大氣污染控制工程實踐(共11頁)

1、 課程名稱：大氣污染(d q w rn)控制工程 大氣污染(d q w rn)控制工程一、金屬表面噴涂技術(shù)(jsh)1、電弧(dinh)噴涂技術(shù)用送絲裝置將兩根絲狀金屬噴涂材料均勻連續(xù)地分別送入電弧噴涂槍中的兩個導(dǎo)電嘴內(nèi),導(dǎo)電嘴分別接電源的正、負(fù)極,并保證兩根絲在未接觸之前絕緣。當(dāng)兩絲材端部在入嘴后互相接觸時,其間就形成短路而產(chǎn)生電弧，使絲材端部瞬間熔化,然后用壓縮空氣將熔化的金屬霧化并呈微熔滴,以很高的速度噴射到工件表面,形成電弧噴涂層。電弧噴涂技術(shù)的特點：優(yōu)異的涂層性能:應(yīng)用電弧噴涂技術(shù),可以在不提高工件溫度、不使用貴重底材的情況下獲得高結(jié)合強度。在電弧噴涂鋁青銅時,呈現(xiàn)涂層的自結(jié)合性能,

2、使結(jié)合強度進一步提高。有時鋁青銅用作電弧噴涂的打底層,結(jié)合強度大于或等于20MPa,一般電弧噴涂涂層的結(jié)合強度是火焰噴涂層的2倍。效率高:單位時間內(nèi)噴涂金屬的重量大,電弧噴涂的生產(chǎn)效率正比于電弧電流,如噴涂電流為30oA時,噴Zn:3ok吵;Al:10kg小;不銹鋼:15kg小。比火焰噴涂提高2倍以上。節(jié)能:能源利用率明顯高于其它噴涂方法。經(jīng)濟:除能源利用率高外,由于電能的價格又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氧氣和乙炔的價格,使用成本通常僅為火焰噴涂的1/10,設(shè)備投資一般為等離子噴涂設(shè)備的1/3以下。獲得裝飾和特殊功能和涂層在木材上噴涂銅或或其它合金可以制成重量輕、成本低的大銅門等件;在石頭、石膏等材料上也可以噴

3、涂銅、錫、鋁等金屬,裝飾效果優(yōu)異。2、金屬材料腐蝕分類（1）金屬化學(xué)腐蝕金屬和非電解質(zhì)直接化學(xué)作用腐蝕過程的化學(xué)腐蝕所造成的損害是一個純粹的純化學(xué)反應(yīng), 腐蝕性介質(zhì)的氧化和還原, 直接與金屬表面的原子相互作用, 形成腐蝕產(chǎn)物。（2）金屬電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是金屬與電解質(zhì)溶液, 出現(xiàn)電化學(xué)作用造成的破壞。在反應(yīng)過程中, 同時在陽極失去電子的陰極電子和電子流動( 電流) , 其過程當(dāng)然符合電化學(xué)動力學(xué)的基本規(guī)律。電化學(xué)腐蝕分為氫及吸氧腐蝕的電解質(zhì)溶液的pH 值。3、金屬材料的防腐(fngf)措施（1）在金屬表面覆蓋(fgi)保護層金屬的磷化處理: 鋼鐵產(chǎn)品的油、銹去除后, 釋放到磷酸鹽溶液中被浸泡

4、(jnpo), 磷化膜可以在金屬表面層形成不溶于水的成分, 這個過程被稱為磷酸鹽處理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色, 厚度為520m, 在大氣中耐腐蝕性好。該膜是一種多孔結(jié)構(gòu), 具有較強的油漆吸附能力, 如作為漆面的底部, 其耐腐蝕的作用更加強大; 金屬的氧化處理: 鋼鐵產(chǎn)品通過NaOH 和NAN02 的混合溶液采取熱處理, 并在表面形成一層藍色氧化膜( 主要成分Fe3O4) , 為了實現(xiàn)鋼腐蝕的目的, 這一過程被稱為發(fā)藍。這種氧化膜具有更大的靈活性和潤滑性, 不影響零件的精度。則精密儀器和光學(xué)儀器的零部件, 其彈簧鋼、薄鋼板、細(xì)鐵絲等均用于發(fā)藍進行處理; 非金屬涂層: 塑料涂層的金屬表面要優(yōu)于噴漆

