静电知识与工业静电控制

静电知识

在生活中经常会碰到静电放电现象，特别在干燥的冬天，衣服，头发都极易带上静电，但在生产与电气操作中，防护静电特别重要，处理不好，会破坏设备，搞乱生产，甚至造成大灾难。所以了解以及掌握静电知识十分重要。

一、静电的产生、放电与引燃

1、静电产生的原因

cΩ.cm，因其本身具有较好的导电性能，静电将很快泄漏。但如汽油、苯、乙醚等，它们的电阻率都在1011-1014Ω.cm，都很容易产生和积累静电。因此，电阻率是静电能否积聚的条件。物质的介电常数是决定静电电容的主要因素，它与物质的电阻率同样密切影响着静电产生的结果，通常采用相对介电常数来表示。

2、产生静电的几种形式

A．接触起电

接触起电可发生在固体-固体、液体-液体或固体-液体的分界面上。气体不能由这种方式带电，但如果气体中悬浮有固体颗粒或液滴，则固体颗粒或液滴均可以由接触方式带电，以致这种气体能够携带静电电荷。

B．破断起电

不论材料破断前其内部电荷分布是否均匀，破断后均可能在宏观范围内导致正负电荷分离，产生静电。这种起电称破断起电。固体粉碎、液体分裂过程的起电都属于破断起电。

C．感应起电

导体能由其周围的一个或一些带电体感应而带电。任何带电体周围都有电场，电场中的导体能改变周围电场的分布，同时在电场作用下，导体上分离出极性相反的两种电荷。如果该导体与周围绝缘则将带有电位，称感应带电。导体带有电位，加上它带有分离开来的电荷。因此，该导体能够发生静电放电。

D．电荷迁移

当一个带电体与一个非带电体相接触时，电荷将按各自导电率所允许的程度在它们之间分配，这就是电荷迁移。当带电雾滴或粉尘撞击在固体上(如静电除尘)时，会产生有力的电荷迁移。当气体离子流射在初始不带电的物体上时，也会出现类似的电荷迁移。

3、影响静电产生的因素

静电产生受物质种类、杂质、表面状态、接触特征、分离速度、带电历程等因素的影响。

A．物质种类

相互接触的两种物体材质不同时，界面双电层和接触电位差亦不同，起电强弱也不同。在静电序列中相隔较远的两种物体相接触产生的接触电位差较大。

B．杂质

一般情况下，混入杂质有增加静电的趋向。但当杂质的加入降低了原有材料的电阻率时，则有利于静电的泄漏。由于静电产生多表现为界面现象，所以，当固体材料表面被水及其污物污染时会增强静电。

C．表面状态

表面粗糙，使静电增加；表面受氧化也使静电增加。

D．接触特征

接触面积增大、接触压力增大都可使静电增加。

E．分离速度

分离速度越高，所产生静电越强。所产生静电大致与分离速度的二次方成正比。

F．带电历程

带电历程会改变物体表面特性，从而改变带电特征。一般情况下，初次或初期带电较强，重复性或持续性带电较弱。

4、静电的积聚和放电

A．静电积聚

绝缘体带电后由于材料本身的高电阻而使电荷保持在绝缘体上；被绝缘的导体也使电荷保持在导体上，二者均称为静电的积聚。通常情况下，纯净的气体是绝缘体，因此悬浮状态的颗粒云、液滴云或雾都能将它们的电荷保持很长时间而与其自身的电导率无关。

在所有情况下，电荷以一定速率泄漏，其速率由系统内绝缘体的电阻决定。因此，系统危险程度直接取决于该系统的电阻、电阻率或电导宰的大小。静电泄漏是按指数规律进行的。

在许多工业生产过程中，静电连续产生，并积累在一个孤立的导体上。例如，稳定的带电液体或粉体，沉入一个孤立金属容器时就是如此。孤立导体上的电位是电荷的输入速率与泄漏速率平衡的结果。

B．静电放电．

积聚在液体或固体上的电荷，对其他物体或接地导体放电时可能引起灾害。静电放电在形式上和引燃能力上有很大差别。下图绘制了几种常见静电放电的火花形状：

(a)火花放电

火花放电是发生在液态或固态导体之间的放电。其特征是有明亮的放电通道，通道内有很高的电流，整个通道内的气体完全电离。放电很快且有很响的爆裂声。

两导体之间的电场强度超过击穿强度时就会发生火花放电。对于平行板或曲率半径很大的面，如果间隙为10mm或10mm以上，击穿强度约为3×103kV／m；如果间隙减少，击穿强度随之略增大。因为发生放电的是导体，所以所有电荷几乎全部进入火花，即几乎火花消耗掉所有静电能量。如果导体和大地之间的放电通路上有电阻，火花能量将小于该值，但火花持续时间较长。

(b)电晕放电

当导体上有曲率半径很小的尖端存在时，则发生电晕放电。电晕放电可能指向其他物体也可能不指向某一特定方向。电晕放电时，尖端附近的场强很强，尖端附近气体被电离，电荷可以离开导体；而远离尖端处场强急剧减弱，电离不完全，因而只能建立起微小的电流。电晕放电的特征是伴有“嘶嘶”的响声，有时有微弱的辉光。

