五氟乙烷灭火剂高温热分解与产物气体的毒性(3)
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、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、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）0[7,8]。
然而，由于生产工艺的限制，五氟乙烷的工业产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℃，750℃，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。
实验温度分别设置为650℃，700℃，750℃，800℃，850℃，停留时间分别设置为2s，5s，10s和15s，通过测算反应管的有效反应体积可得出所需设定的流量值。
整套反应装置如图1所示，将一个金属加热管放置于保温炉中，炉温由温度控制器来设定，同时安排一整套进气出气管道，通过三通阀门连接以方便不同管道之间的转换。装置设计了尾气处理系统，保证了排出气体的环保和安全。分解后的产物首先经由气相色谱仪来判定反应是否稳定。热分解气体产物中可能含有HF气体，由于考虑到HF气体对色谱柱腐蚀性较强，在进入气相色谱仪之前装20ml去离子水的采样管吸收HF气体，用于测量单位体积原料气分解生成HF的量。分析其它气体产物时，将三通阀转向，走收集气体通道用气袋收集反应气体。
对于分解产物的定量定性研究主要采用以下三种方法：
（1）气相色谱（GC）分析热解气体中除HF外其它组分的含量；
（2）离子交换色谱（IEC）分析热解气体产物生成HF的量；
（3）气质联用色谱（GC/MS）分析热解气体产物的组成。
图1 实验装置图
1流量控制器；2 温度控制器；3 加热器；4 气体收集装置；5 冷却盘管；6氮气罐；7 原料气罐；8 干燥器；9 采样管；10 尾气吸收装置；11 气体排出管道
2.2装置与药品
2.2.1实验装置
本实验的主要仪器装置列于表1。
表1 实验主要的仪器装置
仪器 生产厂商
ISO-90型离子色谱仪 戴安中国有限公司