上所帶電荷絕對(duì)值均為σ₁₂，則

　　　　　　　　 　　 (8—9)

　　式中  ε為間隙內(nèi)的介電常數(shù)。把上式代入式(8—8)，得

　　　　　 　   (8—10)

　　由上述可知，兩物體在接觸過(guò)程中，功函數(shù)高者將帶負(fù)電，功函數(shù)低者將帶正電。即是說(shuō)兩物體接觸，甲的電子逸出功大于乙時(shí)，甲對(duì)電子的吸引力強(qiáng)于乙，電子就會(huì)從乙轉(zhuǎn)移到甲。于是逸出功小者失去電子，逸出功大者獲得電子。逸出功大者稱(chēng)為親電子物質(zhì)，而逸出功小者則稱(chēng)為疏電子物質(zhì)。電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果，使接觸面的一側(cè)帶正電，另一側(cè)帶負(fù)電，形成了“雙電層”。“雙電層起電概念”不僅能夠說(shuō)明固體與固體界面的靜電荷轉(zhuǎn)移問(wèn)題，而且還能夠解釋固體與液體、固體與氣體、不互溶液體等的接觸靜電起電問(wèn)題。

　　2．電阻率

　　物體所帶的靜電能否積聚，關(guān)鍵在于物質(zhì)的電阻率。電阻率分為體積電阻率ρv和表面電阻率ρs兩種。體積電阻率等于單位長(zhǎng)度、單位面積的介質(zhì)電流通過(guò)其內(nèi)部的電阻，單位為Ω·m(歐·米)。表面電阻率是任一正方形對(duì)邊之間的表面電阻，單位為Ω(歐)。研究固體帶靜電用表面電阻率，研究液體帶靜電則要用體積電阻率。

　　電阻率高的物質(zhì)導(dǎo)電性差，其多電子的區(qū)域難以流失電子，同時(shí)本身也難以獲得電子。電阻率低的物質(zhì)導(dǎo)電性較強(qiáng)，其多電子的區(qū)域較易流失電子，本身也較易獲得電子。體積電阻率在10⁶Ω·m或表面電阻率在10⁷Ω以下者，不將其絕緣起來(lái)就不會(huì)聚集靜電荷，稱(chēng)為靜電導(dǎo)體。體積電阻率在10¹⁰Ω·m或表面電阻率在10¹¹Ω以上者，能聚集大量靜電荷，稱(chēng)為靜電非導(dǎo)體或靜電絕緣體。體積電阻率在10⁶～10¹⁰Ω·m之間或表面電阻率在10⁷～10¹¹Ω之間者，通常所帶的靜電量不會(huì)很大。表8—2列出了一些常見(jiàn)物質(zhì)的體積電阻率。

表8—2  常見(jiàn)物質(zhì)的體積電阻率

 

　　3．介電常數(shù)

　　介電常數(shù)亦稱(chēng)為電容率，它同電阻率一起決定著靜電產(chǎn)生的結(jié)果和狀態(tài)。尤其是液體，介電常數(shù)大的物質(zhì)，其電阻率均低。如果液體的相對(duì)介電常數(shù)超過(guò)20，并有連續(xù)相存在，且有接地裝置，不論是貯運(yùn)還是管道輸送，一般都不會(huì)產(chǎn)生靜電。

　　4．靜電條件

　　物質(zhì)產(chǎn)生靜電，除與上述物質(zhì)本身的特性有關(guān)外，尚需一定的外界條件。不同物質(zhì)間緊密接觸、帶電體對(duì)物質(zhì)附著或感應(yīng)，以及物質(zhì)在電場(chǎng)中被極化，均能產(chǎn)生靜電。

　　(1)接觸起電

　　兩種不同物質(zhì)的表面緊密接觸，其間距小于25×10^－8cm時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，形成雙電層。如果兩個(gè)接觸表面分離得十分迅速，即使是導(dǎo)體也會(huì)帶電。

　　摩擦能夠增加物質(zhì)的接觸機(jī)會(huì)和分離速度，促進(jìn)靜電的產(chǎn)生。如物質(zhì)的撕裂、剝離、拉伸、壓碾、撞擊，以及生產(chǎn)過(guò)程中物料的粉碎、篩分、滾壓、攪拌、噴涂、過(guò)濾等操作，均存在摩擦的因素。對(duì)于上述過(guò)程，應(yīng)特別注意靜電的產(chǎn)生與消除。

　　(2)附著起電

　　極性離子或自由電子附著到對(duì)地絕緣的物質(zhì)上，也能使該物質(zhì)帶電或改變其帶電狀況。

　　(3)感應(yīng)起電

　　置入電場(chǎng)中的導(dǎo)體在電場(chǎng)作用下，會(huì)出現(xiàn)正、負(fù)電荷在其表面不同部位分布的現(xiàn)象，稱(chēng)為感應(yīng)起電。如果該導(dǎo)體與周?chē)�絕緣則將產(chǎn)生電位。由于導(dǎo)體帶有電位，并有分離開(kāi)來(lái)的電荷，因此，該導(dǎo)體有可能發(fā)生靜電放電。

　　在加工有靜電起爆危險(xiǎn)的物品時(shí)，不允許有人在操作者背后走動(dòng)。因?yàn)槿俗邉?dòng)可能帶電，帶電的人在操作者背后走動(dòng)時(shí)，操作者的手有可能對(duì)接地危險(xiǎn)品放電�；蛘卟僮髡邔�(duì)地放電后，背后帶電的人一離開(kāi)，操作者就變?yōu)楣铝⒌膸щ婓w，也有可能發(fā)生靜電放電。