电晕放电可以是连续放电，也可以是不连续的脉冲放电。电晕放电的能量密度远小于火花放电的能量密度。在某些情况下，如果升高尖端导体的电位，电晕会发展成为通向另一物体的火花。

(c)刷形放电

刷形放电发生在导体与非导体之间，是自非导体上许多点发出短小火花的放电。每个火花由非导体表面能够流进其内的电量来决定。其放电总体经常有刷子似的形状。如果导体很尖，导体处的放电将具有电晕放电那样向前扩展的特征。

(d)场致发射放电 是从物体表面发射出电子的放电。其能量很小，因此只有在涉及敏感度很高的易爆物品时才需要重视。

(e)雷形放电

当悬浮在空气中的带电粒子形成大范围；高电荷密度的空间电荷云时，可发生闪雷状的所谓雷形放电。受压液体、液化气高速喷出时可能发生雷形放电，雷形放电能量很大，引燃危险也很大。

5、静电引燃

静电放电能否引燃易燃、易爆混合物，取决于混合物的成分和温度、放电能量以及能量随时间的分布和在空间的分布。引燃源经常是导体的火花放电。因此，火花放电通常被用来测试引燃能量。通常，选取试验电压为10kV。大多数有机蒸气和烃类气体的最小引燃能量都在几0.0l一0.1mJ之间。乙炔和氢在空气中的最小引燃能量都是0．02mJ左右，而**的最小引燃能量可低至0．001mJ。丙酮为1．15

mJ，异丙酵为0．65 mJ。

二、防止静电危害的基本措施

防止静电首先要设法不使静电产生；对已产生的静电，应尽量限制，使其达不到危险的程度。其次使产生的电荷尽快泄漏或中和，从而消除电荷的大量积聚。

1、减少摩擦起电

在传动装置中，应减少皮带与其他传动件上的打滑现象。如皮带要松紧适当，保持一定的拉力，并避免过载运行等。选用的皮带应尽可能采用导电胶带或传动效率较高的导电的三角胶带。在输送可燃气体，易燃液体和易燃易爆物体的设备上，应采用直接轴(或联轴节)传动，一般不宜采用皮带传动；如需要皮带传动，则必须采取有效的防静电措施。

限制易燃和可燃液体的流速，可以大大减少静电的产生和积聚。当液体平流时，产生的静电量与流速成正比，且与管道的内径大小无关；当液体紊流时产生的静电量与流速的1．75次方成正比，并与管道内径的o．75次方成正比。

目前，世界各国控制流速的标准尚不统一。

总之，在确定流速时，不但要考虑管道的内径，而且要注意流体的性质、所含杂质的成分和数量、管道的材质等各种因素的影响。

在管道中流动的可燃液体，即使有较高的平均电荷密度，但往往由于管道内有较大电容，并不显示出有较高的电压，且在管道中又因为没有空气，所以不会引起燃烧和爆炸。在这种情况下，虽然静电在管道内部并不构成危险，但其严重的危害却主要是在管道的出口处，这是必须引起重视的。

2、静电接地

静电接地的作用是泄放导体上可能集聚的电荷，使导体与大地等电位，使导体间电位差为零。

A．静电接地原理

静电接地就是用接地的办法提供一条静电荷泄漏的通道。实际上，静电的产生和泄漏是并行的，是给带电体输入和输出电荷的过程。物体上所积累的静电电位，当对地电容一定时，完全取决于物体的起电量和泄漏电量之差。其中静电起电速率是一个随机变量。随时间变化可以很缓慢地增加，也可能急剧变化。为了确保物体静电安全，就以泄漏(接地)的办法来解决。

静电接地的应用范围是有条件的，并不是一切物体带电都可以借助于接地的办法来解决。一般说来，可能引起火灾、爆炸相危及安全的场所的金属导体、设备，属于静电导体的非金屑材料、人体都必须进行静电接地。同时还需考虑全系统接地的问题，否则接地反而会造成静电放电现象。例如，当处于绝缘状态的带电人体(或物体)与接地体接近或接触时，产生放电火花。相反，接地的人体(或物体)接近带电的孤立导体时，同样会产生火花放电。

B．静电接地方式

(a)直接接地 直接接地就是电气接地，即用金属导线把带电体直接和接地干线连接起来。

(b)间接接地

间接接地就是使金属以外的物体进行静电接地，将其表面的全部或局部与接地体紧密相接的一种接地方式。或者说，通过具有一定电阻值的静电导体将带电体和接地体连接起来。

3、降低电阻率

当物质的电阻率小于106 Ω.cm时，就能防止静电荷的积聚。

A．添加导电填料

用掺入导电性能良好的物质的方法来降低其电阻率。如在橡胶的炼制过程中，掺入一定的石墨粉，使之成为导电橡胶；在塑料生产中，掺进少量的金属粉末和石墨粉使之成为低电阻性塑料；在工业用油中，掺以少量的酒精或微量的醋酸；在苯中注入一些油酸镁等金属皂，均能降低其电阻率。

