что такое мелкодисперсная пыль
Особенности улавливания и возврата мелкодисперсной пыли
Пыль – совокупность находящихся в воздухе взвешенных твердых частиц. Пыль может быть классифицирована по нескольким признакам, в том числе по дисперсности (размеру). Частицу пыли произвольной формы условно считают шарообразной, а ее размер определяют по эквивалентному диаметру. Фракцией называют массовую долю пылевых частиц, размеры которых находятся в некотором интервале значений нижнего и верхнего пределов.
Пыль, содержащую частицы размером до 100 мкм, условно можно разделить на несколько фракций:
I – крупнодисперсная пыль, размер частиц 40…100 мкм;
II – среднедисперсная пыль, размер частиц 10…40 мкм;
III – мелкодисперсная пыль, размер частиц 1…10 мкм;
IV – очень мелкодисперсная пыль, размер частиц менее 1 мкм.
Принцип работы рукавного фильтра основан на улавливании частиц пыли фильтрующим материалом при прохождении через него запыленного воздуха. По мере увеличения толщины слоя пыли на материале рукавного фильтра, возрастает сопротивление движению воздуха и снижается пропускная способность фильтра, во избежание чего автоматической системой управления проводится регенерация запыленных рукавов импульсами сжатого воздуха посредством электромагнитных клапанов. Стряхиваемая пыль осыпается в бункер, и может быть вывезена автотранспортом или возвращена в технологический процесс с использованием шлюзового питателя и шнекового транспортера.
На предприятиях по производству щебня, минеральных порошков и наполнителей, микрокальцита, глинозема, некоторых видов цемента остро стоит вопрос качества рециркуляции рукавных фильтров и улавливания мелкодисперсной пылевой фракции размером до 10 мкм, которая является ценным сырьем и должна возвращаться в технологический процесс. Процесс регенерации обычного рукавного фильтра может быть затруднен, так как небольшая масса пылевых частиц не позволяет им эффективно осыпаться в бункер. Трудности с регенерацией могут вызвать снижение эффективности пылеулавливания, пропуски пылевых частиц через материал рукавов. Специально для таких производственных процессов специалистами компании «Фаском» (Санкт-Петербург) была разработана конструкция рукавного фильтра ФР-П-(О) с отсекаемой (отключаемой) секцией (см. Рисунок 1). Конструктивно такой фильтр выполнен из нескольких независимых секций одинаковой производительности, где регенерация фильтра осуществляется по принципу «off-line», т.е. с поочередным отключением одной секции на продувку. В этом состоит принципиальное отличие от обычного рукавного фильтра. В момент срабатывания системы импульсной регенерации, специальный отсечный клапан отсекает (отключает) одну секцию рукавного фильтра. Такими отсечными клапанами (поворотными заслонками), отделяющими секцию по «чистому» воздуху, оснащена каждая секция фильтра. Заслонки комплектуются приводами, отключение секции происходит автоматически в заданном режиме по значениям гидравлического сопротивления фильтра. При необходимости проведения безостановочного осмотра и обслуживания газоочистной установки, на фильтр устанавливаются отсечные заслонки и по «грязному» воздуху, работающие в ручном режиме.
При такой конструкции фильтра процесс регенерации осуществляется более эффективно, что позволяет эксплуатировать оборудование при повышенных газовых и пылевых нагрузках на фильтровальные материалы.
Рисунок 1. Рукавный фильтр ФР-П-(О) с отсекаемой секцией
Преимущества фильтров ФР-П-(О) с отсекаемой секцией:
— Эффективное улавливание тонкодисперсных, легких, сильнослипающихся видов пыли;
— Возможность работы при высоких входных концентрациях пыли (до 150 г/м 3 );
— Возможность проведения регламентных и ремонтных работ на рукавном фильтре без остановки технологического процесса;
— Длительный срок службы фильтровальных рукавов;
— Высокая степень очистки (остаточная запыленность не более 10 мг/м 3 ).
Без применения специальных мер, фильтры с отсекаемой секцией позволяют улавливать пылевые частицы тонкой фракции с размерами от 5 мкм. Для улавливания более мелких пылевых частиц, применяется сочетание рукавных и/или картриджных фильтров, выбор специальных фильтровальных тканей и др.