　　(4)極化起電

　　靜電非導(dǎo)體置入電場(chǎng)中，其內(nèi)部或外表不同部位會(huì)出現(xiàn)正、負(fù)相反的兩種電荷，稱(chēng)為極化作用。工業(yè)生產(chǎn)中，由于極化作用而使物體產(chǎn)生靜電的情況很多。如帶電膠片吸附灰塵，帶靜電粉料粘附在料斗或管道中不易脫落，以及帶靜電的印刷紙張排不整齊等等。

　　二、物質(zhì)和人體靜電的帶電過(guò)程

　　1．固體靜電

　　絕緣材料越來(lái)越多地用于設(shè)備、機(jī)械、管道和構(gòu)件等的生產(chǎn)和加工工業(yè)中。這些絕緣材料的體積電阻率或表面電阻率一般都超過(guò)10¹²Ω·m或10¹²Ω。電荷在其上能保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。絕大多數(shù)合成聚合物都屬于這類(lèi)材料。

　　這些絕緣材料很容易通過(guò)接觸起電而帶電。例如，流經(jīng)塑料管道的粉體流或液體流，以及薄膜材料在金屬滾筒上的傳送等。接觸表面由于摩擦而產(chǎn)生大量電荷。此外，當(dāng)帶電的粉體或液體流人絕緣容器時(shí)，使容器也帶上靜電。絕緣體電阻率很高，以至其能保持的最大電荷量不是由傳導(dǎo)性決定，而是由帶電表面附近大氣的擊穿強(qiáng)度決定。不接地的金屬導(dǎo)體和不接地的人體靠近帶電絕緣材料時(shí)，都能被感應(yīng)而帶電。

　　2．液體靜電

　　可以用雙電層起電的概念解釋液體的帶電。液態(tài)物料剛進(jìn)入管道，處于靜止?fàn)顟B(tài)，液體與管道之間，按其固有性質(zhì)在接觸界面上形成雙電層，此時(shí)液體的電子轉(zhuǎn)移到管道內(nèi)壁。液體流動(dòng)時(shí)，在湍動(dòng)沖擊和熱運(yùn)動(dòng)作用下，部分帶電荷的液體分子進(jìn)入到液體內(nèi)部。當(dāng)這些帶電液體分子離去時(shí)，管道內(nèi)壁被雙電層束縛的電子，將成為自由狀態(tài)。由于同性相斥，這些電子將聚集到管道外側(cè)，內(nèi)壁留出中性位置，可讓后來(lái)補(bǔ)充的中性液體建立新的雙電層。

　　如果管道是導(dǎo)體且接地，則管道外壁多余電子將導(dǎo)入大地。在液體輸送過(guò)程中，上述情況不斷發(fā)生，在管道出口流出帶電液體的同時(shí)，在接地線(xiàn)上亦將流出同量的電子。隨液體流動(dòng)的電荷稱(chēng)為沖流電流，其大小與液體介質(zhì)和管道的固有性質(zhì)有關(guān)。液體的流速和管道直徑是影響沖流電流的最重要的因素，雜質(zhì)也有一定的影響，而溫度和濕度的影響不大。

　　當(dāng)管道為非導(dǎo)體材料時(shí)，液體流入管內(nèi)，同樣能建立雙電層。但因湍動(dòng)沖擊留在管內(nèi)壁上的電荷，不像導(dǎo)體材料管道那樣，可以很快聚集到管外壁和導(dǎo)走。這樣就限制了新雙電層的建立，以至限制液體靜電的產(chǎn)生量。管內(nèi)壁建立了一層帶電層后，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，由于極化作用，管外壁也會(huì)呈現(xiàn)電性，其電性強(qiáng)弱與液體流速有關(guān)。絕緣管道外壁的極化束縛電荷本身，雖然對(duì)外放電危險(xiǎn)不大，但能使附近導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)靜電，也應(yīng)加以注意。

　　液體除了管道流動(dòng)帶電外，還有沉降起電、濺潑起電、噴射起電等三種其他帶電形式。兩種不互溶液體置于一起，由于密度不同，將發(fā)生沉降式相對(duì)運(yùn)動(dòng)。不同分子間的接觸和分離，會(huì)使其帶有不同極性的電荷。固、氣相雜質(zhì)在液體中沉降、攪動(dòng)同樣會(huì)產(chǎn)生靜電。

　　液體在濺潑時(shí)會(huì)形成部分霧滴，當(dāng)其與空氣中灰塵接觸分離時(shí)，會(huì)使霧滴帶上靜電。當(dāng)霧滴碰到物體時(shí)，借助滾動(dòng)的慣性，將與和物體接觸建立的雙電層分離，帶走電荷而使液滴帶上靜電。

　　當(dāng)液體由噴嘴高速?lài)姵鰰r(shí)，液體與噴嘴緊密接觸后迅速分離，接觸界面會(huì)形成雙電層，分離時(shí)液滴將電荷帶走，引起噴射起電。如二氧化碳滅火器在噴射時(shí)，固體二氧化碳和小水滴會(huì)帶上電荷。