B．采用防静电剂

防静电剂以油脂为原料，主要成分为季胺盐，它的作用是化纤、橡胶、塑料等物体的表面吸附空气中的水分，增加导电率。如SN阳离子抗静电油剂，在聚乙烯化纤纺织和聚乙烯醇合成纤维抽丝过程中，只要涂抹少量，即能使静电电压限制在几十伏内。在生产涤纶纤维上使用的阳离子型PK抗静电油剂和在长纤维上使用的MOA3、KP油剂等，也都有较好的防静电性能。在生产防静电输送带时，即在原料丁睛橡胶中，加入防静电剂；在聚酯薄膜或其他塑料制品上，加入或涂上SM防静电油剂也都有一定效果。在化纤纺丝中，加入环氧丙烷亲水基因；在航空煤油等液体中加入ASA3防静电添加剂；在感光胶片上涂上防静电剂等，都能使表面电阻率或体积电阻率大大降低而减少静电的积聚。

4、增加空气湿度

当空气的相对湿度在65—70％以上时，物体表面往往会形成一层极微薄的水膜。水膜能溶解空气中的CO2，使表面电阻率大大降低，静电荷就不易积聚。如果周围空气的相对湿度降至40一50％时，静电不易逸散，就有可能形成高电位。增加空气湿度的常用方法是向空气中**雾，一般均选用旋转式风扇喷雾器，不过该机不防爆，必须从墙外吹入。

5、空气电离法

利用静电消除器来电离空气中的氧、氮离子，使空气变成导体，就能有效地消除物体表面的静电荷。常用的静电消除器有：

(a)感应式静电消除器

它还可以分为钢件接地感应式、刷型感应式、针尖感应式等几种。主要用于造纸、橡胶、纺织、塑料等生产及加工行业。

(b)高压式静电消除器

它主要有外加式、工频交流式、可控硅、交流高频高压式等。在化工、纺织等工业中可根据不同的要求选用。此外，还有高压离子流、放射性辐射等形式，适用于其他特殊场所。

三、常见的静电放电火花危险性的控制与消除

1、固体带电

固体绝缘材料正越来越多地用于化工生产设备和构件。由于固体绝缘物没有自由电子，其表面常常因有杂质吸附、氧化，形成了具有电子转移能力的薄层，因此在摩擦、滚压、挤压、剥离等情况下能产生静电。固体静电可以通过降低电阻率(如在聚合材料制成的产品中，加入适量的添加剂——碳黑，可制成导电制品、增大湿度、电离、接地、接地金属网的应用等方法消除或减少因静电的积聚而产生的放电火花。

(1)橡胶制品在生产的压延工序中，胶料在压延机滚筒的该压下，由于压力较高、受压面积较大，电荷转移较快，产生的静电电压可高达数10万V。一般采用局部增湿，使相对湿度在75％以上，以减少静电。

(2)运输传送设备也极易产生静电。如橡胶平皮带、塑料带、合成纤维带、牛(猪)皮带的高速传动和输送等设备上都常有静电产生。曾对皮带式输送机上正在运转的硬聚乙烯托辊进行测试，其静电压高达45000V。由此可见，在有易燃易爆气体或粉尘的场合，传送带的传动轴、辊均不得采用电阻率较高的绝缘材料，以免静电放电引起燃烧、爆炸。

(3)不同的磨料相互摩擦时产生的静电压也各不相同。据实测，在转速固定不变，温度为20土3℃，空气相对湿度为65士5％的条件下，不同物体相互摩擦产生的静电电压如表：

由表可见，当穿着服装不当，也易因摩擦而产生静电。所以，在易燃易爆场合，工作人员不应穿着合成纤维织物的衣服，以免发生危险。维纶吸水性良好，性质也与棉相似，相对来说比较安全，但在空气中相对湿度低时，静电电压仍相当大。

(4)在纺织工业中，为了预防合成纤维在加工过程中产生静电，应使车间保持一定的湿度，以利织造。

(5)在胶片生产中，由于高速施动薄膜，也会产生静电。

(6)化纤织物、塑料等作为抹布擦拭时，会产生静电。所以在爆炸危险场所，应严禁使用。又如向易燃易爆反应釜内投料时，也不得将物料从塑料袋中直接倾倒，而应先在安全地区倒入木桶内，然后再从木桶中倒入反应釜，以防止塑料摩擦产生静电。

2、液体静电

液体在管道内流动时，液体与管壁相互摩擦可以产生静电。其主要原因是由于固体和液体接触的表面存在着偶电层。由于液体的电离性或其所含杂质的电离性，液体中或多或少含有正、负两种离子，又由于接触面的电化学反应，一种离子被吸附在固体表面上，另一种离子靠异性电荷的吸引力而聚积在被吸附离子的附近，于是，从微观结构上看，在固

一液接触面处就形成了“偶电层”。如果偶电层不被分离开来，则在总体上是呈中性的。但如果由于液体的流动、搅拌、喷射、灌注、飞溅、冲刷、过滤、喷雾、剧烈晃动等摩擦使偶电层发生了分离，则将引起静电现象。液体在管道中流动时静电的产生首先是液体与管壁接触面处产生偶电荷层。固体管壁表面上吸附的电荷层很薄，只有几个分子大小厚度，称为固定电荷层，而液体内的电荷层较厚，甚至几毫米的厚度，称为扩散电荷层。其次，液体流动使偶电层电荷分离，液体流动的冲力带着扩散层电荷流动，形成液体因带电而产生放电火花引起火灾爆炸事故，是由多种因素决定的。在一定范围内，液体静电随着电阻率的增加而增加，超过某一范围，随着电阻率的增加，液体静电反而下降。实验证明，电阻率为1010