5、效果。其塑料覆蓋層致密光滑, 具有亮麗的色彩。一并具有腐蝕和裝飾的雙重職能。搪瓷含有二氧化硅, 是其含量較高的玻璃搪瓷, 極具優(yōu)良的耐腐蝕性。3、重防腐油漆涂裝防腐技術(shù)重防腐涂料具有外形美觀、簡單的涂層工藝, 已被廣泛沿用至今。根據(jù)涂裝工藝的進展, 涂料的重型防腐蝕是鋼橋面防腐的重點, 在這當(dāng)中, 無論是外國的名牌油漆, 或是國產(chǎn)品牌的涂料, 其防腐涂料的發(fā)展工藝和涂料品種都非常相似, 是由多層涂層系統(tǒng)組成的, 即底漆、中間漆和面漆。涂料品種都是環(huán)氧富鋅底漆, 包括環(huán)氧云母氧化鐵中間漆、環(huán)氧聚氨酯或環(huán)氧各色面漆和氯化橡膠面漆等組成。在屏蔽作用中, 涂料涂層把鋼鐵和腐蝕環(huán)境機械分離。在鈍化緩蝕作

6、用中, 在油漆涂料系統(tǒng)中, 第一車間底漆的油漆層粘連對鋼鈍具有鈍化緩蝕功能, 殺菌作用非常微弱。在陰極保護作用中, 在防腐蝕底漆中, 如添加鋅粉, 或富鋅底漆, 為鋼鐵提供陰極保護。 4、熱噴涂防腐(fngf)技術(shù) 火焰噴涂: 火焰噴涂是可燃?xì)怏w的燃燒作為(zuwi)熱源來熔化金屬絲或粉末, 并霧化、吹噴在摹體表面的方式, 氧氣和乙炔火焰的噴涂, 是歐洲和北美的鋼鐵橋梁早期熱噴涂的防腐噴涂, 并取得了良好的防腐效果; 電弧(dinh)噴涂: 電弧噴涂防腐原理是運用電弧噴涂設(shè)備, 對于兩個帶電的的金屬絲采取加熱、熔化、霧化、噴涂所形成的反腐蝕的涂層, 外加有機封閉涂層的長效防腐復(fù)合涂層。5、離子

7、注入技術(shù)離子注入法是在20 世紀(jì)70 年代產(chǎn)生的表面改性技術(shù), 和電鍍、電離鍍膜、化學(xué)氣相沉積等一般的涂層技術(shù)非常不同, 具有很大差異。它是用高能量的高速轟擊, 以改變表面性質(zhì)的一種新技術(shù), 在真空情況下, F 高能離子加速注入周體表面, 可以改變或操縱其表面結(jié)構(gòu), 可注入基材表面獲得高度飽和固溶體、啞穩(wěn)相、非晶態(tài)和平衡合金等不同組織結(jié)構(gòu), 進而極大提高了摹體表面的耐腐蝕性。離子植入金屬( 或其他材料) , 以提高表面的化學(xué)特性( 稱為離子注入表面化學(xué)) , 可提高金屬表面抗氧化耐腐蝕。在離子注入技術(shù)出現(xiàn)時, 鋁、鎘合金表面改性已成為研究熱點。近年來, 離子注入技術(shù)已開始被應(yīng)用到鎂合金材料中,

8、 以提高其防腐性能。6、熱浸鍍防腐技術(shù)作為浸涂層的金屬, 是鋅、錫、鉛和鋁等熔點低的金屬。熱浸電鍍金屬層厚度在一些腐蝕環(huán)境下長期使用, 如鍍鋅、鍍鋁或其他特殊物質(zhì), 或如鍍錫和鍍鉛合金產(chǎn)品, 作為特殊中介防腐蝕的防腐涂料。熱浸鍍技術(shù), 包括熱浸鍍錫、熱浸鍍鉛和熱浸鍍鋅。熱鍍錫用作薄鋼板和食品加工等的貯存容器; 熱鍍鉻主要用于化學(xué)腐蝕和涂層電纜; 熱鍍鋁主要用于鋼鐵部件抵御高溫抗氧化等。此外, 伴隨采用防腐蝕涂料和控制生產(chǎn)成本越來越高, 熱浸鍍正發(fā)展成為合金化鍍層技術(shù)。7、電化學(xué)防腐(fngf)技術(shù)根據(jù)電化學(xué)原理, 電化學(xué)保護法在金屬設(shè)備上采取措施, 成為腐蝕電池的陰極, 以防止或減輕金屬腐蝕。

