亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        過氧化苯甲酸叔丁酯熱危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)研究*

        2019-10-16 03:04:40張金鋒任紅威柳曉凱李晨曦
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        張金鋒,張 睛,任紅威,柳曉凱,李晨曦

        (河北科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,河北 石家莊050018)

        0 引言

        過氧化苯甲酸叔丁酯(Tert-butyl peroxybenzoate)在工業(yè)上常被用作化學(xué)反應(yīng)的催化劑、接枝反應(yīng)引發(fā)劑等[1],其通式為R1-O-O-R2。一旦受熱、碰撞易放熱,從而引發(fā)燃燒或爆炸,屬于典型的易燃易爆危險(xiǎn)品[2-4]。為了保障其使用的安全性,對(duì)其危險(xiǎn)性開展深入研究非常必要[5]。

        薛巖、石寧等[6]運(yùn)用C600微量熱儀測(cè)試TBPB在不同升溫速率下的熱分解,實(shí)驗(yàn)表明TBPB分解能力和指前因子隨轉(zhuǎn)化率變化而變化。魏彤彤、錢新明等[7]從熱分解特性參數(shù)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、最大反應(yīng)速率達(dá)到時(shí)間TMR、自加速分解溫度SADT共4個(gè)方面研究得出OH-使TBPB熱危險(xiǎn)性減弱,H+增加了TBPB的熱危險(xiǎn)性。游波等[8]基于定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系法,對(duì)13種有機(jī)過氧化物的起始分解溫度T0和分解熱ΔH的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸、偏最小二乘和支持向量機(jī)回歸分析,從而獲得3種相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型;宋軍等[9]對(duì)有機(jī)過氧化物的HAZOP分析法進(jìn)行了進(jìn)一步的延伸;李艷妮[10]用DSC研究了TBPB在不同升溫速率下熱流-溫度的關(guān)系,得出隨著升溫速率的提高,起始溫度和峰值溫度也相應(yīng)增大;Jiang 等[11]研究了TBPB在2種不同離子液體下的熱危險(xiǎn)性和分解機(jī)理;Cao等[12]通過將模擬與熱分析相結(jié)合來研究DCBP的熱分解位置行為,在熱動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上,計(jì)算峰值溫度、分解熱和DCBP的表觀活化能相關(guān)參數(shù);Huang等[13]用DSC測(cè)試DTPB的熱分解特性和熱安全性參數(shù),通過3種不同的動(dòng)力學(xué)分析方法評(píng)估表觀活化能(Ea),得出Malek方法和(Z-L-T)方程是DBPB分解最可能的機(jī)制函數(shù);Miguel[14]對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)的振蕩熱不穩(wěn)定性進(jìn)行了深層次的研究,并充分區(qū)分了熱敏感區(qū)域;Stephen等[15]在對(duì)甲基乙基酮過氧化物(MEKP)及其制劑進(jìn)行研究,得出其在遠(yuǎn)低于產(chǎn)品報(bào)告的自加速分解溫度(SADT)的溫度下存在分解風(fēng)險(xiǎn);Mitali[16]采用TG,GC,MS對(duì)叔丁基過氧正己烷(DBPH)的熱降解產(chǎn)物進(jìn)行了研究,確定了失控反應(yīng)和熱安全參數(shù),通過高級(jí)動(dòng)力學(xué)獲得自加速分解溫度。

        綜上所述,大部分學(xué)者只對(duì)TBPB進(jìn)行了熱動(dòng)力學(xué)方面研究,本文采用實(shí)驗(yàn)手段,將TBPB的自燃溫度、初始分解溫度等爆炸特性與其活化能E、反應(yīng)級(jí)數(shù)n、指前因子A等熱動(dòng)力學(xué)相結(jié)合進(jìn)行研究,以期更加全面的了解過氧化苯甲酸叔丁酯熱危險(xiǎn)性。

        1 實(shí)驗(yàn)樣品

        本實(shí)驗(yàn)選用某公司生產(chǎn)的過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),分子式C11H14O3,分子量194.23,沸點(diǎn)75~76 ℃,熔點(diǎn)8 ℃,密度1.04 g/cm3,是一種淺黃色透明液體。

