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1、-范文最新推荐-1 / 22五氟乙烷灭火剂高温热分解与产物气体的毒性本文研究了哈龙替代型灭火剂五氟乙烷高温热分解规律以及分解产物的毒性，实验所得大量一手数据和分析结果将为五氟乙烷灭火剂的工程应用规范和标准修改提供坚实的理论依据。针对五氟乙烷的反应特性，搭建了一套由带恒温控制的高温卡夫炉、精密控制流量的进气装置、耐高温和耐腐蚀的气体反应器、尾气收集和环保处理装置等组成的实验装置。过程中设置了不同的反应温度和停留时间。运用气相色谱（GC） 、离子选择色谱（IEC） 、气相色谱质谱联用（GC/MS ）等手段检测并分析了五氟乙烷高温热分解产物的组成和变化规律。实验表明，五氟乙烷受热发生了分解，相较于反
2、应停留时间，温度是决定分解的关键因素。600和650时，五氟乙烷基本未发生分解，750 时，有较明显分解发生，反应随着温度的升高而加剧，随着停留时间的增加而加剧。经分析五氟乙烷高温中主要发生了脱 HF 反应，生成四氟乙烯，并同时发现在实验管中残留一定量积碳。反应生成的 HF 含量很低，剩余原料气五氟乙烷在设计灭火浓度内对人无毒害作用，另外，作为产物中含量最高的六氟丙烯属于低毒类，因此，当五氟乙烷在高温热分解后将不会有较大毒性。5147关键词 五氟乙烷 热分解 哈龙替代灭火剂 毒性 设计说明书（论文）外文摘要TitleThe thermal decomposition of pentafluor
3、oethane and analysis on the toxicity of productsAbstractThis paper describes a research on the thermal decomposition of pentafluoroethane, a substitute of Halons extinguisher and analysis of the products toxicity. -范文最新推荐-3 / 22Based on this research, the group got numerous first-hand data of pentaf
4、luoroethane’s thermal decomposition which will provide a solid theoretical foundation for the application of pentafluoroethane extinguisher and development of relevant standard. We set up a series of experimental devices: constant temperature stove, reaction tube, gas collection and environmen
5、tal protection devices. GC, ion exchange chromatography (IEC) and GC/MS are analysis equipment. The temperature and residence time are the main two factors we are researching. 2.3.2 气体流量计的校正 102.4 实验步骤 123 实验结果的分析与讨论 133.1 产物有机组分热分解规律的分析 13 3.2 产物的 HF 含量分析 223.3 产物的毒性分析 23结论 26致谢 27参 考 文 献 281 绪论1.1
6、 哈龙灭火剂背景1.1.1 哈龙灭火剂简介哈龙（Halon 的音译）是一类人工合成的含溴的卤代甲烷和卤代乙烷灭火剂，具有灭火快、用量少、易汽化、毒性低、不导电以及可靠期储存不变质等优点，因而应用广泛。并且按照原子顺序：C、F、Cl 和 Br的组成个数，作为哈龙分子的编号。如：Halon 1301（ CF3Br）和 Halon 1211(CF2ClBr)，这两种灭火剂是经过几十年的发展后脱颖而出的常用灭火剂，它们被分别应用于全淹没式灭火系统和手提式灭火器中，-范文最新推荐-5 / 22主要用于工业、民用建筑和国防建设中。其灭火机理是在火焰的高温中分解产生活性自由基•Br、•C
7、l，参于物质燃烧过程中的化学反应，清除维持燃烧所必需的活性自由基•OH、•H 等，生成稳定的分子 H2O、CO2以及活性低的自由基•R 等，从而使燃烧过程中的链式反应中断而灭火。基于此灭火机理，哈龙主要用于扑灭甲乙丙类液体火灾、可燃气体火灾、电气设备火灾、可燃固体物质的表面火灾等1。1.1.2 哈龙灭火剂所引发的环境问题虽然哈龙灭火剂无论在灭火效率还是灭火成本方面都表现突出，但巨大的环境代价使其很快退出了历史的舞台。由上述资料可知，哈龙灭火剂在扑救火灾时会产生大量的活性自由基•Br、•Cl，这些释放出来的自由基扩散到臭氧层中与 O3 发生化学反