Ω.m 左右的液体最容易产生静电；电阻率为108 Ω.m以下的液体，由于泄漏较强而不易积聚静电；电阻率在1013

Ω.m以上的液体，由于分子极性很弱而不易产生静电。石油、重油的电阻率在108

Ω.m以下，静电危险性很小；石油制品、苯和其他一些溶剂电阻率多在1010 -1012

Ω.m之间，静电火花放电的危险性较大。下面列举几种情况加以说明。

(1)由低电导率液体自由喷入引起液体表面上飞溅和撞击是静电带电的重要原因。在油罐内应避免顶部喷溅进油，应采取底部注入或将输袖管伸到底部注油的办法。从油罐上方装油时，为了减小冲击，宜于沿罐壁注油；为了减小喷溅，宜采用斜管口和人字管口注油。

(2)搅拌易燃液体时易产生静电，所以要选择产生静电最小的导电材料制造搅拌器，并要接地。搅拌时，应缓慢而全面地搅拌，不应高速局部搅拌。

(3)静电荷的产生随液体流动的速率增加而增加。而且，高速流动会冲击第二相物质而增加管内的静电。为此，注油口应位于油罐底部。在向罐内装入低电导率(电导率小于50PS／m)流体时，如管道内有第二相物质，则流速不应大于1m／s。在没有第二相物质存在时，流动速率上限不应超过7m／s；但有时限制在2m／s范围内。

(4)低电导率液体中出现第二相液体时，会大大增加静电产生。最常见的第二相液体是水。应尽量消除第二相液体，如尽量减少罐内和管道内的水。

(5)当向易燃液体储罐或储槽送料、采样、测量时，也都有可能产生静电火花。因此，上述工作应在灌装后静止一段时间再进行，并不使用金屑取样器或金属标尺。在实际工作中要根据液体的电阻率和储存容器的容积大小考虑相应的静止时间(见表)。

(6)加入抗静电剂，可以将液体电导率提高到50ρS／m以上，从而将泄漏时间常数降低到完全可以消除静电灾害的程度。

(7)灌装、输送易燃液体时，若设备及管道未接地，静电就容易积聚。如汽油和煤油用25mm导管从储槽中以自由流入的方式灌入比储槽低4m、且对地绝缘的铁桶内，经测试其所产生的静电压如表所列。

(8)运输易燃液体时，由于中途颠簸，会使槽车或油船内液体摇荡激溅，产生静电危险。因此，槽车内应设置隔仓板；罐装量以在85％以上较为适宜。此外，还应采用铁链接地，并保持中速行驶。

(9)高压水流在冲击对地绝缘的固体时，细微的水滴和固体也均会带电。如周围有易燃易爆气体时，也会因静电放电而造成爆炸危险。

(10)用汽油擦洗地板也会引起静电火灾爆炸事故。因在擦洗时使用的汽油，经陆续挥发后，形成大量的爆炸性混合物，而当用拖把擦地面，或人体走动时与汽油摩擦，都可能产生静电火花放电，即能引起燃烧或爆炸。故应严禁使用汽油等易燃液体擦洗地面。

3、粉尘带电

A．粉尘带电过程

粉体物料是指聚积的由物质分散成细小颗粒组成的粉末状物料。在工业生产加工过程中，物料颗粒之间或物料与器壁之间免不了互相碰撞摩擦，进行反复的接触和分离，这样，它们之间就会产生电子转子转移现象，使粉体及器壁分别带上不同极性的静电。

粉体是处于特殊形态下的固体，其静电的产生也符合偶电层的基本原理。粉体物料与整块固体相比，具有易分散、易飞扬而悬浮于空气中的特点。由于易分散性，粉体表面就比同样重量、同样材料的整块固体的表面积大很多倍，例如把直径l00mm的球状材料分成等直径的0．1mm的粉尘时，表面积就增加10002倍以上。表面积增加，表面摩擦的机会多得多，产生静电也就多得多。由于有悬浮性，粉尘颗粒处于悬浮时与大地总是绝缘的，因此所带静电不易泄漏。所以即使金属粉体处于悬浮状态时也易带电。烟**混药过程中掺有铝粉、镁粉的药剂，静电也很高。就是电阻率很低的木炭，它与硫磺进行二味粉混料时，产生的静电也可达数千伏。在粉尘摩擦起电过程中，同时也存在着电荷通过器壁、管壁、工装、设备甚至大气向外泄放的过程。

B．影响粉尘带电的因素

影响粉尘带电的因素很多。粉体材料性质，包括化学组成、颗粒大小、形变状态、表面几何特性、化学结构，物料接触的器壁材料的导电性、接触面大小，接触时间，碰撞相对速度；环境的温度、湿度以及介质条件、周围是否存在电场等等。一般说来，高绝缘物料易起电，器壁或管壁越租糙，粉尘带电越多，粉体颗粒越小，其表面积越大，越易受到静电力的干扰，所以带电荷就越多。实验表明，静电事故多数发生在粒径小于100μm左右的粉尘。粉尘被输送、搅拌、混合时间越长，发生摩擦和碰撞的次数愈多，粉体带电愈多。但颗粒在碰撞的同时，也发生着中和电荷的过程，因而经过一定时间后，静电的产生

