廣東省氣候特點(diǎn)對(duì)氧化性固體測(cè)試的影響研究*

李樹(shù)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(qiáng)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(guó)內(nèi)外普遍采用聯(lián)合國(guó)《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》[2]和聯(lián)合國(guó)《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 規(guī)章范本》[3]的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)和判定。本文通過(guò)考察廣東省高溫高濕的氣候環(huán)境對(duì)燃燒時(shí)間的影響,并判斷其影響程度大小,為氧化性固體測(cè)試試驗(yàn)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性篩選最佳測(cè)試條件。

1 材料和方法

1.1 材料

CFF Technocel 75纖維素：長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)150mm、寬150mm、厚6mm,熱導(dǎo)率(溫度為0℃時(shí))0.23W/(m·K)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

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(diǎn)火金屬線上。整個(gè)試驗(yàn)體系放在一個(gè)通風(fēng)區(qū)內(nèi),并在大氣壓力、環(huán)境溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。

點(diǎn)火金屬線接上電源并在試驗(yàn)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(wú)焰燃燒)結(jié)束的燃燒時(shí)間,進(jìn)行5次試驗(yàn),記錄并計(jì)算平均燃燒時(shí)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度、濕度對(duì)參考物質(zhì)混合物燃燒時(shí)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(guò),屬亞熱帶氣候,以溫暖多雨、光熱充足、夏季長(zhǎng)、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(dá)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(jìn)行試驗(yàn)。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(duì)參考物質(zhì)混合物的燃燒時(shí)間影響不大；但環(huán)境濕度的增加對(duì)燃燒時(shí)間產(chǎn)生明顯的影響,隨著濕度增大,燃燒時(shí)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(shí)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(duì)燃燒時(shí)間的影響

聯(lián)合國(guó)《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》(第7版)中規(guī)定了試驗(yàn)前對(duì)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(guò)干燥的纖維素和溴酸鉀的燃燒時(shí)間最長(zhǎng),經(jīng)過(guò)4h干燥后的纖維素和溴酸鉀其燃燒時(shí)間明顯下降,但此時(shí)纖維素和溴酸鉀中的水分應(yīng)還未完全烘干,測(cè)量到的燃燒時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到12h時(shí),燃燒時(shí)間與聯(lián)合國(guó)《關(guān)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書(shū) 試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》(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(shí)間趨于平衡,這證明干燥12h這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)可以滿足實(shí)驗(yàn)要求。因此,想要得到準(zhǔn)確的測(cè)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(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境,以減少對(duì)纖維素和溴酸鉀燃燒時(shí)間的影響,提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。

表2 纖維素的干燥時(shí)間對(duì)燃燒時(shí)間的影響Table 2 Effect of drying time of cellulose on burning time

表3 溴酸鉀的干燥時(shí)間對(duì)燃燒時(shí)間的影響Table 3 Effect of drying time of potassium bromate on burning time

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)室主要通過(guò)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(shí)間來(lái)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(shí)驗(yàn)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(duì)參考物質(zhì)混合物燃燒時(shí)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(shí)間增加。所以日常應(yīng)控制好氧化性固體實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫濕度情況,并在實(shí)驗(yàn)前對(duì)纖維素和溴酸鉀進(jìn)行充分干燥,以達(dá)到提高氧化性測(cè)試的準(zhǔn)確性,增強(qiáng)對(duì)氧化性固體的識(shí)別。