        2 實(shí)驗(yàn)方案

        2.1 TBPB自燃點(diǎn)測(cè)試方案

        根據(jù)《液體化學(xué)品自燃溫度的試驗(yàn)方法》(GB/T21860-2008),本實(shí)驗(yàn)使用液體自燃點(diǎn)實(shí)驗(yàn)儀,以過氧化苯甲酸叔丁酯的進(jìn)樣量(濃度)為變量,分別設(shè)定進(jìn)液量為50,100,150,200,250,300,350,400,450,500 μL,以3 ℃為1個(gè)區(qū)間,直至找到自燃與未自燃之間的溫度為自燃溫度[17]。

        2.2 TBPB熱分解實(shí)驗(yàn)方案

        本文使用快速篩選量熱儀(Rapid screening calorimeter) 測(cè)定實(shí)驗(yàn)樣品溫度,本實(shí)驗(yàn)加入樣品量3 mL。設(shè)定升溫速率為2.5,5,7.5,10 ℃/min,溫度區(qū)間為30~400 ℃,可得到TBPB的溫度-時(shí)間曲線。

        2.3 差示掃描量熱法實(shí)驗(yàn)方案

        本實(shí)驗(yàn)使用差示掃描量熱儀(Differential scanning calorimeter),分別設(shè)置升溫速率2.5,5.0,7.5,10.0 ℃/min,升溫區(qū)間為50~300 ℃。可得出熱量與時(shí)間/溫度的DSC曲線。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

        3.1 自燃點(diǎn)測(cè)試結(jié)果分析

        圖1為樣品自燃現(xiàn)象圖,圖2為隨進(jìn)液量(濃度)變化樣品的自燃溫度變化圖。由圖2可知,在500 mL的反應(yīng)容器中,隨進(jìn)液量(濃度)的增加,樣品自燃溫度呈現(xiàn)出先降低后緩慢上升的趨勢(shì)。當(dāng)加入樣品的量在50~400 μL之間,即樣品的濃度逐漸增加,樣品自燃溫度逐漸降低,當(dāng)進(jìn)液量為400 μL(0.83 g/L)時(shí)自燃溫度最低為125.1 ℃,之后隨進(jìn)液量的增加樣品的自燃溫度呈現(xiàn)出緩慢上升趨勢(shì)。

        圖1 TBPB熱焰現(xiàn)象Fig.1 Hot flame phenomenon of TBPB

        在相同溫度下,物質(zhì)的濃度越高,活化分子越多,發(fā)生有效碰撞的幾率也越大。因此在50~400 μL時(shí),隨進(jìn)樣量的增加(即TBPB氣體濃度越高)自燃點(diǎn)降低。當(dāng)進(jìn)樣量為400 μL時(shí)(即TBPB氣體濃度為0.83 g/L時(shí))自燃點(diǎn)最低。

        當(dāng)TBPB加入量超過400 μL時(shí),自燃點(diǎn)又逐漸升高。燃燒的3要素為可燃物、助燃物和著火源,在本實(shí)驗(yàn)中可燃物為TBPB,助燃物為空氣,著火源為液體自燃點(diǎn)實(shí)驗(yàn)儀的加熱爐。加熱后TBPB氣化,當(dāng)TBPB氣體濃度過高時(shí),助燃物的含量不足。反而阻礙了燃燒的發(fā)生,從而使TBPB的自燃點(diǎn)升高。

        圖2 濃度對(duì)自燃點(diǎn)的影響Fig.2 Effect of concentration on auto-ignition temperature

        3.2 RSD熱分解結(jié)果分析

        使用快速篩選量熱儀(RSD)對(duì)TBPB進(jìn)行熱分析,圖3為TBPB在不同升溫速率下的溫度隨時(shí)間的變化曲線。表1為TBPB的RSD曲線中所得到的熱分解特性參數(shù),β為升溫速率,t0為起始分解時(shí)間,T0為起始分解溫度,Tp為分解反應(yīng)的峰溫。

        表1 TBPB的熱分解特性參數(shù)Table 1 Characteristic parameters of thermal decomposition of TBPB

        根據(jù)圖3及表1可知:TBPB的起始分解時(shí)間大約在15~40 min區(qū)間左右;隨升溫速率β的增加,初始分解溫度T0有逐漸升高的趨勢(shì),T0也表示物質(zhì)反應(yīng)過程中開始放熱的最低溫度,此參數(shù)決定物質(zhì)發(fā)生放熱反應(yīng)的難易程度,隨升溫速率β的增加,反應(yīng)越來越難。當(dāng)升溫速率β較低時(shí),反應(yīng)時(shí)間長,體系溫度較低樣品分解較均勻,樣品分解較多,濃度較大,所以起始溫度T0較低;隨著反應(yīng)速率β的增加,體系的溫度較高,反應(yīng)時(shí)間短,因?yàn)闃悠贩纸獠痪鶆?,濃度較小,所以反應(yīng)起始溫度T0較高。可見升溫速率越高,TBPB分解的初始溫度越高,當(dāng)環(huán)境溫度未達(dá)到初始分解溫度時(shí),比較安全;若環(huán)境溫度達(dá)到初始分解溫度時(shí),反應(yīng)發(fā)生時(shí)間短,發(fā)生危險(xiǎn)性較大。