　　3．粉體靜電

　　粉體大量產(chǎn)生接觸靜電。只要粉體與不同的表面接觸，例如在攪拌、研磨、篩分、倒入過(guò)程中，以及在氣流輸送過(guò)程中，都可能起電。懸浮在空氣中的粉體所攜帶電量不會(huì)超過(guò)某一限值，因?yàn)樵诖讼拗狄陨�，顆粒表面的電場(chǎng)強(qiáng)度足以使周?chē)�空氣電離，從而將電荷泄漏掉。對(duì)于完全分散的粉粒，其能保持的最大表面電荷密度為10μC·m^－2(微庫(kù)米^－2)。

　　單位質(zhì)量粉體攜帶的電荷稱(chēng)為荷質(zhì)比。荷質(zhì)比是描述粉體靜電現(xiàn)象的重要參數(shù)之一。對(duì)于球形粉粒，荷質(zhì)比由下式給出：

　　　  　　　  (8—11)

　　式中  q為荷質(zhì)比，μC·kg^－1；σ為表面電荷密度，μC·m^－2；ρ為粉粒密度，kg·m^－3；r為粉粒半徑，m。

　　對(duì)于懸浮在空氣中完全分散的粉體，當(dāng)σ接近10μC·m^－2時(shí)，即達(dá)到最大荷質(zhì)比。所以粒度較小的粉體能攜帶較大的電荷量。根據(jù)體電阻率，粉體可以分為以下三種類(lèi)型：

　　(1)低電阻率粉體，體積電阻率在約10⁸Ω·m以下的粉體，例如金屬粉末；

　　(2)中電阻率粉體，體積電阻率大致在10⁶～10¹²Ω·m之間的粉體，例如許多有機(jī)粉體；

　　(3)高電阻率粉體，體積電阻率在約10¹²Ω·m以上的粉體。

　　實(shí)際上，低電阻率粉體很少存在，即使金屬粉體，其氧化膜也能使其體電阻率增大到可按中電阻率考慮。高電阻率粉體所產(chǎn)生的電荷量與其遷移狀態(tài)有很大關(guān)系。遷移狀態(tài)是指粉體處于懸浮狀態(tài)還是半結(jié)塊狀態(tài)。當(dāng)粉體成塊狀時(shí)，即使與接地金屬接觸，也能將其電荷保持?jǐn)?shù)小時(shí)甚至數(shù)天。

　　4．氣體靜電

　　純凈氣體或氣體混合物的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的靜電量是很小的。但是懸浮在氣體中的液滴或固體顆粒能夠產(chǎn)生和攜帶較多的靜電電荷。這些粒子可能是外部物質(zhì)，也可能是氣體本身的凝聚物。因此，在壓縮、排放、噴射氣體時(shí)，在閥門(mén)、噴嘴、放空管或縫隙，易產(chǎn)生靜電。

　　5．人體靜電

　　人體的體積電阻率很低，可視為導(dǎo)體。當(dāng)人體穿著絕緣鞋或站在絕緣地板上時(shí)，人體能夠通過(guò)接觸起電而帶電。人體也能通過(guò)感應(yīng)而帶電，還能與其他帶電體接觸而被傳導(dǎo)帶電。最為常見(jiàn)的是穿著的衣物帶電。下面介紹一些常見(jiàn)的人體帶電過(guò)程。

　　人體從椅子上站立起來(lái)或擦拭墻壁等過(guò)程，最初的電荷分離發(fā)生在衣物和其他相關(guān)物體外表面，之后人體由感應(yīng)而帶電。人體在高電阻率的地毯等絕緣地板上走動(dòng)，最初的電荷分離發(fā)生在鞋和地板之間，而后，對(duì)于導(dǎo)電鞋，人體由電荷傳導(dǎo)而帶電；對(duì)于絕緣鞋，人體則由感應(yīng)而帶電。脫下外衣時(shí)的人體帶電，是發(fā)生在外層衣物和內(nèi)層衣物之間的接觸起電，人體則通過(guò)傳導(dǎo)或感應(yīng)而帶電。液體或粉體從人拿著的容器內(nèi)倒出，接觸起電帶上靜電的容器，使人通過(guò)傳導(dǎo)或感應(yīng)而帶電。與帶電材料接觸，如在高度帶電粉體取樣時(shí)的帶電。

　　三、靜電的危險(xiǎn)與危害

　　1．靜電的危險(xiǎn)性

　　(1)靜電電量與電壓

　　絕緣體帶電后由于材料本身的高電阻而使電荷保持在絕緣體中；被絕緣的導(dǎo)體也使電荷保持在導(dǎo)體上。通常情況下，純凈氣體是絕緣體，因此，懸浮狀態(tài)的粉塵云、液滴云或霧都能將其電荷保持很長(zhǎng)時(shí)間而與自身電阻率無(wú)關(guān)。

　　電荷會(huì)以一定的速率泄漏，泄漏速率由系統(tǒng)的電阻決定。因此，系統(tǒng)的危險(xiǎn)性直接取決于其電阻。靜電泄漏是按指數(shù)律進(jìn)行的。其電量Q隨時(shí)間的變化可表示為

　　　　 　　   (8—12)

　　式中  Q₀為泄漏開(kāi)始前的電量，C(庫(kù))；R為泄漏電阻，Ω；C為帶電體電容，F(xiàn)(法拉)；t為泄漏時(shí)間，S。

　　帶靜電物體表面具有一定的電位U，其大小與電量Q、物體分布電容C及對(duì)地距離d有關(guān)，其關(guān)系如下

　　　 　　　   (8—13)

