李樹娟，鐘煥榮，于 亮，黃 偉，趙 軍，范偉檢

(廣州合成材料研究院有限公司,廣東 廣州 510665)

氧化性固體是指處于高氧化態(tài),具有強氧化性,易于分解并放出氧和熱量的固體,多為堿金屬、堿土金屬的鹽組成的化合物[1]。目前,國內(nèi)外普遍采用聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書 試驗和標(biāo)準(zhǔn)手冊》[2]和聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書 規(guī)章范本》[3]的規(guī)定進行試驗和判定。本文通過考察廣東省高溫高濕的氣候環(huán)境對燃燒時間的影響,并判斷其影響程度大小,為氧化性固體測試試驗的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性篩選最佳測試條件。

1 材料和方法

1.1 材料

CFF Technocel 75纖維素：長度50～250微米,平均直徑25微米；溴酸鉀：分析純；鎳鉻絲：鎳/鉻合金,長度(30±1)cm,直徑(0.60±0.05)mm,金屬線耗電功率(150±7)W；錐形模具：內(nèi)直徑70mm的60度玻璃三角漏斗；導(dǎo)熱平板：長150mm、寬150mm、厚6mm,熱導(dǎo)率(溫度為0℃時)0.23W/(m·K)。

1.2 實驗設(shè)計

取參考物質(zhì)溴酸鉀和纖維素的混合物(30.0±0.1)g,按質(zhì)量比各為3：7充分混合。

使用圓錐型漏斗將混合物做成底部直徑70mm的截頭圓錐體,覆蓋在低導(dǎo)熱平板上的環(huán)形點火金屬線上。整個試驗體系放在一個通風(fēng)區(qū)內(nèi),并在大氣壓力、環(huán)境溫度下進行試驗。

點火金屬線接上電源并在試驗期間內(nèi)保持通電。

記錄從電源接通到主反應(yīng)(火焰、灼熱或無焰燃燒)結(jié)束的燃燒時間,進行5次試驗,記錄并計算平均燃燒時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度、濕度對參考物質(zhì)混合物燃燒時間的影響

廣東省地處低緯度地區(qū),亞熱帶沿海,北回歸線從中南部穿過,屬亞熱帶氣候,以溫暖多雨、光熱充足、夏季長、霜期短為特征。全年平均氣溫為20～22 ℃,2020年廣東省平均氣溫更是達到了22.8℃[4]。以溴酸鉀與纖維素重量比為3：7的參考物質(zhì)混合物進行試驗。從表1的數(shù)據(jù)可以得出,環(huán)境濕度差不多的條件下,不同的環(huán)境溫度對參考物質(zhì)混合物的燃燒時間影響不大；但環(huán)境濕度的增加對燃燒時間產(chǎn)生明顯的影響,隨著濕度增大,燃燒時間也逐漸增加。

表1 不同溫濕度下的參考物質(zhì)混合物的燃燒時間表Table 1 Combustion schedule of reference material mixture under different temperature and humidity

續(xù)表1

2.2 溴酸鉀和纖維素的干燥程度對燃燒時間的影響

聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書 試驗和標(biāo)準(zhǔn)手冊》(第7版)中規(guī)定了試驗前對溴酸鉀和纖維素的處理要求：①參考物質(zhì)溴酸鉀在65℃下干燥至恒定重量（至少12h）,然后放在干燥器內(nèi)直至冷卻后待用；②將纖維素在烘箱中105℃干燥至恒定重量(至少4h),然后放在干燥器中冷卻后待用。由表2和表3可知,未經(jīng)過干燥的纖維素和溴酸鉀的燃燒時間最長,經(jīng)過4h干燥后的纖維素和溴酸鉀其燃燒時間明顯下降,但此時纖維素和溴酸鉀中的水分應(yīng)還未完全烘干,測量到的燃燒時間較長。當(dāng)干燥時間達到12h時,燃燒時間與聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書 試驗和標(biāo)準(zhǔn)手冊》(第7版)中給出的參考物質(zhì)混合物示例結(jié)果基本一致,并與干燥24h的燃燒時間趨于平衡,這證明干燥12h這個時間節(jié)點可以滿足實驗要求。因此,想要得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果,應(yīng)盡量保持環(huán)境濕度和干燥情況一致,控制好纖維素和溴酸鉀的干燥程度。特別在廣州處于高溫高濕的氣候環(huán)境下,更要控制好實驗室測試環(huán)境,以減少對纖維素和溴酸鉀燃燒時間的影響,提高測試的準(zhǔn)確性。

表2 纖維素的干燥時間對燃燒時間的影響Table 2 Effect of drying time of cellulose on burning time

表3 溴酸鉀的干燥時間對燃燒時間的影響Table 3 Effect of drying time of potassium bromate on burning time

3 結(jié)論

實驗室主要通過纖維素和溴酸鉀重量比為3：7的參考物質(zhì)混合物的燃燒時間來判定試樣是否為氧化性固體,但這種方法具有局限性,其中與實驗前纖維素和溴酸鉀的干燥程度有一定影響。本文從考慮廣東省氣候環(huán)境出發(fā),考察了環(huán)境濕度、溫度對參考物質(zhì)混合物燃燒時間的影響。環(huán)境濕度越大,纖維素和溴酸鉀的干燥程度越差,導(dǎo)致燃燒時間增加。所以日常應(yīng)控制好氧化性固體實驗室的環(huán)境溫濕度情況,并在實驗前對纖維素和溴酸鉀進行充分干燥,以達到提高氧化性測試的準(zhǔn)確性,增強對氧化性固體的識別。