        圖3 TBPB熱分解Fig.3 Thermal decomposition of TBPB

        3.3 差示掃描量熱法測(cè)試結(jié)果分析

        1)熱力學(xué)分析

        在上述的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)TBPB進(jìn)行不同升溫速率的DSC測(cè)試,圖4為TBPB在不同升溫速率下的熱流-溫度曲線。

        圖4 TBPB的熱流-溫度曲線Fig.4 Heat flow-temperature curves of TBPB

        由圖4可得,在DSC實(shí)驗(yàn)中TBPB自分解的反應(yīng)特征和升溫速率有一定的聯(lián)系。TBPB自分解的起始溫度T0和分解反應(yīng)的峰溫TP均有增加。隨著升溫速率的增加,單位物質(zhì)的放熱量增大,引起的溫差變大,自分解反應(yīng)的放熱峰向高溫移動(dòng)。隨著升溫速率的升高,溫度變化速率升高,測(cè)試的靈敏度下降,對(duì)微弱熱流感應(yīng)的靈敏度升高。升溫速率越高,溫度慣性越大,冷卻所需的時(shí)間越長。其中, DSC相關(guān)數(shù)據(jù)匯總見表2。

        表2 DSC相關(guān)數(shù)據(jù)匯總Table 2 Summary of DSC related data

        由表2可知,當(dāng)升溫速率為2.5 ℃/min時(shí)過氧化苯甲酸叔丁酯起始放熱溫度最低,為95.4 ℃;所以在室溫下,過氧化苯甲酸叔丁酯不容易發(fā)生危險(xiǎn)。當(dāng)升溫速率為7.5 ℃/min時(shí)過氧化苯甲酸叔丁酯的放熱量最大,此時(shí)的過氧化苯甲酸叔丁酯危險(xiǎn)性也較大。通過對(duì)不同升溫速率下TBPB的反應(yīng)熱進(jìn)行計(jì)算,得出TBPB的平均反應(yīng)熱為893.28 J/g,單位質(zhì)量放熱量為5.56×105J。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)控制反應(yīng)的升溫速率,避免因過氧化苯甲酸叔丁酯放熱速率過快或放熱量過大導(dǎo)致燃燒爆炸事故的發(fā)生。

        2)動(dòng)力學(xué)分析

        ①Kissinger方程

        從DSC曲線中找出對(duì)應(yīng)的峰值溫度TP和升溫速率β,利用公式計(jì)算得出相關(guān)數(shù)據(jù),然后對(duì)1/TP作線性回歸,可得出1條直線,由直線的斜率可以求出活化能E,從直線的截距求得指前因子A。

        由Kissinger公式:

        (1)

        式中:β為升溫速率,K/min;TP為峰值溫度,K;A為指前因子,1/s;Ea為活化能,J/mol;R為理想氣體常數(shù),8.314 J·mol-1·K-1。

        用ln(β/TP2)對(duì)1/TP作圖可得1條直線,如圖5所示。由式(1)可知直線的斜率為-(Ea/R)=-10 111.04,可求得活化能Ea=84 063.21 J/mol;由于圖像截距為13.96,帶入公式(1)可得指前因子A等于11.69×109。

        圖5 Kissinger法數(shù)據(jù)分析Fig.5 Data analysis of Kissinger method

        ②Ozawa方程

        (2)

        對(duì)lnβ對(duì)1/TP作線性直線,如圖6所示。從直線的斜率可求出聚合反應(yīng)的活化能Ea。由圖6可知,其斜率為-10 937.86,R=8.314,計(jì)算可得Ea=86 442.39 J/mol。

        圖6 n值求解數(shù)據(jù)分析Fig.6 Analysis of n value solution data

        可由Crane方程計(jì)算n:

        (3)

        將上述數(shù)據(jù)代入式(3)可得出n=0.92。反應(yīng)級(jí)數(shù)的大小表示濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響程度,級(jí)數(shù)越大,影響越大。從數(shù)據(jù)可以得出TBPB的濃度對(duì)其反應(yīng)速率影響不大。上述2種計(jì)算方法結(jié)果對(duì)比見表3。

