基于密度體積的干粉滅火劑判定方法

摘要：ABC干粉滅火器，以其卓越的滅火性能和廣泛的適用性，成為消防領域的佼佼者。它能夠迅速撲滅各類固體、可燃液體、可燃氣體和電氣設備的初期火災，其出色的流動性、長存儲期、防潮結塊性能以及良好的絕緣性使其備受青睞。為快速判定其干粉滅火劑中磷酸二氫銨的含量，研發了一種基于密度體積原理的簡便快捷的定性檢測方法，以供參考。

關鍵詞：ABC干粉滅火器；干粉滅火劑；磷酸二氫銨

為保證干粉滅火器的滅火效果，國家對其干粉滅火劑中磷酸二氫銨的含量有著嚴格的規定。根據GB4066—2017《干粉滅火劑》，主要組分含量公布值之和必須達到90%以上，其中磷酸二氫銨的含量更是不能低于75%。不合格干粉滅火劑通常用滑石粉、碳酸鈣等替代磷酸二氫銨，減少了磷酸二氫銨含量甚至完全去除，嚴重降低了滅火器的滅火效果。國內有多種測定干粉滅火劑中主要組分含量的方法，如重量法、分光光度法[1]、紅外光譜法等[2-3]。這些方法需要在專業的實驗室環境中借助專用儀器設備來完成，耗時長，不適用于現場快速檢測。以現行的GB4066—2017《干粉滅火劑》中的重量法為例，其檢測時間長達6h，這對于執法人員和普通消費者來說顯然不夠便捷。

1 試驗方法

1.1" 試驗步驟

試驗所需儀器設備包括便攜式電子天平、稱量勺以及精密尖底離心管。試驗過程如下所述：

第一步：準備。使用便攜式電子天平精準稱取5.000g的ABC磷酸二氫銨干粉滅火劑作為待測樣品。稱量過程中，借助稱量勺精確取出所需量的粉劑，用便攜式電子天平進行準確稱量。

第二步：測試。將稱量好的待測樣品小心地裝入帶有刻度的精密尖底離心管中。將離心管在桌面垂直方向上進行反復敲擊，利用下墜力將粉劑均勻振實，確保樣品在離心管內的分布均勻且緊密。

第三步：觀察。仔細觀察待測樣品在精密尖底離心管內的刻度位置。若樣品體積在4.25mL以下，則表示該產品質量可能存在問題，需要進一步驗證；若體積低于4.00mL，則明確表明該產品為不合格產品。

1.2" 試驗原理及分析

本方法是基于干粉滅火劑中不同關鍵成分的體積密度的差異進行的分析檢測。合格的干粉滅火劑中，主要組分為磷酸二氫銨，其含量應達到或超過75%，同時硫酸銨的含量也應不少于15%。這些成分確保了滅火劑滅火性能的高效和穩定。除了這些關鍵成分外，滅火劑中還包含少量的防潮劑、潤滑劑等輔助成分，如滑石粉、硅油、云母粉和硬脂酸鎂，其總含量控制在10%以內。一般情況下，干粉滅火劑不合格主要是因為其磷酸二氫銨的含量不符合標準。一些制造商會使用滑石粉、碳酸鈣等低價材料來替換磷酸二氫銨，導致干粉滅火劑的滅火性能大打折扣，存在嚴重的安全隱患。由于磷酸二氫銨（密度為1.02g/cm3）、硫酸銨（密度為1.77g/cm3）、碳酸鈣（密度為2.71g/cm3）、滑石粉（密度為2.7～2.8g/cm3）、硅油（密度為0.764g/cm3）、云母粉（松散密度為0.3～0.5g/cm3）、硬脂酸鎂（密度為1.028g/cm3）的密度不同，使得等質量的化學成分和含量不同的干粉滅火劑在離心管中所占的體積也會不同。因此，可以通過比較相同質量的干粉滅火劑的體積，快速檢測判斷干粉滅火劑中磷酸二氫銨的含量是否合格。

合格ABC干粉滅火器中干粉滅火劑的主要組分含量≥90%（即磷酸二氫銨的含量≥75%，硫酸銨的含量≥15%）。5g粉劑中，磷酸二氫銨的理論體積為5g÷1.02g/cm3×75%=3.68cm3，即3.68mL；硫酸銨的理論體積為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余的10%組分，其中滑石粉密度取2.71g/cm3，約占總量的5%，理論體積為0.09mL；硅油、云母粉、硬脂酸鎂3個組分可按照密度為0.75g/cm3計算，約占總量的5%，理論體積為0.33mL；則剩余其他成分理論體積應為0.42mL；根據上述計算，合格的粉劑的理論總體積應為3.68mL+0.42mL+0.42mL=4.52mL。