和消失接近平衡，带电状态趋于饱和。此外，粉尘带电还与管道和器壁的结构有关。弯曲的管道比平直的管道容易产生静电，管道收缩部分比均匀部分容易产生静电；管道或料槽安装的角度对静电也有一定的影响。

C．粉尘静电的控制

(1)限制粉尘在管道中的输送速度。粉尘越细、摩擦碰撞的机会越多，且越容易产生静电。所以，粉尘越细，速度应越慢。具体的速度应根据粉尘种类，空气相对湿度；环境温度，器壁粗糙度等影响而有所不同，应通过电压测定来控制。

(2)管道内壁应尽量光滑，以减少静电聚集。管道弯头的曲率半径要大，不宜急转弯，以减少摩擦阻力。

(3)粉尘捕集器的布袋，应用棉布或导电织品制作，因合成纤维织物易产生静电，不宜采用。

(4)在允许增加湿度的条件下，可将空气相对湿空气相对湿度增加到65%以上，以减少静电。

4、气体带电

纯净的气体即使流动也不会产生静电。但几乎所有的气体都含有固态或液态杂质。如管道中的铁锈，空气中的水分、尘埃等。这些含有微量杂质的气体在压缩、排放、喷射，或固态气化时，在阀门、喷嘴，放气管或缝隙等处极易产生静电。甚至在气流冲过接地的金属网时，由于增加了气体与网的摩擦机会，反而会使静电上升。常见的气体带电情况如下：

(1)高压蒸汽冲洗油舱或储槽时，蒸汽与空气中的油雾高速冲击摩擦，使油粒产生大量的负电荷，与接地体发生火花放电，造成油气爆炸。以往，国外曾有3艘油轮在一个月内相继沉没的事件，其原因就是在喷射高压蒸汽冲洗油舱时发生爆炸而造成的。

(2)易燃易爆气体、水蒸气及其他气体，如通输送管道破裂，发生泄漏而高压喷出时，由于速度极快，均可产生高压的静电，亦发生火花放电而引起燃烧爆炸。曾发生过压力为2．1—2．2MPa的氢气，因管道破裂而高速喷出，引起重大爆炸事故。

(3)气体放空时高速喷出，也能产生静电。如氢气瓶放空时，氢气大量聚集在瓶颈部位，而当气流冲出过程中，产生静电的积聚，并发生火花放电，而引起燃烧爆炸。

(4)气体冲入易产生静电的液体时，在气泡与液面上会产生双电层，其中某种电荷虽随气泡上升而被带走，但却使下部的绝缘液体仍带有一定的静电。防止气体产生静电的主要措施是控制喷气压力。实践证明，以1．5MPa以下的蒸汽喷射时，就不易发生静电危险。一切高压气体的容器、管道均不得泄漏，喷气管口还应接地。此外，气体越纯净，其所含悬浮物质越少，静电危险相应会减少。

5、人体带电

A．人体带电

人体的体电阻率很低，可视为导体。当人体穿着绝缘鞋或站在绝缘地板上时，则人体能够通过接触而起电。人体也能通过感应而带电，还能与其他带电体接触而被传导带电。最为常见的是由于穿着的衣物带电。常见人体带电过程如下：

(1)人从椅子上站起来，或擦拭墙壁等过程(最初的电荷分离发生在衣物或其他相关物体外表面，然后，人体由感应带电)。

(2)人在高电阻率材料制成的地毯等绝缘地板上走动(最初的电荷分离发生在鞋和地板之间，然后，对于导电性鞋，人体由电荷传递而带电；对于绝缘鞋，人体是因感应而带电)。

(3)脱下外衣时的静电。这是发生在外层衣物与内层衣物之间的接触起电，人体则经过电荷传递或感应而带电。

(4)液体或粉体从人拿着的容器内倒出(该液体或粉体把一种极性的电荷带走，将等量异性的电荷留在人体上。

(5)与带电材料接触。如对高度带电粉体取样时的带电。当存在连续起电过程时，由于电荷泄漏和放电，使得人体最高电位被限制在约50kV以下。

A．人体带电的控制

(1)在有防爆要求的车间内，不得使用塑料、橡胶等绝缘地面，并尽可能保持湿润。操作人员应穿防静电鞋，以减少人体带电。如铺有地毯应夹织金属丝，并与自来水管等接地体连接，以尽快导除静电。

(2)在易燃易爆场所，工作人员不应穿合成纤维织物的衣服。

(3)易燃易爆场所的坐椅不宜采用人造革之类的高阻材料制造。

(4)对高压带电体应加屏蔽，人体应避免与高速喷射的气体接近，以防静电感应。

四、静电测量

静电测量就是用相应的测量装置测量有关静电的物理参数。主要的静电参数有：静电电位，介质的质量电量密度和体积电量密度；静电放电火花的放电电量、放电能量、放电电流；电阻、电容、电感；介质的表面电阻率和体电阻率、介电常数；放电时间常数等等。测量用的仪器设备有：静电电位仪、高阻计、电容电桥、电感电桥、检流计、示波器、静电衰减仪、法拉第简、静电感度测量装置等。