Конструктивно фильтры ФР-П-(О) выполняются в различных климатических исполнениях, в том числе и для работы вне помещений. Производительность по очищаемому газопылевому потоку может составлять до 500 000 м 3 /час.
Прогресс неизбежен — наука и техника, пытаясь отвечать на запросы современности, всегда будут идти вперед. К сожалению, новые достижения приносят новые угрозы, к которым общество может быть не готово. Потребности человечества обгоняют его возможности, что неизбежно вызывает появление опасных компромиссов в решении задач по их удовлетворению. Благодаря технологическому развитию бытовые условия за последние сто лет заметно улучшились, но были и перемены, которые нельзя увидеть невооруженным взглядом. Обычная пыль, неизменный спутник человека со времен сотворения мира, все это время тоже менялась, и совсем не в лучшую сторону.
Что есть пыль и откуда она берется
Пыль — наиболее общий и часто встречающийся загрязнитель воздуха. Основным ее творцом во все времена была естественная эрозия почвы, камня или песка. Природными источниками могут выступать выделяющие пыльцу растения, микроскопические организмы, шелушащаяся кожа животных или обычная сухая трава. Под воздействием трения любая материя механически истирается и разрушается на мелкие частички. Размер и химический состав таких частиц бывает абсолютно разным. В зависимости от дисперсности и токсичности пыль ранжируется по различным классам опасности.
Обычная домашняя пыль, которую можно обнаружить в среднестатистической квартире, в основном состоит из микроскопических волокон тканей, образовавшихся в результате износа покрывал, штор, постельного белья, одежды или ковров. В меньшей степени ее состав формируется из частиц побелки потолка, обоев и других отделочных материалов. Сам хозяин и его домашние животные также могут продуцировать пыль, состоящую из эпидермиса, выпавшей шерсти или волос. Через воздуховоды, окна и двери в жилье может проникать пыль из внешних источников, однако ее количество и состав зависят от района проживания, поэтому такую пыль нельзя считать типичной.
Антропогенная деятельность привела к возникновению новых видов пыли, концентрация которых особенно высока в урбанизированных районах, где источником загрязнения является широкий спектр человеческой активности — от садоводства до индустриального производства. Многие современные технологические процессы характеризуются выделением значительного количества вредной для живого организма пыли, вдыхание которой неизбежно вызывает проблемы со здоровьем. Уголь, цемент, металлы, пестициды, зола, сажа, пластик, резина — все это можно обнаружить в воздухе типичного мегаполиса современности.
Меньше — значит опаснее
Пыль может быть видимой или невидимой. Всего лишь десять процентов всей существующей на сегодняшний день пыли имеет частицы, размеры которых достаточно велики для того, чтобы их можно было визуально обнаружить без использования специальной аппаратуры. Человеческий глаз не видит предметы диаметром меньше пятидесяти микрон. Около ста микрон имеют толщину стандартный лист бумаги и человеческий волос. Четыреста двадцать микрон — диаметр частиц пыли, взвесь которой все еще является взрывоопасной. Классическая бытовая пыль варьируется в размерах от половины до ста микрон. Пестициды имеют частицы в тысячную микрона.
Крупная пыль, не успевая пройти сколь-нибудь значительные расстояния, очень быстро оседает в непосредственной близости от источника ее возникновения. Слои такой пыли можно наблюдать на полированных поверхностях мебели или зеркалах. Чем меньше частица, тем дольше она остается в воздухе и тем дальше может переместиться. Оседание промышленных выбросов, глины или сажи может занимать недели или вообще не происходить, если погода на местности ветреная. Мелкодисперсная пыль способна совершать длительные путешествия, в том числе по разветвленным воздуховодам жилых и промышленных зданий.
Крупные пылинки легко застревают в носу и носоглотке, поэтому могут быть легко выдохнуты либо высморканы обратно, что делает их сравнительно безопасными. Очень мелкие частицы, напротив, легко проникают сквозь верхние дыхательные пути и оседают в легких. Исключительную опасность представляют те разновидности, размер которых настолько мал, что они могут проникать и дальше — в систему кровообращения.