9、一是犧牲陽極保護法。該方法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極, 固定在被保護金屬上, 形成腐蝕電極, 被保護金屬作為陰極而得到保護。犧牲陽極的常用材料有鋁、鋅和舍金, 這種方法通常用于保護海水中各種金屬設(shè)備、海船的船殼、防止巨型設(shè)備( 如貯油罐) 和石油(shyu)管道的腐蝕。二是外加電流的方法。將被保護金屬與另一附加電極作為電池的兩極, 使金屬作為陰極被保護, 在外加直流電作用下使陰極得到保護, 這種方法主要用于防止土壤、海水和河水腐蝕金屬(jnsh)設(shè)備。8、涂料涂層防腐技術(shù)把耐蝕有機涂料涂覆在金屬表面具有屏蔽、緩蝕和電化學(xué)保護的三方面作用, 防腐蝕效果良好, 被廣泛使用。油漆

10、涂料在金屬表面的性能可提高金屬包裝的各個功能, 油漆、搪瓷、高分子材料( 如塑料,橡膠, 聚酯) 等涂在金屬表面, 可以把金屬基體和環(huán)境介質(zhì)完全隔離, 以達到防止腐蝕的目標(biāo)。近年來,開發(fā)了許多新的聚合物, 極具優(yōu)良的耐腐蝕性和防腐蝕涂料的熱穩(wěn)定性。此外, 無機材料和有機高分子復(fù)合材料的玻璃鱗片防腐涂料在近年來具有獨特的、倍受關(guān)注的防護性能。9、靜電噴涂技術(shù)靜電噴涂基本原理：靜電噴涂是以被涂物為陽極，一般情況下接地；涂料霧化結(jié)構(gòu)為陰極，接電源負(fù)高壓，這樣在兩極就形成了高壓靜電場。由于在陰極產(chǎn)生電暈放電，可使噴出的涂料介質(zhì)帶電，并進一步霧化。按照“同性相斥，異性相吸”的原理，已帶電的涂料介質(zhì)受電場

11、力的作用，沿電力線定向地流向帶正電的被涂物表面，沉積成一層均勻、附著牢固的薄膜。靜電噴涂也可采用正極性電暈放電，但負(fù)極性電暈放電的臨界電壓較正極性電暈放電低，又較為穩(wěn)定、安全且不易產(chǎn)生火花。因此，在通常情況下將被涂物作為正極接地。靜電噴涂及噴頭(pntu)分類：靜電噴涂從噴涂方式上可以分為空氣或液壓霧化靜電噴涂、離心式靜電噴涂等；按照噴嘴的不同特點可以分為直射式噴嘴靜電噴涂、M型噴嘴靜電噴涂、靶式噴嘴靜電噴涂等；按照涂料性質(zhì)(xngzh)的不同可以分為固體粉末靜電噴涂和液體霧化靜電噴涂。粉末靜電噴涂廣泛應(yīng)用于板材表面的涂裝中，在液體的靜電噴涂中可以按照不同液體自身的特點將靜電涂油、靜電涂漆等技

12、術(shù)運用在工業(yè)生產(chǎn)之中。粉末靜電(jngdin)噴涂的過程：粉末靜電噴涂是通過噴槍或噴杯的電極針向被涂工件方向釋放高壓靜電,高壓靜電使噴杯或噴槍噴出的粉末和壓縮空氣的混合物以及周圍空氣電離，由于高壓負(fù)極產(chǎn)生電暈放電，在其附近產(chǎn)生了密集的負(fù)電荷，使粉末帶上負(fù)電荷進入了電場強度很高的靜電場。粉末在電場力和壓縮空氣壓力的雙重推動下到達被涂物表面，形成厚薄均勻的粉層，再加熱熔融固化為涂膜。粉末靜電噴涂在工業(yè)涂料中有其獨特的優(yōu)勢:粉末涂料是固體涂料，沒有溶劑，不易揮發(fā)，大大減少了由溶劑引起的污染問題，有利于環(huán)保和操作工人的身體健康。在噴涂過程中，多余的噴粉可以利用回收系統(tǒng)集中收集，達到回收再利用的目的，因