静电测量时应注意：

(1)应选用使用方便、可靠性高的测量仪表。在爆炸危险场所测量仪表应选用防爆型。

(2)测量前仔细阅读仪表使用说明，了解其测量原理和使用范围。

(3)湖量前凋零、调整灵敏度并选择量程。

(4)测量分析由测量导致引爆的危险性。在排除引燃危险性以后再进行测量；并应事先考虑发生意外情况时的应急措施。

(5)为防止测量时发生放电，应使测量仪表的探头缓慢接近带电体。即使防爆型仪表也应如此。

(6)同一项目应测量数次，在重现性较好的情况下，取其平均值和最大值。

化学合成药物生产防静电措施

用化学合成方法生产药物的工艺流程可归纳为：

备料－投料－工艺过程控制－出料－分离一精制－干燥－成品。其工艺过程复杂，涉及多种易燃易爆物品爆炸危险较大。因此，必须妥善控制工艺全过程，以免发生爆炸。

一、备料

在投料前须将各种原料（中间体）准备就绪。不同的备料方法其防爆控制要求各不相同。大致可分以下6个方面。

１、管道或容器不可任意混用

物料尤其是液体物料和气体物料，在备料过程中使用的管道和容器不可任意混用，以免不同物料之间发生化学反应而有爆炸危险。输送、贮存氧化性物料，如过氧化氢、硝酸、浓硫酸、高氮酸等氧化性酸的容器，管道未经彻底清洗合格，不得随便贮存、输送易燃有机物料，如酸酐类（菇酐等）、醉类（甲酵、乙醇等）、醛、酮类（乙酮、丙酮等）、有机碱类（甲基阱、无水阱等）、爆炸性物品类（有机过氧化物类，三硝基酚等），也不得贮存、输送还原性物料，如含有金属钠、氢化钠、保险粉等还原剂的物料。贮存、输送含水物料（包括含水酒精）的容器、管道，不可任意储存、输送忌水物料，如过氧化钠、氢化纳、金属铀等。其他如酸类与碱类以及一切性质相抵触，接触后发生剧烈放热反应；或者互相作用使物料变质，投料后造成反应异常而增加爆炸危险的各种物料，备料容器和输送管道一律不得任意混用。因此，在不同物料使用同一容器和管道前，应仔细研究，确认无问题时方可进行。否则必须将容器、管道彻底清洗并干燥合格。

２、车间内部物料运输防爆问题

备料运输大都为车间内部之间的短距离运输，化学物料不可任意使用不合要求的运输工具。一切会发生火花的运输工具，如不防爆的电瓶车、机动叉车、升降机及钢轮推车等均应禁止使用。充气轮胎的手推车和平板三轮车可以使用。

工业静电控制

一、前言

虽然静电效应是电学中最早用实验证明出来的，但在现代工业制程中静电却还被视为“无名火”。一般业界对静电危害防制技术可谓相当陌生，常常发生许多误解或误用防制方法而不自知，以致未能防范静电危害事故的发生。        

在大部份工业制程中都会产生静电荷的累积，轻则使人感到不舒适，重则对人体造成伤害，甚至在易燃性气体、液体和粉尘的装卸与输送过程中，产生火灾爆炸事故。尤其在某些具潜在静电危害的行业，如：化学、石油、涂料、塑料、制药、食品、印刷和电子等行业，容易有静电危害产生的问题。      

二、静电危害的产生

      静电危害产生过程

      静电危害的产生有一特定的过程，有助于对静电放电引燃之危害作系统性的认识。在工作环境中，所有因静电引起的火灾爆炸事件都遵循着相同的程序，如下所述：首先发生电荷分离，然后电荷累积，若电荷无法散逸，则将发生静电放电，同时可能引燃周围易燃性物质，而发生火灾爆炸危害事件。        

      许多工业制程常使用导电性甚差的物质，并常有表面接触、分离和移动的操作，因而产生电荷分离的现象。例如：高电阻值液体的流动或过滤、粉体的研磨、混合或筛选过程、粉体的气动式传输、人员或车辆在绝缘地板上的移动、输送带或薄片状物质在滚轮上的移动等。在上述或类似的制程中都会发生静电的问题。      

      当电荷在物体上累积到使电场达空气的介电强度3MV/m时，就会产生放电现象，将其所储存的全部或部份能量释放出来，形成具有光与热的放电路径，并可能引燃易爆性物质。根据易燃性物质的最小引火能量       (Minimum Ignition Energy MIE) 数据，可推知静电放电的能量是否足以引燃该易燃性物质。

      近来由于许多设备的零件都使用非导电性塑料，使得设备中某部份金属的组件、组件、管路、容器或结构形成电的绝缘体，致使电荷逐渐累积至危险程度。典型的例子包括：在塑料管路上安装金属漏斗、金属管路上因非导电性垫圈而使某段金属管路绝缘、人员因穿绝缘鞋或站在绝缘地板上而使人体被绝缘等。累积在绝缘导体上的电荷产生放电时，会将所有的能量在一次放电中释放，此类静电放电称为火花放电。一般而言，火花放电可引燃易燃性气体、蒸气和尘云。        