Химический и биологический состав, а также размер частиц пыли напрямую влияет на вред ими приносимый. Другим фактором, определяющим негативный эффект, является ее количество и время нахождения человека в загрязненной среде. Частицы размером 2,5 микрона, свободно попадая в легкие, оседают в их нижних отделах. Часть из них растворяется в крови, после чего выводится через почки наружу. Другая же часть, оказавшись достаточно твердой, остается в легких навсегда. Клинически доказано наличие накопительного эффекта вдыхания такой пыли и его связи с развитие тяжелых болезней легких, включая рак и астму. Отмечается, что вероятность возникновения проблем со здоровьем статистически выше среди:
В типичных условиях девяносто процентов обнаруживаемых в воздухе пылевых частиц обладает размерами около пяти микрон. Когда вы видите парящую в пространстве пылинку, то на нее приходится еще девять, о чьем присутствии вы совсем не подозреваете. Такая мелкая пыль, опасность которой заключается в ее проникающей способности, может быть задержана исключительно при помощи HEPA фильтра. Подобные фильтры эффективно улавливают даже наиболее вредные для человека частицы размером 2,5 микрона. Для лучшего понимания можно привести примеры некоторых частиц и их размеров в микронах:
Пластик — наш новый друг и враг
Около 16% всего производимого в мире пластика идет на создание синтетических тканей. За последние десятилетия ежегодный прирост их производства составлял стабильные 6% и сейчас равен 60 миллионам тонн. Частицы пластика и резины, образующиеся в результате износа одежды из синтетики, полимерных покрытий и автомобильных покрышек, обнаруживаются уже не только в воздухе, но и в питьевой воде. Пластик сейчас находят даже в дожде, выпадающем в больших городах типа Лондона или Парижа — там наблюдаются самые большие концентрации пластиковых частиц в воздухе в мире. Из одних лишь автопокрышек, в пересчете на каждого жителя Земли, в год получается около килограмма резиновой крошки. Примерно 3% этой крошки составляют частицы размером 2,5 микрона.
Пластиковые микроволокна можно обнаружить не только снаружи, но и внутри помещений. Любой современный дом наполнен вещами, сделанными с использованием синтетических материалов. При их истирании образуется мелкая пыль, угроза которой уже была описана выше. Исследования показывают, что в течение часа среднестатистический горожанин вдыхает примерно одиннадцать частиц такой пыли. По подсчетам, приблизительно 33% тканей в жилище двадцать первого века соткано из тех или иных видов искусственных нитей. В течение года в таком домохозяйстве образуется до двадцати килограммов пыли, шесть из которых — волокна полиэстера, нейлона, спандекса и других синтетических тканей.
Насколько вредно вдыхание пластиковой пыли? Впервые пластик был обнаружен в 1990 году в альвеолах больных раком легких. Ученые доказали, что пластик может надолго сохранятся в легких, особенно у лиц с уже имеющимися их заболеваниями. Поскольку пластмассы в основном не являются биоразлагаемыми материалами, то попадая в легкие и оставаясь в них долгое время, они неизбежно вызывают воспаление. Повреждая легочные ткани, пластиковые микрочастицы вызывают рост раковых опухолей, провоцируют приступы астмы, ухудшают дыхание. Недавно было обнаружено, что нейлоновые волокна могут мешать росту клеток легких, вследствие чего дети дополнительно оказываются в группе риска.
Обнаруживаемая в быту подобного рода мелкая пыль чем опасна вдвойне, так это наличием в ней токсичных вспомогательных веществ, вводимых производителями в пластик для улучшения его характеристик. Бисфенол А, используемый в качестве отвердителя, вызывает широкий спектр нарушений, наиболее известными из которых являются болезни сердца и сосудов, диабет второго типа и отклонения в химическом составе печеночных ферментов. Тетрабромбисфенол А, добавляемый в пластмассы в качестве антипирена, в ходе множества исследований был признан ответственным за нарушения в работе щитовидной железы и гипофиза.
Вместо заключения
Пока проблема пыли глобально остается нерешенной, единственными возможными способами борьбы с ней являются очистка помещений от ее присутствия, а также предотвращение проникновения в них. Эффективные системы фильтрации и осторожный выбор материалов — залог вашего здоровья и отличного настроения.
Что такое взвешенные частицы PM 2.5 и действительно ли они опасны?