13、此其粉末的利用率相當(dāng)高，使企業(yè)的生產(chǎn)成本降低，獲得較好的經(jīng)濟效益。整個涂裝過程只需經(jīng)過前處理、噴涂、固化等工序，簡化了傳統(tǒng)的多工序噴涂手段，使噴涂作業(yè)線工作效率高，無論是手工還是自動操作都比較方便。粉末靜電噴涂后，經(jīng)過烘烤就可以得到性能優(yōu)異的涂膜表面。該涂膜堅固耐用，能夠耐酸、耐堿，同時具有耐磨擦性、抗沖擊性、機械強度高等特點.液體靜電噴涂基本理論知識:靜電在均勻、細(xì)化霧滴及提高霧滴在目標(biāo)物的沉積量、均勻性、吸附性等方面有明顯的效果。液體的靜電噴涂是指在噴嘴和對應(yīng)的接地電極之間加上高電壓時，噴嘴尖端流出的液體因受表面張力、靜電力、電荷之間的排斥力以及重力等作用力使液滴表面不穩(wěn)定，進而分裂后破碎

14、，最終將霧化后的液滴均勻地涂覆在被涂物上。在液體靜電噴涂的研究中，其基本噴涂原理和粉末噴涂并無太大差別，只是高壓靜電場中液滴霧化程度的好壞直接決定了液體的噴涂效果。高壓(goy)電場對水的作用1、淺川效應(yīng)(xioyng)：1976年,日本人淺川勇吉發(fā)現(xiàn)淺川效應(yīng),即水在高壓電場的作用下,蒸發(fā)速度會顯著加快,而撤去電場后,其蒸發(fā)速度反而比正常情況下還慢,同時還伴隨著水的表面張力變化等奇特現(xiàn)象。自發(fā)現(xiàn)以來,人們一直沒有(mi yu)提出合理的理論來解釋這一現(xiàn)象。為此提出了“水分子間氫鍵的破壞與重組”的觀點,根據(jù)該觀點,淺川效應(yīng)的各種現(xiàn)象能得到很好的解釋,具有普適性和科學(xué)合理性。原理分析：在高壓電場中

15、，水分子受到電場力的作用，打破了原有的力學(xué)平衡，是氧原子與氫原子的結(jié)合方式發(fā)生變化，即氫鍵的斷裂，同時非均勻電場對物料表面層的作用力破壞了液體表面層的表面張力。水分子蒸發(fā)所需要的能量大大減少,水的蒸發(fā)速度大大增加。經(jīng)高壓電場處理過的水,其表面張力會變大,這是為什么呢？有文章認(rèn)為，水的表面張力與水質(zhì)有關(guān),水中若存在雜質(zhì),雜質(zhì)就會插進各水分子間,從而削弱水分子間的吸引力因此水質(zhì)越純水的表面張力越大，比自狀態(tài)下的蒸發(fā)速度快10倍，比直流負(fù)極處理水時蒸發(fā)速度快3倍,比直流正極處理的情況快1.5倍。如果把在電場中加速蒸發(fā)過的水撤去電場,放在自然狀態(tài)下蒸發(fā),則比普通水在自然狀態(tài)下的蒸發(fā)速度要慢，而且在電場

16、中蒸發(fā)越快的水,撤去電場后蒸發(fā)速度越慢；同時,經(jīng)過處理過的水會有一系列奇特而有趣的現(xiàn)象,例如,其表面張力會顯著增大,而且能夠有效抑制霉菌及藻類的生長,水的溫度也會發(fā)生變化。2、應(yīng)用領(lǐng)域高壓靜電技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)、制造業(yè)和環(huán)保行業(yè)等，其有著廣泛的應(yīng)用前景，在個行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用中，高壓靜電場具有聚水、除濕、除霧和促生作用，而且還具有加快物料內(nèi)水分蒸發(fā)的作用，在食品加工和物料干燥方面起著重要作用。所以，目前在農(nóng)業(yè)上對于種子的萌發(fā)、幼苗的成長、種子的干燥處理和農(nóng)產(chǎn)品的加工與貯藏保鮮等方面進行著深入的應(yīng)用研究。在制造加工業(yè)和環(huán)保行業(yè)中，像靜電噴涂技術(shù)、噴墨打印技

17、術(shù)、霧化技術(shù)和靜電除塵技術(shù)等等，也都在有效的利用和開發(fā)高壓靜電技術(shù)，為生產(chǎn)和生活創(chuàng)造更大的價值。在單針電極高壓靜電場下蒸餾水蒸發(fā)(zhngf)作用范圍的研究一文(y wn)中，探討了單針電極與平板(pngbn)接地電極形成的高壓靜電場對蒸餾水蒸發(fā)的作用范圍，結(jié)果表明, 蒸餾水的蒸發(fā)速度與以針尖正下方水面為圓心的半徑呈二次曲線關(guān)系。 在上電極為單針電極、下電極為板電極接地的情況下, 電場促進蒸餾水蒸發(fā)速度和以針尖正下方為圓心的半徑成二次曲線關(guān)系, 并且二次曲線的二次項系數(shù)是負(fù)的, 說明隨著半徑的增大, 針電極形成的電場促進蒸餾水的蒸發(fā)有一定的范圍。在一定的半徑(以針尖正下方水面為圓心)以外, 針