      电荷在绝缘物体表面的移动速率甚慢，然而静电放电的持续时间却极短，因此绝缘物体蓄积的电荷，不易于单次的静电放电中全部释放出来，而可能在绝缘物体表面之邻近区域发生多次静电放电。由于电荷和周围环境几何形状之不同，放电型式可分为：电晕放电、刷状放电，以及射状放电三种。一般而言，刷状放电之能量大于电晕放电。刷状放电能量足以引燃许多易燃性气体、溶剂蒸气及混合物等。在一非导电性薄膜的两面充满正、负极性电荷时将蓄积大量电荷，若发生射状放电其能量足以引燃大多数的可燃性气体和易燃性粉尘。      

      在一大筒仓或容器中充满高电荷粉粒产品的表面发生之辐射状方式放电，称为大量粉堆放电。若有易燃性气体或具有较低最小引火能量之尘云存在时，则有甚大的潜在危害，因此必须设法排除大量粉堆放电的产生。      

      三、静电危害防制方法

      静电危害防制方法可分为接地、增加湿度、限制速度、抗静电材料、与静电消除器等五种。工业制造过程中，因作业环境、程序及材料的不同，所实施的静电危害防制方法亦会有所不同。选用时必须考量现场制程环境、条件与限制，甚至经费、管理系统与人力素质等因素。没有一种静电危害防制方法可以适用于所有的工业制程或情况，有时同时采用二种或二种以上的静电危害防制方法。        

      (一)、接地

      静电危害防制方法中，接地是最有效且经济的方法。制程中因摩擦、感应或传导等方式产生静电，若电荷蓄积在对地绝缘的金属设备、导电性产品或人员身体上，则蓄积的电荷会在一次放电中将能量释放。此类静电放电为发生静电危害事故之主要原因。其防制方法就是将所有具导电性的对象实施接地，并保持低的接地电阻，将蓄积在金属设备、导电性产品或人员身体上的电荷迅速向大地散逸，以避免发生静电危害事故。        

      根据相关研究显示，存在易燃性蒸气的一般作业场所中，被绝缘的金属设备/组件、导电性产品或人员身体本身的电位需达100 V以上，方可能因放电而引燃周围的易燃性物质。因此在工厂中将被绝缘的金属设备/组件、导电性产品等实施接地，保持接地电阻小于106

      Ω，就足以将蓄积的电荷迅速向大地散逸，而将本身的静电电位降至100 V以下，以避免发生静电危害事故。

      (二)、增加湿度

      增加作业环境中空气的相对湿度，在目前传统产业的制程中亦是常见的静电危害防制方法。在高湿度（R.H. > 65 ﹪）环境中，若物质表面具亲水性，则容易吸附空气中的水份，进而降低物质的表面电阻值，增加电荷散逸的速率，将电荷蓄积程度降至最低。这类物质包括棉、纸及醋酸纤维素等。工厂制程中通常会采用加湿器、地面洒水、或水蒸气喷出等方法，增加作业环境中空气的相对湿度。        

      若物质表面为非亲水性，则不易吸附空气中的水份，致无法降低物质的表面电阻值，因此不能增加电荷散逸的速率。这类物质包括部份人造聚合物如：ABS（Acrylonitrile

      – Butadiene - Styrene，丙烯月青- 丁二烯 – 苯乙烯）、Teflon（铁氟龙，氟碳聚合物）等。这类高斥水性物质需要相对湿度提高至80

      ﹪，甚至90 ﹪以上，才能有效降低物质的表面电阻值，将电荷蓄积程度降至最低。

      (三)、抗静电材料

      制程中物质所蓄积的静电会经传导路径向大地散逸。若传导路径为绝缘性材料（导电性低）则静电散逸率低，若传导路径为导电性材料（导电性高）则静电散逸率高。物质的表面电阻系数小于1011

      Ω/m2或体积电阻系数小于1010 Ωm，即可避免物质蓄积过量的静电。该类物质称为抗静电材料。但在含易燃性物质的作业场所中，则抗静电材料的表面电阻系数需小于108

      Ω/m2或体积电阻系数需小于106 Ωm。

      对于工业制程中使用的各种材料，可经由下列方法使之成为抗静电材料：物质本身具有抗静电能力（如：棉、木材、纸及土壤等）、在绝缘材料的表面涂布抗静电物质（如碳粉、抗静电剂等）、在绝缘材料制造过程中加入导电或抗静电物质（如碳粉、金属、抗静电剂、导电性纤维等）。        

      (四)、静电消除器

      利用高压电在空气中产生带电离子。由于异性电荷会互相吸引而中和，离子可中和带静电物体的电荷，使其电荷蓄积程度降至最低，因此不会发生静电放电。静电消除器大致可分为被动式、主动式及辐射源式等三种。选择静电消除器时，必须考量作业环境因素才能发挥最大的静电消除效果。一般而言，静电消除器架设位置应接近带静电物体而远离接地金属对象，以发挥最大的静电消除效果。此外，需注意因电离所产生臭氧的工业卫生问题，以及高压电源与带电体产生短路及放电所引发的工业安全问题。        

      (五)、限制速度

      工业制程中两种物体可能因摩擦而产生静电，并逐渐累积而发生静电危害事故，因此降低摩擦速度可减缓静电的产生，达成防制静电危害事故发生的目的。在工业制程中受限于物质特性与产量要求，限制速度的静电危害防制方法，通常多应用于易燃性液体的输送作业。

