Tribo Elektrostatische oplading van poeders

Bij veel industriële unit operations worden vaste stoffen in de vorm van poeders en granules, waarbij veel kleine deeltjes worden gehandeld. Tijdens deze handelingen komen de deeltjes in contact met elkaar en ook in contact met andere oppervlakken zoals leidingen tijdens pneumatisch transport of hoppers wanneer poeders worden opgeslagen. Wanneer dit gebeurt, kunnen de deeltjes elektrostatisch opgeladen worden. Elektrostatische oplading kan verschillende voordelen, maar ook nadelen teweeg brengen. Daarom is het belangrijk om deze te kwantificeren, hoeveel, hoe snel en onder welke condities een materiaal wordt opgeladen tijdens contact.

Een elektrostatische oplading is anders van normale elektrische ladingen, in de zin dat er geen stroom loopt door het systeem. Elektrostatische ladingen worden meestal opgewekt door het zo geheten tribo-elektrisch effect, welke gebaseerd is op contact en frictie oplading. Elk materiaal heeft een bepaalde positie in de tribo-elektrische reeks, waarvan er één wordt weergegeven in de figuur hieronder. Afhankelijk van de positie in de serie tegen over het materiaal waar het mee in contact komt, kunnen er elektrostatische ladingen ontstaan; dit fenomeen wordt ook wel contact oplading genoemd. Contact oplading komt voor wanneer er twee materialen voortdurend met elkaar in contact komen en weer gescheiden worden. Eén van de materialen zal zich positief opladen, waar het andere materiaal negatief zal opladen na het scheiden van elkaar. De totale hoeveelheidlading die zich kan ophopen op het oppervlak is een materiaal eigenschappen, afhankelijk van de deeltjesgrootte en chemische samenstelling van het materiaal.

Bij Delft Solids Solutions worden meerdere opstellingen toegepast om de elektrostatische oplading van poeders te bepalen. Met behulp van deze opstellingen kunnen we meerdere fenomenen onderzoeken: (i) deeltjes – wand interactie, waarbij een poeder in contact wordt gebracht met een bepaald wand materiaal om een lading te creëren en te kwantificeren en (ii) deeltjes – deeltjes interactie waarbij een poeder gefluïdiseerd wordt in een fluïde bed opstelling en de totale oplading na een bepaalde tijdseenheid wordt gemeten en gekwantificeerd.

Op deze manier kunnen we niet alleen meten hoeveel een poeder kan worden opgeladen, maar ook de snelheid van oplading en ontlading. Daarnaast kunnen we ook werken onder gecontroleerde condities, zoals temperatuur en relatieve luchtvochtigheid, als ook de invloed van de vochtigheid in de lucht kan worden bepaald. Dit laatste kan mogelijk een oplossing vormen om de opbouw van elektrostatische lading te onderdrukken, of om ontlading te versnellen. Dit zorgt ervoor dat de opladingseigenschappen van een materiaal kan worden onderzocht zoals deze ook in verschillende unit operations of gebruikstoepassingen worden gebruikt.