　　式中  K為常數(shù)。

　　由上式可見(jiàn)，當(dāng)電量一定時(shí)，改變電容可以獲得很高的電壓。如兩物接觸，其間距最小可達(dá)10^－7 cm，界面上形成的雙電層的接觸電勢(shì)只有10^－3～10^－1 V。如果把距離拉大到1 cm，兩者之間的電壓可升高到104～10⁶V，即達(dá)到100萬(wàn)V之高。所以靜電的電量雖然不大，卻可以得到很高的電壓，因此是很危險(xiǎn)的。

　　(2)靜電放電

　　積聚在液體或固體上的電荷，對(duì)其他物質(zhì)或接地導(dǎo)體放電時(shí)可能引起災(zāi)害�；鸹ǚ烹�、電暈放電、刷形放電、場(chǎng)致發(fā)射放電及雷形放電是幾種常見(jiàn)的靜電放電形式。

　　火花放電是發(fā)生在液態(tài)或固態(tài)導(dǎo)體之間的放電。其特征是有明亮的放電通道，通道內(nèi)有密度很高的電流，使其中的氣體完全電離。放電很快且有很響的爆裂聲。兩導(dǎo)體之間的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)擊穿強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生火花放電。因?yàn)榘l(fā)生放電的是導(dǎo)體，所有電荷幾乎全部進(jìn)入火花，即火花幾乎消耗掉所有的靜電能量。

　　當(dāng)導(dǎo)體上有曲率半徑很小的尖端時(shí)，即發(fā)生電暈放電。電暈放電不一定指向某一特定方向。電暈放電時(shí)，尖端附近的場(chǎng)強(qiáng)很強(qiáng)，尖端附近氣體發(fā)生電離，電荷可離開(kāi)導(dǎo)體；而遠(yuǎn)離尖端處場(chǎng)強(qiáng)急劇減弱，電離不完全，只能形成微小電流。電暈放電的特征是伴有嘶嘶的響聲，有時(shí)有微弱的輝光。

　　刷形放電發(fā)生在非導(dǎo)體和導(dǎo)體之間，是自非導(dǎo)體上的許多點(diǎn)發(fā)出短小火花的放電�；鸹ㄊ怯煞菍�(dǎo)體表面能夠流入其中的電荷引起的。其放電總體經(jīng)常有刷子似的形狀。刷形放電的局部能量可能具有引燃能力。

　　場(chǎng)致發(fā)射放電是從物體表面發(fā)射出電子的放電。其放電能量很小，因此，只有涉及敏感度很高的易爆物品時(shí)，才具有危險(xiǎn)。

　　當(dāng)懸浮在空氣中的帶電粒子形成大范圍、高電荷密度的電荷云時(shí)，會(huì)發(fā)生閃雷狀的所謂雷形放電。受壓液體、液化氣高速?lài)姵鰰r(shí)，可能發(fā)生雷形放電。雷形放電能量很大，引燃危險(xiǎn)也很大。

　　(3)靜電引燃

　　靜電引燃一般分為導(dǎo)體放電引燃、非導(dǎo)體放電引燃、空間電荷放電引燃三種類(lèi)型。導(dǎo)體放電通常是火花放電。火花能量與導(dǎo)體積蓄的靜電能量基本相等，即發(fā)生火花放電時(shí)，靜電能量全部用于引燃。因此，可以用混合物的最小引燃能量作為引燃界限。如果用導(dǎo)體的電位或電量表示，其引燃界限分別為

　　       及　　   　　　　 (8—14)

　　式中  Wmin為最小引燃能量，J；C為放電導(dǎo)體間的電容，F(xiàn)。

　　非導(dǎo)體放電一般是電暈放電和刷形放電。一次放電只能釋放帶電體積蓄，的部分能量。因此，很難確定準(zhǔn)確的引燃界限。對(duì)于電暈放電和刷形放電，最小引燃能量在0．01 mJ以下的混合物，如氫和氧的混合物，引燃界限約1 kV；最小引燃能量在0．01～0．1 mJ之間的混合物，如氫、乙炔與空氣的混合物，引燃界限約為8～10 kV；最小引燃能量在0．1～1 mJ之間的混合物，如大部分可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣的混合物，引燃界限約為20～30 kV；最小引燃能量在1 mJ以上的混合物，一般為粉塵混合物，引燃界限約為40～60kV。在電荷分布不均勻，非導(dǎo)體內(nèi)有低電阻率的帶靜電的局部，帶電體附近有接地導(dǎo)體，或帶電情況變化較大的情況下，應(yīng)降低引燃界限。

　　對(duì)于空間電荷放電的情形，最小引燃能量在0．1 mJ以下的混合物，其引燃界限很低，電暈放電即認(rèn)為是危險(xiǎn)的。最小引燃能量在0．1～1 mJ之間的混合物，直徑在0．7 m以上的空間電荷云，可將平均電場(chǎng)強(qiáng)度1 kV。cm^－1作為引燃界限。對(duì)于直徑在1．5 m以上的空間電荷云，可將平均電場(chǎng)強(qiáng)度3～5 kV·cm^－1作為引燃界限。

　　(4)靜電生理效應(yīng)

　　人體放電時(shí)，人能感覺(jué)到的最小火花能量大約為1 mJ。靜電放電時(shí)，不同的人生理效應(yīng)是不同的。例如，有些人10mJ能量就可引起肌肉收縮而不適；另一些人承受數(shù)百毫焦耳的靜電而無(wú)嚴(yán)重的肌肉收縮。1000mJ對(duì)于很多人都具有強(qiáng)烈作用。對(duì)于使人失去知覺(jué)的放電，其能量估計(jì)為數(shù)百焦耳。