      将液体原/物料输送至储槽或容器时，若是低导电系数（小于50 pS/m ）的易燃性液体且其中含有悬浮物、水等不兼容物，则在现场作业时应限制易燃性液体流速低于

      1 m/s 。若易燃性液体中未含有不兼容物，则液体流速应限制低于 7 m/s。一般工业制程都能依据此原则进行制程设计与生产操作。低导电系数的易燃性液体入料作业时所造成的喷溅亦是制程中潜在静电危害来源之一。可将液体入料管线尽量接近储槽/容器底部，或由储槽/容器底部之入料管线进行液体原物料输送，或降低易燃性液体的流速，主要目的在于减少液体穿过液面时的摩擦以及引起液体的扰动，以避免因过多的摩擦产生大量的静电。      　

      四、静电灾害案例检讨

      工业制程中静电可能伴随各种不同作业而产生。如原料入料、搅拌、成品输送、分装等。若静电蓄积至危险程度，即会发生静电放电，轻者造成人员电击事件，严重者可能引燃周围易燃性物质，发生火灾或爆炸事故，造成人员伤亡及财产损失。例如化学工厂中有许多不同的制程与作业，其中某些日常重复性的工作，从未发生过危害事件，可是有一天某一组件或物料被更换，作业人员却未发觉作业中的潜在静电危害，致使引发严重的危害事件。      

      (一)、灾害现场描述

      多年前在某化学工厂中曾有一位作业人员将小铁桶装满甲苯时发生了火灾，首先他将小铁桶的塑料把手挂在管路阀件上，打开阀件后不久就看到甲苯起火燃烧，作业人员描述当时的情况说：「我站在那里，甲苯就引火开始燃烧。」他赶快到附近拿一个小型灭火器，但不足以将火扑灭，所以又去拿一个大型的灭火器，可是这时候铁桶中的甲苯已经漫延到地面上造成一场严重的火灾。      

      (二)、灾害原因分析

      事后工厂调查此一意外事故，发现该作业人员执行此一工作已数年而且未发生事故。原先的铁桶把手是木质材料，现在被更换为塑料材料，经量测发现干燥木头的体积电阻系数为109 Wm，塑料的体积电阻系数为1016 Wm，另研究发现甲苯流动10秒产生1微库伦的电量，经由小铁桶释放出约25毫焦耳的能量，甲苯的最小引火能量为0.24毫焦耳，所以当小铁桶中蓄积足够静电荷并发生静电放电时，其能量足以引燃甲苯蒸气发生火灾。     

      (三)、防范措施

      说明这个案例的目的并不是建议作业中使用木头材质的器具就不会发生静电问题，而是要强调作业中一点小改变就可能引起重大的损失。此案例中适当的做法应该是正确的接地措施，并保持低的接地电阻，将蓄积在小铁桶上的电荷迅速向大地散逸，就能避免发生静电危害事故。在实际运作时必须经由管理方式来加强现场作业的管理与监督，避免作业人员疏忽，未在入料前将金属桶实施接地。      　

      五、国内静电危害问题与防范对策

      劳工安全卫生研究所于85年度规划「制造业静电危害现况调查」计画，针对制造业中静电危害性高之十大业别（造纸、纺织、印刷、化学、化工、石化、橡胶、塑料、电力电子、食品）寄发问卷调查，获致制造业静电危害现况结论如下：        

      (一)、造纸业静电危害多发生于滚轮复卷与产品分装时，导致人员电击、产品瑕疵等。

      (二)、纺织业静电危害以成品高速传送累积静电导致人员电击、产品不良为多，亦曾因此发生火灾爆炸事故。

      (三)、印刷业、塑料业、与橡胶业等之静电危害类型雷同，多发生在成品卷送作业中引起的高静电，导致人员电击与产品不良，静电亦会引燃油墨或溶剂而导致火灾爆炸事故。        

      (四)、石化业之静电危害多发生于流体传送、搅拌、粉体研磨、入料、筛选等作业，虽然危害事件发生频率较低，但若发生危害事故则灾害后果大多甚严重。

      (五)、电力电子业之静电危害以静电造成产品瑕疵与损坏为主，食品业之静电危害以粉体作业与酒精槽储运作业为主。

      针对制程中的静电危害事故采行防范对策，应先了解静电危害发生原理，熟悉危害发展过程中静电产生及散逸的因素，以及静电放电类型与危害，能够辨认静电危害形成的每一阶段，然后能针对危害原因运用静电量测仪器，进行制程中物质及环境量测，掌握制程中静电物理量，评估具潜在之静电危害因素，后续研拟与采行适宜之静电危害防制方法，同时持续量测与比对施行静电危害防护措施的效果，可以有效降低潜在静电危害，提高生产过程中的作业安全及人员的安全。      　

      六、结语

      大部份工业制程都可能产生静电荷的累积，轻则使人感到不舒适，重则对人体造成伤害，甚至产生火灾爆炸事故。这些静电危害事故的发生一定都具有下列的发展过程，首先因摩擦、感应或传导等方式产生静电，继之不同极性的电荷蓄积在设备、人员身体或产品上，又电荷不断累积至足以造成放电现象，且静电放电所释放的能量，足以引燃周围的易燃性物质时，就会造成火灾或爆炸的灾害。清楚瞭静电危害形成的每一阶段，有助于辨认造成静电危害的原因，并研拟适宜之防制对策，达成提高制程现场及作业人员的安全，有效降低静电危害事故及生产损失。