Page 41 - 《橡塑智造与节能环保》2024年4期

综述与专论

炭黑除尘：系统设计、过滤器选择和

除尘器安全性

炭黑被广泛应用于整个橡胶行业。了解炭黑粉尘 炭黑由于其相互连接的导电颗粒网络而表现出导
的特性以及这些特性给粉尘控制带来的具体挑战，对 电性。这种特性会导致灰尘收集系统中积聚静电，从
于设计和实施有效的粉尘收集系统至关重要。精心设 而存在点火和爆炸的风险。当过滤介质被碳浸渍时，
计的集尘系统将确保符合OSHA法规和NFPA炭黑粉尘 这些特性也可用于消除静电。
安全标准。 1.6 疏水性
炭黑颗粒通常是疏水性的，这会使它们难以润湿
1 炭黑粉尘的特性和粉尘收集方面的挑战 并导致它们聚集。这意味着湿式洗涤系统可能对炭黑
炭黑是一种主要由元素碳组成的黑色细粉末。它 的效果较差。
是通过石油、天然气或煤焦油等碳氢化合物材料的受 1.7 孔隙率
控不完全燃烧或热分解产生的。它在物理和化学上都 炭黑是一种具有颗粒间孔和颗粒内孔的高度多孔
有别于普通的烟尘或黑碳；黑碳（烟尘）通常由大约 材料。孔隙率会影响吸附能力、导电性和分散性等性

60% 的元素碳组成，而炭黑是一种高度精炼的形式， 能。这可能会对灰尘收集产生间接影响，因为炭黑的
通常含有 97% 以上的元素碳。 多孔性会影响分散，导致灰尘分布不均匀，从而影响
1.1 燃烧性 灰尘捕获的效率。炭黑的吸附特性也会导致对生产环
炭黑主要由元素碳（通常超过95wt.%）组成，少 境中存在的气体和蒸汽的吸附，这可能会影响灰尘特
量的氢、氧、硫和氮作为杂质存在。这种化学成分使 性，包括可燃性。
炭黑粉尘在适当的情况下，例如悬浮在空气中的云层
中，有可能会燃烧。 2 炭黑粉尘的健康风险和允许接触限值
1.2 粒度 暴露在炭黑粉尘中会对工人和环境造成一些健康
炭黑颗粒非常小，通常直径在10~500 nm之间。 和安全风险。其中许多风险来自于炭黑颗粒的极小尺
这种小颗粒尺寸使捕获和过滤这些颗粒更具挑战性， 寸；直径为2.5 μm或更小的呼吸颗粒物（PM2.5）会对
因为它们很容易通过空气传播并穿透标准过滤器。 健康造成更大的风险，因为它们会被深深吸入肺部，
1.3 结构面面积 滞留在肺组织中，甚至会进入血液，进入其他身体系
炭黑的表面积特别高，通常在20~2000 m²/g之 统。与炭黑粉尘相关的一些关键风险包括以下内容：
间。这种大的表面积影响了炭黑与周围材料（包括过 2.1 呼吸系统问题
滤器）的相互作用方式，这会导致过滤器负载增加并 吸入炭黑粉尘会引起呼吸系统的刺激和炎症，导
缩短过滤器使用寿命。 致咳嗽、呼吸急促和胸闷等症状。长期暴露在炭黑粉
1.4 形态学 尘中也会导致慢性支气管炎和肺气肿等肺部疾病。
炭黑颗粒具有不规则、无定形的结构，由熔融的 2.2 眼睛刺激
球形初级颗粒组成，这些初级颗粒形成大的团聚体。 如果炭黑粉尘颗粒与眼睛接触，会刺激眼睛，导
团聚会改变灰尘的粒度分布，导致小颗粒和大团聚的 致眼睛产生发红、发痒和流泪等症状。
混合，这会使过滤策略复杂化。 2.3 皮肤刺激
1.5 电导率 炭黑粉尘会引起皮肤刺激和皮炎，尤其是对敏感

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