　　絕大多數(shù)情況下，人體靜電放電能量都低于100 mJ，所以生理上嚴(yán)重電擊是很少的。但不應(yīng)忽略放電時(shí)的肌肉反應(yīng)會(huì)引起二次事故。例如，由于人碰掉工具或跌倒引起事故。

　　2．靜電的危害

　　(1)固體靜電危害

　　在工業(yè)上，絕緣材料的帶電會(huì)使生產(chǎn)不能順利進(jìn)行。例如，印刷業(yè)紙張的相吸、紡織業(yè)紡絲的不整齊等。更為嚴(yán)重的是在有可燃?xì)怏w的場(chǎng)合，靜電放電可成為引燃或引爆的點(diǎn)火源。絕緣材料的表面放電一般是刷形放電，刷形放電能夠引燃最小引燃能量在4 mJ以下的可燃混合氣體。

　　絕緣材料在進(jìn)行加工和各種生產(chǎn)時(shí)，極易帶電。例如，薄膜往卷軸上卷繞時(shí)，絕緣材料管道內(nèi)輸送粉體、液體物料時(shí)，都會(huì)使絕緣材料帶電。如果發(fā)生放電即可引燃可燃混合氣體。此外，靠近帶電絕緣材料的不接地的導(dǎo)體和不接地的人體，都會(huì)因感應(yīng)而帶電。帶電的導(dǎo)體或人體發(fā)生火花放電時(shí)，將其儲(chǔ)存的能量全部釋放出來(lái)，也是十分危險(xiǎn)的。

　　(2)液體靜電危害

　　液體帶電時(shí)，其內(nèi)部和周?chē)�空間會(huì)有電場(chǎng)存在。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)足夠高時(shí)，就會(huì)發(fā)生放電。在一般情況下，液體內(nèi)部的放電沒(méi)有引燃的危險(xiǎn)，但可以引起化學(xué)變化。這些變化能改變液體的性能或引起有關(guān)設(shè)備的腐蝕。液體在空氣中的放電則有引燃的危險(xiǎn)。油罐內(nèi)液面與接地罐壁或其他金屬構(gòu)件之間的場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)擊穿強(qiáng)度時(shí)，即發(fā)生放電。放電能量的大小及引燃的可能性，很難估計(jì)。

　　對(duì)地電阻在106Ω以上的導(dǎo)體或非導(dǎo)體，在帶電液體作用下可以帶電。一旦發(fā)生放電，危險(xiǎn)性極大。例如，電阻率較大的液體流經(jīng)絕緣導(dǎo)體時(shí)，絕緣導(dǎo)體會(huì)由于與液體摩擦，或由于帶電液體電荷的傳遞等而產(chǎn)生電荷。帶電液體倒人不接地的金屬罐時(shí)，由于感應(yīng)或電荷的轉(zhuǎn)移而使絕緣的金屬罐帶電。浸在帶電液體中的金屬構(gòu)件，其電位與其所處位置的液體電位相等。帶電云霧向物體上的噴射，如氣漏旁邊的不接地物體，會(huì)使物體帶電。由上述可見(jiàn)，放置在帶電液體周?chē)�的孤立物體可以帶電，而且十分危險(xiǎn)。

　　(3)粉體靜電危害

　　當(dāng)粉塵云中帶電粒子產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)足夠高時(shí)，就會(huì)發(fā)生粉塵云內(nèi)部放電或粉塵云對(duì)大地的放電。粉塵云放電引燃危險(xiǎn)較小。粉塵云放電可引燃非常敏感的混合物，如懸浮的微細(xì)粉塵或可燃混合氣體。

　　隨著粉體結(jié)塊的形成，電荷密度和場(chǎng)強(qiáng)增大，發(fā)生靜電放電的幾率增加。對(duì)于中電阻率的粉體，只要粉體處于接地金屬容器內(nèi)，絕大多數(shù)靜電會(huì)被泄漏掉。在這種情況下，粉體表面放電引燃的危險(xiǎn)性較小。但在非導(dǎo)體容器內(nèi)，電荷泄漏緩慢得多，對(duì)大地放電引燃的危險(xiǎn)性較大。

　　無(wú)論容器是否導(dǎo)電，高電阻率粉體的電荷，都不會(huì)通過(guò)容器傳導(dǎo)泄漏掉。在粉粒和容器壁之間，常發(fā)生低能空氣放電。在大容器中，可能出現(xiàn)長(zhǎng)距離放電，有較大的引燃能力。

　　粉體處理系統(tǒng)中的絕緣導(dǎo)體很容易通過(guò)接觸而起電。如輸送粉體流的絕緣金屬管道，可以達(dá)到很高的電位，能夠?qū)Φ禺a(chǎn)生大能量的火花放電。將粉體倒入一個(gè)沒(méi)有接地的容器，可導(dǎo)致容器的火花放電，放出的電量與容器內(nèi)積累的電荷總量相當(dāng)。

