Сажа
-
Определение и состав сажи
- Сажа — это масса загрязненных частиц углерода, образующихся при неполном сгорании углеводородов.
- Сажа может включать полициклические ароматические углеводороды и тяжелые металлы.
- Сажа вызывает различные виды рака и заболеваний легких.
-
Терминология и связанные термины
- Точные определения сажи различаются в зависимости от области науки.
- Технический углерод — это промышленное производство порошкообразного углеродсодержащего вещества.
- Черный углерод — термин, используемый в науке об атмосфере для описания сильно поглощающих свет углеродистых частиц.
-
Источники и образование сажи
- Сажа образуется при пиролизе различных видов топлива, включая уголь, двигатели внутреннего сгорания, котлы и отходы.
- Образование сажи зависит от состава топлива и температуры пламени.
- Сажа всегда содержит наночастицы графита и алмаза.
-
Механизм образования сажи
- Сажа начинается с предшественников, таких как ацетилен.
- Рост поверхности частицы происходит за счет адсорбции молекул газовой фазы.
- Коагуляция происходит в результате реактивных столкновений частиц.
- Окисление молекул и частиц сажи уменьшает образование сажи.
-
Опасности и воздействие на здоровье
- Сажа, особенно выхлопные газы дизельных двигателей, является основным источником опасных загрязнений воздуха.
- Длительное воздействие загрязненного воздуха увеличивает риск развития ишемической болезни сердца.
- Выхлопные газы дизельного топлива связаны с острой сосудистой дисфункцией и повышенным тромбообразованием.
-
Образование сажи в дымоходах
- Сажа может скапливаться в дымоходах домов с каминами.
- Большой осадок может воспламениться и вызвать пожар.
- Регулярная чистка трубочистом помогает предотвратить проблему.
-
Моделирование сажи
- Механизм образования сажи трудно смоделировать математически.
- Модели сажи делятся на эмпирические, полуэмпирические и подробные теоретические.
-
Эмпирические модели
- Используют корреляции экспериментальных данных.
- Просты в реализации и обеспечивают хорошую корреляцию.
- Не подходят для исследования основных механизмов образования сажи.
-
Полуэмпирические модели
- Решают уравнения скорости, откалиброванные с использованием экспериментальных данных.
- Упрощают химические процессы образования сажи и окисления.
- Используют более простые молекулы, такие как ацетилен.
-
Подробные теоретические модели
- Используют обширные химические механизмы.
- Включают сотни химических реакций.
- Содержат все компоненты, присутствующие при образовании сажи.
-
Комплексные модели
- Дороги и медленны в вычислении.
- Ограничены точностью моделирования механизмов формирования.
-
Феноменологические модели
- Соотносят эмпирически наблюдаемые явления с фундаментальной теорией.
- Используют подмодели для описания различных процессов горения.
- Точны благодаря своей простоте и гибкости.
-
Приложения сажи
- Исторически использовалась в производстве красок и крема для обуви.
- Применялась в качестве печатной краски до 20-го века.