В последние годы люди стали больше думать о своём здоровье, следить за ним. В разных странах всё более популярен здоровый образ жизни. Однако от вредной еды, алкоголя или курения человек может самостоятельно отказаться, а вот не дышать мы не можем. Увы, то, чем мы дышим часто куда опасней для здоровья, чем лишний съеденный гамбургер или выкуренная сигарета. В этом материале расскажем о главном, пожалуй, загрязнителе воздуха — так называемых мелкодисперсных частицах PM 2.5.
В воздухе которым мы дышим, вообще-то, чего только нет. Качество воздуха определяется анализом наличия в нём нескольких загрязнителей и один из важнейших показателей в этом плане — присутствие в воздушной PM2.5.
Что такое PM 2.5
PM 2.5 — это мельчайшие частицы, размером от 0,001 до 2,5 микрометра (мкм), находящиеся в воздухе. Чтобы было понятно, такие размеры — это гораздо тоньше человеческого волоса (его толщина 40-120 мкм), меньше кровяного эритроцита (его диаметр — 7 мкм). Также фиксируются более крупные частицы в воздухе, размером 0-10 мкм — они называются PM 10. PM – это сокращенное английское Particulate Matter — твёрдые частицы. Значение PM2.5 и PM10 определяется в весе — количество микрограмм на кубический метр (мкг/м³).
1 мкм = 0,001 мм = 0,0001 см = 0,000001 м. Один микрометр — это милионная доля метра.
Откуда берутся частицы PM 2.5
Происхождение частиц PM 2.5, которые во взвешенном состоянии постоянно находятся в воздухе, различное — как природное, так и антропогенное.
Это, в том числе, микроскопические частицы минеральных солей, сажи, резины, песка и асфальта, соединения тяжёлых металлов, пыльца растений, продукты жизнедеятельности микроорганизмов (например, пылевых клещей), бактерии, мельчайшие капельки жидкостей (так называемые аэрозольные загрязнения), газы.
Интересно, что сажа, которой особенно много в воздухе больших городов, — по сути производное угля — это сорбент. Поэтому на частицах сажи часто осаждаются различные токсичные соединения (например, получающиеся из-за работы двигателей внутреннего сгорания). То есть, мы имеем не просто сажу в воздухе а сажу с вредными добавками.
Если немного углубиться в тему происхождения PM 2.5, можно выделить первичные и вторичные частицы. Первичные по происхождению частицы попадают в воздух уже готовыми, а вот вторичные образуются непосредственно в воздухе, благодаря различным химическим реакциям и соединениям разных субстанций.
Мелкодисперсные частицы PM 2.5 всегда есть в воздухе. Не важно, где вы находитесь и дышите — в горах, на морском берегу или в городе. Но в разных локациях воздух наполнен частицами разного происхождения и в разном количестве. Естественно, что воздух мегаполисов или вблизи крупных промышленных предприятий содержит гораздо больше таких загрязнений.
Для безопасной жизнедеятельности человека среднесуточный уровень PM 2.5 в воздухе, в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), не должен превышать 25 микрограмм (мкг) на кубический метр воздуха. В России и США, впрочем, установлены другие нормы — 35 мкг/м³, а в странах ЕС используется среднегодовой показатель — 25 мкг/м³, при этом ВОЗ рекомендует среднегодовой уровень не более 10 мкг/м³. Для справки: 1 микрограмм — это милионная доля грамма (0,000 001 г).
Данные ВОЗ: 91% мирового населения проживает в районах, где уровень загрязнения превышает значения, установленные в рекомендациях ВОЗ по качеству воздуха.
Как частицы PM 2.5 воздействуют на организм человека
Из-за своих сверхмалых размеров все те частицы различного происхождения, которые постоянно находятся в воздухе, при вдыхании его попадают в легкие и далее не задерживаются естественными биологическими барьерами, а проходят в кровоток. К сожалению, такие загрязнения — мелкодисперсные частицы — могут накапливаться в организме, что вполне может стать тригером различных неприятных последствий, связанных со здоровьем.
