تصفیه کن الکترواستاتیکی آلودگی هوا

یکی از وسایلی که بر اساس اصول الکترواستاتیک ساخته می‌شود تصفیه کن الکترواستاتیک است. در این وسیله به کمک تخلیه الکتریکی قطرات ریز مایع و ذرات جامد معلق در یک گاز از آن جدا می‌شود. در تصفیه کن الکترواستاتیک ، مخلوط گاز و ذرات معلق ، ابتدا از ناحیه‌ای که در آن تخلیه هاله‌دار قرار دارد عبور داده می‌شود، تا این ذرات باردار شوند. غبار باردار جذب آند می‌شود و با تکان دادن سطح آند ، می‌توان آن را جمع آوری کرد.
ذرات معلق در گازها را ایرشل (افشان) می‌نامند که اندازه معینی دارند. غبار از ساییده شدن یا خرد شدن مکانیکی جامدها بوجود می‌آید. بهترین خاصیت الکتریکی ذرات معلق ، طبیعی یا مصنوعی ، این است که آنها تا حد زیادی بار دارند. نسبت ذرات مثبت و منفی برابرند و مخلوطهای معلق در حالت کلی خنثی هستند. برای مثال بار فوق‌العاده زیاد ابرهای صاعقه‌زا ، یک نمونه از فرآیند باردار شدن طبیعی است. تداخل رادیویی شدیدی که در باران یا طوفان برای هواپیما رخ می‌دهد از بار قطره‌های باران یا برفی که بر بدنه هواپیما می‌خورد ناشی می‌شود. بطور خلاصه ذرات در طی بوجود آمدن یا عمر خود طبیعتا باردار می‌شوند.
با استفاده از بار طبیعی آلودگیها نمی‌توان آنها را بطور موثر جمع آوری کرد. آلودگی به خاطر نیروی کولنی بین ذرات و شبکه‌ها ، جذب شبکه می‌شود. تجربه نشان داده است که تخلیه هاله دار بهترین راه برای باردار کردن ذرات برای تمییز کردن گازها است. در تصفیه کنهایی که گاز آلوده ابتدا از یک محفظه با تخلیه هاله دار عبور می کند، ذرات معلق تا حد ۵x۱۰۴ تا ۵x۱۰۵ بار الکترون بر گرم ، باردار می‌شوند.
● انواع تصفیه کننده‌ها
در کاربردهای صنعتی که تولید زیاد گاز ازن و لزوم ولتاژ بالا مساله مهمی نیست، از تصفیه کن با تخلیه هاله دار استفاده می‌شود. این تصفیه کن‌ها دو نوع هستند که شامل تصفیه کن یک طبقه که در یک مرحله هم ذرات را باردار و هم آنها را جمع آوری می‌کند و تصفیه کن دو طبقه می‌باشد. برای تصفیه کوره‌های صنعتی تصفیه کن یک طبقه بهتر است. با استفاده از یک سیم باریک متصل به یک پتانسیل منفی بزرگ ، می‌توان تخلیه هاله دار بزرگی تولید کرد.
غبار وارد شده پس از طی چند سانتی‌متر به شدت باردار شده و به خاطر میدان الکتریکی به شدت تخلیه هاله دار ، جذب جدار لوله می‌شود. عمل تصفیه بسیار سریع صورت می گیرد. تمام ذرات در کمتر از ۱ ثانیه جمع آوری می شوند، این زمان از زمان عبور یک ذره از لوله بسیار کمتر است. کاربرد اصلی تصفیه کن‌های دو طبقه تولید هوای تصفیه شده است، چون گاز ازن کمتری تولید می‌کند.
● مکانیزم باردار کردن آلودگی هوا
فرقی ندارد که ذرات بطور مثبت یا منفی باردار شوند ، زیرا در صورت یکسان بودن مقدار بار ، هر دو کار آمد هستند. در تصفیه صنعتی ذرات بار منفی داده می‌شوند. زیرا بار منفی از پایداری بیشتری برخوردار می‌باشد، لذا می‌توان پتانسیلهای بسیار بزرگی بر آنها اعمال کرد. در یک تصفیه کن یونهای مثبت جذب سیم متصل به پتانسیل و یونهای منفی جذب دیواره متصل به زمین می‌شوند. گرچه در هاله نزدیک سیم تعداد یونهای مثبت و منفی برابر هستند، ولی ۹۹ درصد گاز بین سیم و دیواره فقط یون منفی دارند. بنا براین قسمت اعظم فضای تصفیه کن را یونهای نسبتا سنگین و کندرو تشکیل می‌دهد، ولی ناحیه نزدیک به سیم که هاله در آن مشاهده می‌شود، عمدتا دارای یونهای مثبت و الکترون آزاد است.
در طی فرآیند تصفیه ، ذرات گذرنده از میدان تخلیه تحت بمباران شدید یونهای منفی هستند و بدین ترتیب بار یونها به ذرات آلودگی داده می‌شود. بنابراین آلودگی یک نوع بار پیدا می کند. فرآیند باردار کردن خیلی سریع انجام می‌شود. از روی سرعت فرآیند باردار کردن می‌توان فهمید که ذرات در چه فاصله باردار می‌شوند. فرآیندهایی که در طی آن ذرات باردار می‌شوند، با توجه به اندازه ذره باردار شونده ، به دو روش باردار کردن ضربه‌ای و باردار کردن پخشی ، صورت می‌گیرد. باردار کردن ذرات با قطر بزرگتر معمولا به روش ضربه‌ای و باردار کردن ذرات با قطر کوچکتر به روش باردار کردن پخشی صورت می‌گیرد.
از آنجا که ذرات با قطر بزرگتر می‌توانند بار زیادی روی خود نگهدارند، باید با استفاده از میدان خارجی (روش ضربه ای) بار آنها را تکمیل کرد. در مورد ذرات با قطر کوچکتر بر اثر انرژی گرمایی گاز ، ذرات می‌توانند در غیاب میدان الکتریکی خارجی نیز پخش شوند. یونها پس از پخش شدن در گاز با ذرات برخورد می‌کنند هنگام نزدیک شدن یون به ذره بار تصویر ایجاد شده از ذره ، آن را جذب می‌کند و ذره و یون به هم می‌چسبند. با تجمع بار روی ذره ، یک نیروی دافعه بوجود می‌آید و از نزدیک شدن یونهای دیگر به آن جلوگیری می‌کند. آخرین طبقه تصفیه کن‌های الکترواستاتیکی جمع آوری آلودگی از آند است. جمع آوری باید به نحو موثری صورت گیرد، زیرا ذرات دوباره می‌توانند وارد جریان هوا شوند. اگر سرعت گاز زیاد باشد ورود مجدد ذرات می‌تواند مشکل عملی مهمی ایجاد کند.