8、应，消耗 O3. 1.2 五氟乙烷灭火剂综述1.2.1 五氟乙烷简介五氟乙烷（HFC-125 ）, 化学式 CF3CHF2，是无色、几乎无味、不导电的洁净气态化学灭火剂5。因其对于臭氧层的破坏性小，是一种比较有潜力的哈龙替代物之一，同时可广泛应用于发泡剂、推进剂、制冷剂、灭火剂,特别是作为热泵和空调机的三元混合工质制冷剂得到了成功的推广和应用6。而本课题着重讨论其作为灭火剂的特性。作为一种人工合成的无色无味、洁净高效的灭火剂，其分子量 120.02，沸点-48.45，临界温度 66.05 ，临界压力 3.592Mpa，破坏臭氧潜能值（ODP）07,8。然而，由于生产工艺的限制，五氟乙烷的工业产
9、品中都很难达到绝对的纯净，其中经常夹杂一些其他的卤代烃，主要为 HFC-115（五氟氯乙烷） 。作为一种灭火剂，五氟乙烷的灭火机理同上述含氟灭火剂一致，同样是通过释放的自由基阻断燃烧链反-范文最新推荐-7 / 22应从而达到扑灭火灾的效果。这类灭火剂对物质燃烧的化学反应历程实际上起着负催化剂的作用，灭火作用主要是化学作用过程。1.3 本文的主要工作本文的研究重点是通过设定不同的热分解温度和停留时间分析两者对于五氟乙烷热分解的影响规律，并在五氟乙烷热分解后收集反应尾气进行气相、气质联用以及交换离子色谱检测，从而进一步分析出热分解反应产物。具体地，本文将实验温度设置为 600，650，700，75
10、0，800，850五个温度点，停留时间设置为 2s，5s ，10s 和 15s 四个时间点，希望通过近 24 组的不同反应环境的实验，建立全面而详细的五氟乙烷热分解数据库，为日后的五氟乙烷乃至整个含氟灭火剂的研究打下坚实的理论基础。2 实验准备与步骤 2.1 实验方案为了研究五氟乙烷的热分解规律，主要设定两个影响因子：1，热分解温度；2，停留时间，实验采取控制变量法，控制一个因素不变，而改变另一个因素来研究这两个因子影响热分解的规律。温度将通过加热装置来设定，停留时间通过气体流量的改变来控制。 哈呋加热炉上海宏通热处理设备有限公司KERN572 型电子天平——&mdas
11、h;—气相色谱仪北京分化瑞利化工有限公司气相色谱/质谱联用仪美国安捷伦科技有限公司马弗炉（电阻炉+温度控制器）上海东星建材实验设备有限公司-范文最新推荐-9 / 22其它的实验常用仪器有：采样管、电子天平、药匙、称量纸、PH 试纸、坩埚、胶头滴管、量筒、漏斗、烧杯、玻璃棒、溶剂瓶、锥形瓶、广口瓶、移液管、气袋、容量瓶、滴定仪器(酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台)等。2.2.2 分析设备（1）气相色谱法（GC）气相色谱法是色谱法的一种。色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。如果用液体作流动相，就叫做液相色谱；用气体作流动相，就叫做气相色谱。气相色谱系统由盛在管柱
12、内的吸附剂或惰性固体上涂着液体的固定相和不断通过管柱的气体的流动相组成。将欲分离、分析的样品从管柱一端加入后，由于固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同，即各组分在固定相和流动相之间的分配系数有差别，当组分在两相中反复多次进行分配并随移动相向前移动时，各组分沿管柱运动的速度就不同，分配系数小的组分被固定相滞留的时间短，能较快地从色谱柱末端流出。以各组分从柱末端流出的浓度 c 对进样后的时间 t 作图,得到的图称为色谱图。本实验所用气相色谱法条件：气相色谱仪型号为SP-1000，检测器为氢氧离子化检测器（FID） ，测试柱为 Varian PlotQ，长 30m，载气为氮气，空气压力1.5MPa
13、，氢气压力 0.3MPa，柱温为 35，保留20min，之后用一阶升温，以 10/min 的速率到100，保留 1min，注样器温度 150，检测器温度为 180 ，分流比为 10：1 。 2.2.3 实验药品本实验所用药品如表 2 所示。表 2 实验药品试剂名称等级生产厂商五氟乙烷化学纯（≥99.7%）南京消防器材厂-范文最新推荐-11 / 22氧气纯度（99.999%）南京特种气体厂有限公司氮气纯度（99.999%）南京特种气体厂有限公司氟化钠分析纯上海申博化工有限公司无水乙醇分析醇国药集团化学试剂有限公司氢氧化钠分析纯汕头市西陇化工厂有限公司盐酸 36%-38%上海中试化工总公司2
14、.3 实验准备2.3.1 反应器恒温区的确定由于反应器为长管结构，其两端热量散失比较严重，为了精确计算五氟乙烷反应停留时间，必须确定反应器恒温区的体积。实验中使用的哈斯特镍合金反应器总长为 300mm，内径为 4mm。反应恒温区长度的测量方法：将热电偶(Φ1mm×400mm)插入测温阱最上端，保持 1min 后记录温度，然后每往下10mm 用热电偶测试一次温度，并将温度和距离的数据绘制成图，确定出温度较稳定的区域，实验所得反应器内的温度分布曲线如图 2 所示。图 2 反应器内温度分布分析图 2 中曲线：在距离反应器顶点 9cm 到 23cm的区域内，管内温度值基本保持稳定，改变量不超过1/cm。在这
