静电现象的产生

静电现象(图2)

任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子。科学家们将质子定义为正电，中子不带电，电子带负电。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负电平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡。在日常生活中所说的摩擦实质上就是一种不断接触与分离的过程。有些情况下不摩擦也能产生静电，如感应静电起电，热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电，流动的空气当然能产生静电。为什么流动空气会产生静电呢？因为空气也是由原子组合而成，所以可以这么说，在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。当两种物体相互摩擦时，一种物体中的电子因受原子核的束缚较弱，跑到另一个物体上去，使得到电子的物体由于其中的负电荷多于正电荷，因而显出带负电;失去电子的物体由于其中的正电荷多于负电荷，因而显出带正电，这就是摩擦起电现象。如玻璃棒与绸子摩擦，玻璃棒带正电。由此物体所带的电称为“静电”，当其积聚到一定程度时就会发生火花放电现象。这种现象与生活生产密切相连，往往会带来一些不便或危害。

静电的危害很多，它的第一种危害来源于带电体的互相作用。在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子;在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦;在制药厂里。由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度;在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低;就在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼。静电的第二大危害，是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚，我们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。但在手术台上，除电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病人;在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。

总之，静电危害起因于用电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸。人们常说，防患于未然，防止产生静电的措施一般都是降低流速和流量，改造起电强烈的工艺环节，采用起电较少的设备材料等。最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地，这样可以把电荷引人大地，避免静电积累。细心的乘客大概会发现;在飞机的两侧翼尖及飞机的尾部都装有放电刷，飞机着陆时，为了防止乘客下飞时被电击，飞机起落架上大都使用特制的接地轮胎或接地线;以泄放掉飞机在空中所产生的静电荷。我们还经常看到油罐车的尾部拖一条铁链，这就是车的接地线。适当增加工作环境的湿度，让电荷随时放出，也可以有效地消除静电。潮湿的天气里不容易做好静电试验，就是这个道理。科研人员研究的抗静电剂，则能很好地消除绝缘体内部的静电。

然而，任何事物都有两面性。对于静电这一隐蔽的捣蛋鬼。只要摸透了它的脾气，扬长避短，也能让它为人类服务。比如，静电印花、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和港电分选技术等，已在工业生产和生活中得到广泛应用。静电也开始在淡化海水，喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手，甚至在字宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置。

五、工厂中的静电

印刷厂的车间里面，纸张和纸张的摩擦使其沾在一起;纸张和机器及油墨之间的摩擦，常常使其吸在铅板或印刷机的圆筒上面，严重影响连续印刷。在印染厂里，棉纱、毛线、人造纤维上的静电，会吸引空气中的尘埃，从而使印染质量下降。有些工厂由于原料入料、物料搅拌、成品输送或分装等摩擦产生静电，严重者造成火灾。

防止方法：

1.增加工作地点和居室的空气湿度，以减少静电的产生。

2.在机器设备上增加接地线，及时把静电导入大地。

天然气和油田混合烃在管道输送中通过离心泵增压；在槽车顶部充装等都可产生大量静电。天然气和油田混合烃均属易燃易爆物品，静电过多积累，就会引起事故。

通常情况下，静电是指在一定的容积中或表面上存在的正负电荷的代数和。它和动电荷（电流）的区别是静电处于相对静止状态，可以长时间保持，除非因放电或泄漏而消失。静电是一个相当古老的课题，人们对电的认识最初就来自物体的静带电。在我们生活中,用塑料梳子梳头时或脱下合成纤维衣料的衣服时，经常听到轻微的放电声，这就是静电现象。雷电是一种自然界的静电现象。在石油化工企业生产中的静电现象也很多，特别是储存和输送过程中经常遇到有害的静电。

要知道静电是如何产生的，就必须要懂得接触电位差和双电荷层的定义。

原子核对其周围的电子有束缚力，而且不同物质束缚电子的能力是不同的。这个束缚能力用逸出功来衡量。两种物质紧密接触时，电子从逸出功小的一方向逸出功大的一方转移，接触面上出现电位差，这种电位差就叫做接触电位差。在接触电位差出现的同时，接触面上逸出功小的一方失去电子出现正电荷层，逸出功大的一方获得电子出现负电荷层，这就是双电荷层。简单的说，就是两种物质紧密接触时，其中一个物体失去电子带正电，另一个获得电子带负电。当紧密接触的两种物质分离时即可产生静电。

根据电泳、电毛细和电渗现象的实验证明，当天然气、油田混合烃在固体表面上或固体管道内流动时，在固体表面上一个分子直径大小的范围内吸附着一层离子，这就是一个固定的电荷层，不随液流移动。在固定电荷层中正电层较厚，可达上百个分子直径或更多，可因液体流动而相对固体的荷电层滑移，称之为自由电荷层。

天然气、油田混合烃流动使带正电的自由电荷层相对带负电的固定电荷层滑移，这就造成了电荷的聚集，产生高压静电。静电电荷的多少不仅仅决定于静电的产生，还决定于静电的消散。生产中常见的甲烷、乙烯、丙烷、丁烯、丁烷、油田混合烃、稳定轻烃、苯等都容易产生和聚集静电。

天然气、油田混合烃由于各种机械运动、接触、分离、沉降、喷射、飞溅等带电现象按机械运动的形式分类如下。

(1)天然气、油田混合烃流动摩擦带电

流体流动摩擦带电是工业生产中常见的一种静电带电型式，尤其在石油企业中更常见。其实质也是接触与分离的过程。由于天然气、油田混合烃的运动，便在其中带有静电荷。

(2)油田混合烃、稳定轻烃喷射带电

油田混合烃、稳定轻烃从喷嘴高速喷出后成为雾状液滴而带电。当有压力的油田混合烃、稳定轻烃从喷嘴或管口喷出以后，在出口处呈束状的液体与空气的接触中分裂成许许多多的小液滴，其中比较大的液滴很快地沉降，其他微小的液滴停滞在空气中形成小液滴云，这个小液滴云是带有大量电荷的电荷云。

(3)稳定轻烃冲击，飞溅带电

稳定轻烃经过顶部注入储罐、槽车中装油，油柱下落后对罐壁或油面发生冲击，引起飞沫，气泡和雾滴带电，稳定轻烃从管道口喷射出后遇到了壁或者板，稳定轻烃向上气溅，飞散成许多微小的液滴，这些微小的液滴已带有电荷并在其空间形成了电荷云。

(4)油田混合烃、稳定轻烃沉降带电

在绝缘性液体，如非纯净的油田混合烃、稳定轻烃中，含有固体颗粒杂质或水分，当这些小颗粒或由小水滴聚成的大水滴在油田混合烃、稳定轻烃中发生沉降时将产生静电。