以含量50%的ABC干粉滅火劑（俗稱“50粉”）計算劣質滅火劑的體積。5gABC干粉滅火劑中，磷酸二氫銨的理論體積應為5g÷1.02g/cm3×50%=2.45cm3，即2.45mL；硫酸銨的理論體積應為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余25%的組分為常見的滑石粉或碳酸鈣，碳酸鈣的密度為2.71g/cm3，滑石粉的密度在2.7～2.8g/cm3之間，極值法則可取2.7g/cm3，為此，其理論體積應為5g÷2.7g/cm3×25%=0.46cm3，即0.46mL；同理，剩余10%的其他成分理論體積應為0.42mL；根據上述計算，50%的ABC干粉滅火劑的理論總體積應為2.45mL+0.42mL+0.46mL+0.42mL=3.75mL。

以含量30%的ABC干粉滅火劑計算劣質滅火劑的體積。5gABC干粉滅火劑中，磷酸二氫銨的理論體積應為5g÷1.02g/cm3×30%=1.47cm3，即1.47mL；硫酸銨的理論體積應為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余45%的組分為常見的滑石粉或碳酸鈣，碳酸鈣的密度為2.71g/cm3，滑石粉的密度在2.7～2.8g/cm3之間，極值法則可取2.7g/cm3，為此，其理論體積應為5g÷2.7g/cm3×45%=0.83cm3，即0.83mL；同理，剩余10%的其他成分理論體積應為0.42mL；根據上述計算，30%的ABC干粉滅火劑的理論總體積應為1.47mL+0.42mL+0.83mL+0.42mL=3.14mL。

以含量15%的ABC干粉滅火劑計算劣質滅火劑的體積。5gABC干粉滅火劑中，磷酸二氫銨的理論體積應為5g÷1.02g/cm3×15%=0.74cm3，即0.74mL；硫酸銨的理論體積應為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余60%的組分為常見的滑石粉或碳酸鈣，碳酸鈣的密度為2.71g/cm3，滑石粉的密度在2.7～2.8 g/cm3之間，極值法則可取2.7g/cm3，為此，其理論體積應為5g÷2.7g/cm3×60%=1.11cm3，即1.11mL；同理，剩余10%的其他成分理論體積應為0.42mL；根據上述計算，15%的ABC干粉滅火劑的理論總體積應為0.74mL+0.42mL+1.11mL+0.42mL=2.69mL。

因此，在具體檢測判定時，稱取5g粉劑裝入離心管內，把離心管在桌面垂直方向反復敲擊，利用下墜力將其粉劑振實，觀察待測樣品在離心管內的位置。考慮用分辨率為0.001g的秤稱量5g的樣品，引入誤差為±0.02%，可忽略不計；精密尖底離心管分辨度引入的誤差為0.125mL，引入誤差為±2.78%，故主要誤差是由離心管的分辨度所致。鑒于5gABC干粉滅火劑的理論體積是4.52mL，故，體積在4.25mL以下的，即為不合格產品；體積低于4.00mL的，則為劣質產品。

圖1是不同磷酸二氫銨含量的ABC干粉滅火劑通過體積法進行快速判定后所占體積的照片，從左到右磷酸二氫銨的含量依次為75%、50%、30%、15%。從圖中能明顯看到，磷酸二氫銨的含量與其體積呈正相關，含量越低時，其體積也就越小。

為驗證本試驗方法定性檢測判定的準確性，在市場上購買7具不同品牌的手提式ABC干粉滅火器作為樣品，每具取混合均勻的滅火劑5g作為樣本，并編號為1～7，在離心管內測試體積，得到的結果見表1。

從表1能觀察到1、5號樣品的體積大于4.25mL，因此，為合格產品；2、3、4、6、7號樣品的體積小于4.00mL，因此，為不合格產品。為驗證本檢測判定方法的準確性，將上述樣品送至國家消防及阻燃產品質量檢驗檢測中心（重慶）的實驗室進行專業的定量測定。測得的結果如下：1號樣品中磷酸二氫銨的含量為75.18%，2號樣品中磷酸二氫銨的含量為26.83%，3號樣品中磷酸二氫銨的含量為50.32%，4號樣品中磷酸二氫銨的含量為0%，5號樣品中磷酸二氫銨的含量為75.26%，6號樣品中磷酸二氫銨的含量為16.27%，7號樣品中磷酸二氫銨的含量為45.27%。

2 結束語

本試驗法判定結果與國家消防及阻燃產品質量檢驗檢測中心（重慶）的檢測結果一致，證明了其準確性和可靠性。本方法可以快速判定干粉滅火器干粉質量的優劣，進一步規范干粉滅火器市場秩序，確保人民群眾的生命財產安全。

參考文獻

[1]惠飛，金富，劉惠婧，等.分光光度法快速測定ABC滅火劑中的磷酸二氫銨和硫酸銨含量[J].當代化工，2019，48（9）：2125-2128.

[2]汪曉磊，趙心怡，覃況，等.離子色譜法分析ABC干粉滅火劑組分含量的必要性和可行性[J].今日消防，2023，8（6）：1-4.

[3]汪曉磊，趙心怡，蔡宇武，等.離子色譜高效測定ABC干粉滅火劑組分含量方法[J].當代化工研究，2023（1）：60-63.