Какие это последствия? Самые разные, это зависит от состава и объема загрязнений, попадающих таким путём в организм. Например, различные аллергические реакции системы дыхания — бронхит, насморк, кашель и так далее. Это и инфаркты с инсультами, онкология, проблемы с развитием плода у беременных и даже возможность выкидыша. Дело в том, что накопительный эффект зачастую не позволяет связывать неприятности со здоровьем именно с тем, что человек, к примеру, 15 лет дышал грязным воздухом. Реакция организма на накопление в нём вредных веществ зачастую заметна не сразу.
Однако то, что грязный воздух отрицательно влияет на здоровье и становится причиной не только заболеваний, но и смерти подтверждается ВОЗ. По данным этой организации, около 4 миллионов случаев смерти каждый год являются результатом негативного воздействия загрязнения атмосферного воздуха.
Как обезопасить себя и близких от грязного воздуха
Абсолютного решения проблемы нет. Человек не может все время находится в месте со «стерильным» воздухом, даже если такую локацию удастся организовать: мы каждый день перемещаемся по городу и по миру, живём обычной жизнью, которая не предусматривает полную изоляцию.
Можно, конечно, пользоваться респираторами — защитными масками, которые фильтруют воздух при вдыхании. Но такая практика получает некоторое распространение только в случае явной и видимой угрозы — например, смога в городе.
Единственный вариант существенно улучшить качество вдыхаемого воздуха — использовать очистители воздуха. Они бывают разных типов — очищают воздух непосредственно в помещении или же имеют функцию подачи и очистки воздуха с улицы (так называемая приточная вентиляция).
Большинство бытовых очистителей обеспечивает механическую очистку воздуха — то есть, пропускают воздух через фильтры (как правило, их несколько). Вот несколько главных моментов, которые стоит учитывать при выборе очистителя воздуха:
Помните, что очистители рассчитаны на работу в помещении определенной площади, эта информация всегда указывается в технических характеристиках устройства. Однако речь идёт о пространстве без ограничителей — без внутренних стен, дверей и т.д. Поэтому для эффективной работы в квартире из нескольких комнат, как правило, одного очистителя мало, даже если он рассчитан на площадь большую, чем площадь квартиры.
Лучше иметь по очистителю в наиболее важных зонах, комнатах — там, где вы проводите больше всего времени: в спальне, возможно в кабинете (если он есть дома), рядом с рабочим местом в офисе. Очень желателен очиститель в детской комнате. Это, конечно, дополнительные расходы, но и как раз тот случай, когда без всякой иронии можно сказать: «здоровье дороже!»
Мелкая пыль: скрытая угроза
Мелкая пыль: скрытая угроза
Что такое МЕЛКАЯ пыль? Первое, что приходит на ум, – это слой грязи на мебели и подоконнике. Это крупная пыль. А есть еще пыль мелкодисперсная – она состоит из мельчайших частиц размером до 5 микрон. Мы не видим и не чувствуем их, хотя именно они наносят нам наибольший вред.
В городском воздухе содержится много мелкодисперсной пыли. В ней содержится сажа, цементная крошка и другие мельчайшие частицы. Их размер позволяет им проходить сквозь наши физиологические фильтры и попадать напрямую в легкие, где они всасываются в кровь. Организм не в состоянии вывести такое количество «мусора», и он откладывается на стенках сосудов и в соединительной ткани вокруг них. Результат — сужение просвета сосудов и затруднение тока крови.
Вдобавок, многие частицы являются канцерогенами. А сажа, помимо прочего, еще и собирает на себя вредные летучие соединения. Уголь, как вы знаете, является отличным сорбентом, поэтому на него легко «садятся» загрязнители – например, оксиды азота и серы. Затем эти соединения растворяются в крови, повреждая стенки сосудов. А мы этого даже не замечаем.
Как избавиться от этих частиц?
Увы, на улице вы не можете контролировать состав воздуха, которым дышите. Но в своем доме вам под силу создать здоровый микроклимат – с помощью механических воздушных фильтров. Стандартные фильтры в вентиляции могут задержать лишь крупные частицы: пух и крупную пыль. Для фильтрации частиц до 5 микрон необходимо использовать специальные фильтры класса HEPA (high efficiency particle absorbtion) с мелкоячеистой структурой. Они задерживают не только мелкие частицы сажи и пыли, но и вирусы с бактериями.