　　在有些粉體操作中，如取樣等，人體與粉體需緊密接觸。如果操作人員處于非接地狀態(tài)，由于感應(yīng)或電荷傳遞，人體能帶上數(shù)量可觀的電荷。

　　(4)氣體靜電危害

　　不論是大型工業(yè)吸塵器管嘴的帶電，還是細(xì)小物品氣動(dòng)輸運(yùn)系統(tǒng)中管道帶電，除非設(shè)備由金屬制成并保持接地，否則可能會(huì)導(dǎo)致可燃?xì)獾囊�燃和人體的強(qiáng)電擊。粉體的氣動(dòng)輸送作為氣體攜帶電荷的特例，還具有前述粉體靜電的特點(diǎn)。

　　任何含有顆粒物質(zhì)的壓縮氣體的逸出和排放都具有潛在危險(xiǎn)。例如，從進(jìn)出氣口、閥門(mén)或法蘭漏縫處噴出帶有水珠或銹末的壓縮氣體時(shí)，均可產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電。所以，裝放最小引燃能量很低的氣體如氫或乙炔與空氣的混合氣體時(shí)，只要這些氣體含有顆粒物雜質(zhì)，裝放時(shí)就應(yīng)格外謹(jǐn)慎。

　　液化二氧化碳的釋放，會(huì)產(chǎn)生氣體和二氧化碳干冰的混合物。這種混合物高度帶電，在噴嘴上及氣體撞擊的絕緣金屬導(dǎo)體上，曾測(cè)得高達(dá)幾千伏的靜電電壓。因此，當(dāng)把二氧化碳用作惰性氣體時(shí)，如果不采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧�，就可能產(chǎn)生災(zāi)害。

　　(5)人體靜電危害

　　在現(xiàn)代工業(yè)中，不乏人體靜電引發(fā)燃燒爆炸的事故案例。如某家具廠靜電噴漆室，操作人員穿橡膠底運(yùn)動(dòng)鞋操作使人體帶電，當(dāng)操作者接觸設(shè)備時(shí)發(fā)生靜電放電，導(dǎo)致洗滌油槽發(fā)生火災(zāi)。對(duì)于最小引燃能量小于100mJ的可燃混合氣體，對(duì)人體放電應(yīng)采取防范措施。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，操作人員經(jīng)常與帶電材料接觸會(huì)產(chǎn)生靜電積累，當(dāng)與接地設(shè)備接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電放電。人與金屬間放電火花的能量可達(dá)．2．7～7．5 mJ，這不僅可以引爆爆炸性混合物，而且會(huì)給放電人員帶來(lái)痛苦的感覺(jué)。

　　在許多情況下，衣物能夠帶電。如果人體接地，衣物一般不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的火花放電。除了最小引燃能量很低的場(chǎng)合，例如氧氣很充足或處理易爆物的場(chǎng)合，人體放電沒(méi)有危險(xiǎn)性。然而，若特一件衣服脫去，其上的電荷將容易保留且容易發(fā)生危險(xiǎn)的火花放電。

　　四、靜電的預(yù)防與消除

　　1．防靜電基本原則

　　靜電引發(fā)火災(zāi)或爆炸的五個(gè)必不可少的條件：

　　(1)要有產(chǎn)生靜電荷的條件；

　　(2)具備產(chǎn)生火花放電的電壓；

　　(3)有能引起火花放電的合適間隙；

　　(4)電火花要有足夠的能量；

　　(5)在放電間隙及周?chē)�環(huán)境中有易燃易爆混合物。

　　只要消除上述五個(gè)條件中的一個(gè)，就可達(dá)到防止靜電引發(fā)燃燒或爆炸危害的目的。由此可以確定消除靜電危害的基本途徑。消除靜電危害的五項(xiàng)基本對(duì)策：

　　(1)從工藝改進(jìn)著手盡量少產(chǎn)生靜電；

　　(2)利用泄漏導(dǎo)走的方法迅速排除靜電；

　　(3)利用中和電荷的方法減少靜電積累；

　　(4)利用屏蔽的方法限制靜電產(chǎn)生危害；

　　(5)改變生產(chǎn)環(huán)境，減少易燃易爆物的泄放。

　　靜電火花放電可以把電能轉(zhuǎn)化為熱能，但只要靜電能量小于周?chē)�危險(xiǎn)物質(zhì)的最小引燃能量，就不會(huì)有燃燒爆炸危險(xiǎn)。所以可以把引燃界限作為防止靜電危害的安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　如果帶電體為靜電導(dǎo)體，用導(dǎo)體的電位和電量表示安全界限，依據(jù)式(8—14)，可有

　　   及　　 　　 (8—15)

　　靜電非導(dǎo)體的靜電帶電無(wú)規(guī)律，且不能像導(dǎo)體那樣把靜電能量一次放盡，因此難以訂出安全標(biāo)準(zhǔn)。但電位達(dá)到30 kV的帶電體，空中放電能釋放出數(shù)百μJ的能量�？梢砸源颂岢雠袛嗟膮⒖贾�。最小引燃能量為數(shù)+μJ的物質(zhì)，帶電體電位應(yīng)在1 kV以下，面電荷密度應(yīng)在10^－7 C·m^－2以下，體電荷密度應(yīng)在10^－5 C·m^－3以下；最小引燃能量為數(shù)百μJ的物質(zhì)，帶電體電位應(yīng)在5 kV以下，面電荷密度應(yīng)在10^－6 C·m^－2以下，體電荷密度應(yīng)在10^－5 C·m^－3以下。

　　2．改進(jìn)工藝控制靜電產(chǎn)生

　　改進(jìn)工藝是指從工藝過(guò)程、材料選擇、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作管理等諸方面采取措施，控制靜電的產(chǎn)生，使其不致達(dá)到危險(xiǎn)程度。