        表3 2種計(jì)算方法對(duì)比Table 3 Comparison of two calculation methods

        由表3可知,2種方法求得的活化能Ea值基本相同,在1個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)物質(zhì)的活化能Ea值大于220 KJ/mol時(shí)分解反應(yīng)為自催化反應(yīng)。由計(jì)算結(jié)果可知TBPB的活化能Ea小于220 KJ/mol,即TBPB的分解反應(yīng)不是自催化反應(yīng),是多級(jí)反應(yīng),并計(jì)算得出其n值約為0.92。從數(shù)據(jù)可以得出TBPB的濃度對(duì)其反應(yīng)速率影響不大。

        4 結(jié)論

        1)采用自燃點(diǎn)測(cè)試儀對(duì)TBPB進(jìn)行測(cè)試,其自燃點(diǎn)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),在進(jìn)樣量為400 μL(即濃度為0.83 g/L)時(shí),自燃溫度達(dá)到最低值(121.5 ℃)。表明樣品濃度是影響其自燃溫度的重要指標(biāo),儲(chǔ)存過程中要控制其溫度和濃度2個(gè)因素。

        2)運(yùn)用RSD對(duì)TBPB以2.5,5,7.5,10 ℃/min的升溫速率進(jìn)行加熱,得出隨升溫速率β的增加,初始分解溫度T0逐漸升高,從117.3 ℃上升到135.2 ℃,峰值溫度TP也越來越高,從317.63 ℃上升到350.60 ℃??梢娚郎厮俾试礁?,TBPB分解的初始溫度越高,當(dāng)環(huán)境溫度未達(dá)到初始分解溫度時(shí),相對(duì)較安全;若環(huán)境溫度達(dá)到初始分解溫度時(shí),反應(yīng)發(fā)生時(shí)間短,發(fā)生危險(xiǎn)性較大。

        3)利用DSC儀器研究TBPB熱流規(guī)律,得出其最低起始反應(yīng)溫度為95.4 ℃,平均放熱量為893.28 J/g,運(yùn)用Kissinger,Ozawa這2種方法得出E1=84 063.2 J/mol,E2=86 442.3 J/mol,指前因子為1.69×109,反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.9。計(jì)算得出其放熱量較大,起始反應(yīng)溫度較低,在其熱量無法及時(shí)移出時(shí),極易發(fā)生燃燒爆炸事故。

        猜你喜歡
        實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        記住“三個(gè)字”,寫好小實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        我做了一項(xiàng)小實(shí)驗(yàn)
        記一次有趣的實(shí)驗(yàn)
        有趣的實(shí)驗(yàn)
        微型實(shí)驗(yàn)里看“燃燒”
        做個(gè)怪怪長實(shí)驗(yàn)
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
        實(shí)踐十號(hào)上的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        亚洲图片日本视频免费| 亚洲av日韩精品一区二区| 国产日产在线视频一区| 青青青爽在线视频观看| 日日干夜夜操高清视频| 欧美日本国产亚洲网站免费一区二区| 亚洲一区二区av免费观看| 国产精品久久久福利| 97成人碰碰久久人人超级碰oo| 人妻无码中文专区久久综合| 精品亚亚洲成av人片在线观看| 在线a亚洲视频播放在线播放| 日本少妇高潮喷水xxxxxxx| 亚洲女人的天堂网av| 国产区女主播在线观看| 国产在线精品成人一区二区三区| 国产精品亚洲A∨天堂| 视频在线播放观看免费| 制服丝袜一区二区三区| 热re99久久精品国产99热| 欧美精品久久久久久三级| 自拍偷区亚洲综合第一页| 后入到高潮免费观看| 人妻在卧室被老板疯狂进入国产| 少妇高潮紧爽免费观看| 国产精品专区第一页天堂2019| 伊人久久大香线蕉综合网站| 久久无码高潮喷水免费看| 久久午夜一区二区三区| 国产三级在线观看完整版| 又大又粗弄得我出好多水| 日本黄色一区二区三区视频| 精品国产成人av久久| 一本一道久久综合狠狠老| 久久久久综合一本久道| 蜜桃视频一区二区三区四 | 无码人妻av免费一区二区三区| 亚洲AV一二三四区四色婷婷| 国产视频不卡在线| 日本视频精品一区二区| 午夜国产视频一区二区三区|