18、電極電場促進蒸餾水的蒸發(fā)將非常微弱。該研究結(jié)果為將高壓靜電場用于物料的干燥過程提供了理論依據(jù)。在多針電極高壓靜電場下蒸餾水蒸發(fā)的研究一文中，通過與單針電極高壓靜電場的比較, 探討了兩針、三針電極與平板接地電極形成的高壓靜電場對蒸餾水蒸發(fā)的影響。(1)上電極為多個針電極時, 電場下蒸餾水的蒸發(fā)速度比上電極為單個針電極時單針板電場下的蒸發(fā)速度要快, 但并不是隨著針的倍數(shù)增長而成倍地增長, 有10% 35%的增長。其具體原因還不清楚, 初步分析認(rèn)為是因為電極之間所加電壓非常高, 電場強度達到500 kV /m左右, 多針電極下電極形成的電場相互重疊, 電場的重疊削弱了電場促進蒸餾水蒸發(fā)的效果, 但是

19、具體原因需要進一步研究。(2)當(dāng)上電極(dinj)為多個針電極時, 隨著針電極之間距離的變大, 電場促進蒸餾水的蒸發(fā)速度也有變大的趨勢。這說明針電極之間距離越大, 它們形成的電場之間的相互影響越小。但是具體的影響因素還需要進一步的研究。3、相關(guān)(xinggun)知識在高壓靜電場的作用下，使水分子的氫鍵斷裂，形成(xngchng)單一的水分子，從而提高水的滲透性和溶解性。根據(jù)靜電學(xué)的知識可知，導(dǎo)體帶點的時候，電荷只能分布在導(dǎo)體的表面，而導(dǎo)體表面的電荷分布-面電荷密度與電荷所在處導(dǎo)體的曲率有關(guān)，曲率大的地方，其面密度越大，曲率小的地方，面密度越小，導(dǎo)體表面的電場強度和該處的面電荷密度是成正比的。水

20、簾極板電除塵技術(shù)中，水簾起到煙氣調(diào)質(zhì)的作用，同時起到增加煙氣濕度和降低溫度的作用，可以降低比電阻。 靜電場加快水分蒸發(fā)的作用原理： 高壓靜電場根據(jù)異極距(電極與地面之間的距離)的不同,對水的作用效果也不同,在異極距較小時,靜電場對水會有促進蒸發(fā)的作用。主要是因為:1)水分子是極性分子,而水中存在著大量的水分子團,并且水分子團的結(jié)構(gòu)是動態(tài)結(jié)構(gòu)。由于液體表面的水分子受到了不均勻電場的影響,導(dǎo)致水分子之間的氫鍵斷裂,水分子團變小,所以水分子很容易從液體中逸出;2)由于電流體力現(xiàn)象所造成的電抽吸或者電對流作用,致使傳熱速率提高,從而加快了水分蒸發(fā)。水分子是極性分子,在水中存在著大量的水分子團,水分子團

21、的結(jié)構(gòu)是動態(tài)結(jié)構(gòu)。由于表面的水分子受到不均勻電場的作用,水分子之間的氫鍵可能斷裂,水分子團變小,使水分子容易從液體中逸出,特別是在溫度較高時,由于分子運動加劇,在電場作用下更易逸出;第二,根據(jù)淺川效應(yīng),在高壓電場下,水的蒸發(fā)變得十分活躍,當(dāng)電場去掉后,水的蒸發(fā)潛熱會大大降低。因此,蒸發(fā)速度的提高有可能是淺川效應(yīng)的結(jié)果;第三,由于電流體力學(xué)(elec-trohydrodynamic EHD)現(xiàn)象造成的電抽吸或電對流作用,使傳熱速率提高,從而加速水分的蒸發(fā);第四,出現(xiàn)蒸發(fā)速度隨距離變化呈“M”形變化這一現(xiàn)象,作者認(rèn)為可能是電子風(fēng)的有效作用面積和作用強度不同造成的。在同樣電壓下,當(dāng)針狀電極到物料表面距離d1不同時(如圖6所示),電子風(fēng)所形成圓錐狀區(qū)域的大小不同