　　在原料配方和結(jié)構(gòu)材質(zhì)方面應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)選，盡量選取不易摩擦或接觸起電的物質(zhì)，減少靜電的產(chǎn)生。在有爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，傳動(dòng)部分為金屬材料時(shí)，盡量不采用皮帶傳動(dòng)；設(shè)備、管道應(yīng)光滑平整、無(wú)棱角，管徑不宜有突變部分；物料輸送時(shí)，應(yīng)放緩速度，并且應(yīng)控制物料中雜質(zhì)、水分的含量，以免靜電的產(chǎn)生。

　　輸送固體物料所用的皮帶、托輥、料斗、倒運(yùn)車(chē)輛和容器等，都應(yīng)采用導(dǎo)電材料制造并接地。使用中要保持清潔，但不得用刷子清掃。輸送中要平穩(wěn)，速度應(yīng)適中，不能使物料滑動(dòng)或振動(dòng)。輸送液體物料，主要是通過(guò)控制流速限制靜電的產(chǎn)生。當(dāng)輸油管線(xiàn)很長(zhǎng)不適于限制流速時(shí)，可在油品進(jìn)入貯罐前經(jīng)過(guò)一段管徑較大的緩沖區(qū)，以消除油品中的靜電。輸送氣體物料，應(yīng)先通過(guò)干燥器和過(guò)濾器把其中的水霧、塵粒除去。在液體噴出過(guò)程中，噴出量要小、壓力要低，管路應(yīng)經(jīng)常清掃。

　　液體裝罐前，應(yīng)清除罐中積水和不接地的金屬浮體。裝液時(shí)，不應(yīng)混入空氣、水分和各種雜物。直接從上方傾入液體時(shí)，應(yīng)沿器壁緩慢傾入。液體流經(jīng)過(guò)濾器，其靜電量會(huì)增加10～100倍。應(yīng)盡量少用過(guò)濾器。對(duì)于輸送氫、乙炔、丙烷、城市煤氣和氯等氣體物料，不宜使用膠皮管，應(yīng)采用接地金屬管。

　　3．靜電的泄放消散

　　靜電的泄放消散是在生產(chǎn)過(guò)程中，采用空氣增濕、加抗靜電添加劑、靜電接地和保證靜止時(shí)間的方法，將帶電體上的電荷向大地泄放消散，以期達(dá)到靜電安全的目的。一般認(rèn)為，帶電體任何一處對(duì)地電阻小于106Ω時(shí)，則該帶電體的靜電接地是良好的。所以，降低帶電體對(duì)地電阻，是排除靜電的重要方法。

　　空氣增濕可以降低靜電非導(dǎo)體的絕緣性，濕空氣可在物體表面覆蓋一層導(dǎo)電的液膜，提高靜電荷經(jīng)物體表面泄放的能力，即降低物體的泄漏電阻，把所產(chǎn)生的靜電導(dǎo)入大地。增濕的具體方法可采用通風(fēng)調(diào)濕、地面灑水、噴放水蒸氣等方法�？諝庠鰸癫粌H有利于靜電的導(dǎo)出，而且還能提高爆炸性混合物的最小引燃能量，有利于防爆。

　　在工藝條件允許的情況下，空氣增濕取相對(duì)濕度70％為宜。增濕以表面可被水潤(rùn)濕的材料效果為好，如醋酸纖維素、硝酸纖維素、紙張和橡膠等。對(duì)于表面很難被水潤(rùn)濕的材料，如純滌綸、聚四氟乙烯、聚氯乙烯等效果較差。

　　抗靜電添加劑可使非導(dǎo)體材料增加吸濕性或離子性，使其電阻率降低至10⁴～10⁶Ω·m以下。有些添加劑本身就具有良好的導(dǎo)電性，能將非導(dǎo)體上的靜電荷導(dǎo)出�？轨o電添加劑種類(lèi)繁多，如無(wú)機(jī)鹽表面活性劑、無(wú)機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體、高聚物、電解質(zhì)高分子成膜物等等�？轨o電添加劑應(yīng)根據(jù)使用對(duì)象、目的、物料工藝狀況以及成本、毒性、腐蝕性和使用場(chǎng)合的有救性等具體情況進(jìn)行選擇。

　　4．靜電接地連接

　　靜電接地連接是為靜電荷提供一條導(dǎo)入大地的通路。接地只能消除帶電導(dǎo)體表面的自由電荷，對(duì)于非導(dǎo)體靜電荷的消除是無(wú)效的。凡加工、貯存、運(yùn)輸能產(chǎn)生靜電物料的金屬設(shè)備和管道，如各種貯罐、反應(yīng)器、混合器、物料輸送設(shè)備、過(guò)濾器、吸附器、粉碎機(jī)械等金屬體，應(yīng)連成一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)電整體并加以接地。不允許設(shè)備內(nèi)部有與地絕緣的金屬體。

　　輸送能產(chǎn)生靜電物料的絕緣管道，其金屬屏蔽層應(yīng)該接地。各種靜電消除器的接地端、高絕緣物料的注料口、加油站臺(tái)、油品車(chē)輛、浮動(dòng)罐體等應(yīng)連成導(dǎo)電通路并接地。在有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，以及靜電對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、人身安全有影響的地方，所使用的金屬用具、門(mén)窗把手和插銷(xiāo)、移動(dòng)式金屬車(chē)輛、金屬梯子、家具、有金屬絲的地毯等，都應(yīng)該接地。