Однако одного механического фильтра недостаточно. Вредные соединения могут проникнуть в кровь не только с частицами сажи, но и в свободном виде. И даже HEPA фильтр не сможет обеспечить фильтрацию на молекулярном уровне. Эту задачу решают адсорбционные или адсорбционно-каталитические фильтры. В них имеется сорбент, на котором оседают молекулы вредных газов.
Совокупность HEPA и адсорбционно-каталитического фильтра обеспечивает высокий уровень очистки воздуха. Для того, чтобы срок эксплуатации HEPA фильтра был максимально длинным, перед ним устанавливается грубый фильтр, который защищает HEPA от наиболее крупных загрязнителей. Таким образом, оптимальный набор фильтров должен быть организован в виде последовательного каскада:
Вы можете закрыть все окна в доме и забыть об опасностях уличного воздуха. Однако источники загрязнений есть и внутри вашего дома: выделения от мебели и техники, бытовая химия, строительные материалы. В этом случае вам поможет очиститель воздуха с правильным набором фильтров.
Но у очистителя есть один существенный недостаток: он не удаляет из помещения углекислый газ (CO2).
Понятно, что для создания здорового микроклимата одного очистителя недостаточно. Необходимо не только фильтровать воздух, но и обеспечивать его приток снаружи. С этими задачами справляется бризер — компактная приточная вентиляция с многоступенчатой очисткой воздуха. Бризер подает воздух снаружи с помощью вентилятора, предварительно нагревает его до указанной температуры (функция климат-контроля) и очищает тремя фильтрами: грубым, HEPA и адсорбционно-каталитическим.
Частицы PM 2.5: что это такое и чем они опасны
Невидимые глазу твердые частицы пыли и мельчайшие капли окружают нас всегда и везде. И несут угрозу для здоровья человека.
Где бы мы с вами ни находились — хоть на горной вершине, когда на километры вокруг нет ни одного другого человека, хоть на загруженной магистрали в час пик в мегаполисе — воздух вокруг нас не будет абсолютно чистым. И хотя количество видимой невооруженным глазом пыли на природе и в городе будет отличаться, сравнить количество PM-частиц не получится. Просто потому, что эти загрязнители не видны.
Частицы PM — это мелкодисперсная пыль и аэрозоль, размер которых составляет от 10 мкм до 2,5 мкм (один микрометр — это 0,000 001 м, а диаметр человеческого волоса составляет 80-100 мкм, чтобы было понятно, о какого размера пыли идет речь). Исходя из названия (от англ. Particulate Matter, «твердые частицы») и их размера, и появилось обозначение PM 10 и PM 2.5.
Почему опасны именно PM 2.5?
Частицы PM 2.5 признаны одними из самых опасных для человека. И виной тому два фактора.
1. Они практически не оседают. В силу своих небольших размеров и малого веса, PM 2.5 остаются в воздухе долгое время. А, значит, мы вдыхаем их в большом количестве.
2. Их не может задержать наш организм. Опять-таки, в силу небольших размеров. Если крупные частицы можно уловить обычным фильтром, кроме того, их задерживают наши дыхательные пути и бронхи, PM 2.5 практически беспрепятственно попадают в легкие.
Источником частиц может быть как природа (например, эрозия), так и деятельность человека (транспорт как самый яркий пример), причем именно антропогенный фактор является лидер ом по «производству» мелкодисперсной пыли. Особенно много, что логично, такой пыли в городах, причем по своему составу она гораздо токсичнее чем та, что в природе. Все дело в том, что одним из основных загрязнителей является сажа, которая является сорбентом, вбирающим в себя различные и зачастую крайне токсичные соединения, так что сама по себе вредная для организма человека сажа попадает в него еще и в более вредном варианте.
От количества частиц PM 2.5 напрямую зависит здоровье человека, поэтому Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) ввела показатель контроля загрязнения воздуха PM 2.5 — согласно требованиям ВОЗ, допустимое среднесуточное содержание мелкодисперсных частиц и аэрозолей не может превышать 25 микрограмм (мкг) на кубический метр воздуха, а среднегодовой показатель не должен быть более 10 мкг/м³. В разных странах мира действуют разные стандарты — в России, например, среднесуточное содержание PM 2.5 в воздухе может быть выше, чем рекомендует ВОЗ, и составляет 35 мкг/м³.