　　管道系統(tǒng)的末端、分叉、變徑、主控閥門(mén)、過(guò)濾器，以及直線(xiàn)管道每隔200～300 m處，均應(yīng)設(shè)接地點(diǎn)。車(chē)間內(nèi)管道系統(tǒng)的接地點(diǎn)應(yīng)不少于兩個(gè)，接地點(diǎn)、跨接點(diǎn)的具體位置可與管道固定托架位置一致。

　　罐車(chē)、油槽汽車(chē)、油船、手推車(chē)以及移動(dòng)式容器的停留、停泊處，要在安全場(chǎng)所裝設(shè)專(zhuān)用接地接頭，以便移動(dòng)設(shè)備接地用。當(dāng)罐車(chē)、油槽汽車(chē)到位后，在關(guān)閉電路、打開(kāi)罐蓋之前，要進(jìn)行接地。注液完畢，拆掉軟管，經(jīng)一定時(shí)間靜止后，再將接地線(xiàn)拆除。

　　5．靜電的中和和屏蔽

　　靜電的中和是用極性相反的離子或電荷中和危險(xiǎn)的靜電，從而減少帶電體上的靜電量。靜電屏蔽是把靜電對(duì)外的影響局限在屏蔽層內(nèi)，從而消除靜電對(duì)外的危害。屬于靜電中和法的有靜電消除器消電、物質(zhì)匹配消電等幾種類(lèi)型。

　　靜電消除器有自感應(yīng)式、外接電源式、放射線(xiàn)式和離子流式四種。自感應(yīng)式靜電消除器是用一根或多根接地金屬針作為離子極，將針尖對(duì)準(zhǔn)帶電體并距其表面1～2 cm。由于帶電體的靜電感應(yīng)，針尖會(huì)出現(xiàn)相反電荷，在附近形成強(qiáng)電場(chǎng)，并將氣體電離。所產(chǎn)生的正、負(fù)離子在電場(chǎng)作用下，分別向帶電體和針尖移動(dòng)。與帶電體電性相反的離子抵達(dá)帶電體表面時(shí)，即與靜電中和；而移到針尖的離子通過(guò)接地線(xiàn)把電荷導(dǎo)人大地。

　　外接電源式靜電消除器是利用外接電源的高電壓，在消除器針尖與接地極之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，使空氣電離。外接電源是直流的消除器，將產(chǎn)生與帶電體電性相反的離子，直接中和帶電體的靜電。如果外接電源是交流裝置，則在帶電體周?chē)�由等量的正、�?fù)離子形成導(dǎo)電層，使帶電體表面電荷傳導(dǎo)出去。

　　放射線(xiàn)靜電消除器是利用放射性同位素使空氣電離，從而中和帶電體上的靜電。離子流式靜電消除器就工作原理屬于外接電源式靜電消除器。所不同的是利用干凈的壓縮空氣通過(guò)離子極噴向帶電體，把離子極產(chǎn)生的離子不斷帶到帶電體表面，達(dá)到消除靜電的效果。從適用性出發(fā)，自感應(yīng)式、放射線(xiàn)式靜電消除器原則上適于任何級(jí)別的場(chǎng)合。但放射線(xiàn)式靜電消除器，在有良好的放射性防護(hù)時(shí)，方能使用。

　　利用摩擦起電的帶電規(guī)律，把相應(yīng)的物質(zhì)匹配，使生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生極性相反的電荷，并互相中和。這就是所謂物質(zhì)匹配消電的方法。如在橡膠制品生產(chǎn)中，輥軸用塑料、鋼鐵兩種不同的材料制成，交叉安裝，膠片先與鋼輥接觸分離得負(fù)電，然后膠片又與塑料輥摩擦帶正電，正、負(fù)電互相抵消保證了安全。

　　把帶電體用接地的金屬板、網(wǎng)包圍或用接地導(dǎo)線(xiàn)匝纏繞，將電荷對(duì)外的影響局限于屏蔽層內(nèi)，同時(shí)屏蔽層內(nèi)的物質(zhì)也不會(huì)受到外電場(chǎng)的影響。這種靜電封閉方法可保證系統(tǒng)靜電的安全。

　　6．人體靜電的消除

　　可以通過(guò)接地、穿防靜電鞋、穿防靜電工作服等具體措施，減少靜電在人體上的積累。在靜電產(chǎn)生嚴(yán)重的場(chǎng)所，不得穿化纖工作服，穿著以棉織品為宜。在人體必須接地的場(chǎng)所，應(yīng)設(shè)金屬接地棒，赤手接觸即可導(dǎo)出人體靜電。

　　產(chǎn)生靜電的工作地面應(yīng)是導(dǎo)電性的。其泄漏電阻既要小到防止人體靜電積累，又要防止人體誤觸動(dòng)力電而導(dǎo)致人體傷害。此外，用灑水的方法使混凝土地面、嵌木膠合板濕潤(rùn)，使橡皮、樹(shù)脂、石板的粘合面或涂刷地面能夠形成水膜，增加其導(dǎo)電性。

　　在工作中，盡量不做與人體帶電有關(guān)的事情，如在工作場(chǎng)所不要穿、脫工作服。在有靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所操作、檢查、巡視，不得攜帶與工作無(wú)關(guān)的金屬物品，如鑰匙、硬幣、手表、戒指等。