工業過氧碳酸鈉標準中熱穩定性試驗加熱條件改進

趙美敬，李勝利，章偉新，魏一帆，張 偉

（1.中海油天津化工研究設計院，天津300131；2.浙江金科過氧化物股份有限公司；3.天津渤海職業技術學院）

分析檢測是衡量化工產品質量的重要手段，故分析方法的準確性和可靠性是檢驗產品質量、反映產品優劣的前提，同時在消除供求質量糾紛中也發揮著重要作用。過氧碳酸鈉具有遇熱后不穩定易分解的特性，為了保證過氧碳酸鈉在生產及運輸貯存過程中的安全，控制產品的熱穩定性指標十分必要。HG/T 2764—2008《工業過氧碳酸鈉》原標準中給出了熱穩定性試驗方法及試驗條件。生產企業總結近幾年生產及運輸貯存過程等環節出現的一些狀況發現，采用原標準試驗方法及試驗條件測得的熱穩定性數值不能真正體現產品真實的熱穩定性能，需將分析過程中的加熱時間與加熱溫度做調整。針對上述問題進行了實驗驗證，最終確定了加熱條件，并對HG/T 2764—2008《工業過氧碳酸鈉》進行了修訂。

1 實驗部分

1.1 原料與試劑

硫酸溶液，1+3；高錳酸鉀標準滴定溶液，c（1/5KMnO4）≈0.1 mol/L；實驗室樣品過氧碳酸鈉，活性氧含量＞13.0%（質量分數）。

1.2 儀器、設備

具塞試管，50 mL；電熱恒溫干燥箱，溫度能控制在90℃±2℃。

1.3 分析步驟

稱取50 g過氧碳酸鈉樣品，精確至0.1 g，置于試管中，蓋上塞子，放在試管架上，置于電熱恒溫干燥箱中，在90℃±2℃條件下烘24 h，取出冷卻后倒入燒杯中，搖勻。稱取燒杯中樣品約5 g，精確至0.000 2 g，置于250 mL燒杯中。加少量水潤濕，加入約25 mL硫酸溶液使樣品全部溶解。將試驗溶液全部轉移至500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。移取20.00 mL試驗溶液，置于錐形瓶中，用高錳酸鉀標準滴定溶液滴定至溶液呈粉紅色，并在30 s內不褪色即為終點。同時進行空白試驗。空白試驗除不加試樣外其他操作及加入試劑的種類和用量（標準滴定溶液除外）與測定試驗相同。計算得出的活性氧含量與常溫下測得的結果之比，即為樣品的熱穩定性指標。

2 數據結果及分析

2.1 加熱條件的選擇

原標準的熱穩定性試驗加熱條件采用的是105℃烘2 h，但生產企業反映按此條件測得的熱穩定性指標雖然顯示很高，但卻在運輸貯存過程中出現過安全問題，由此說明此指標不能真正反映產品的實際熱穩定性能，故需要調整其模擬熱環境實驗條件。

圖1為過氧碳酸鈉TG-DTG曲線。根據圖1可以看出，過氧碳酸鈉在50～80℃和90～120℃的DTG曲線上有兩個分解峰，其分解量約占總質量的5%，約150℃時開始出現過氧碳酸鈉的分解峰，167.8℃時達到最大分解速率。過氧碳酸鈉的最高自然貯存運輸溫度在40～50℃，但在熱穩定性試驗過程中加熱溫度不宜選擇40～50℃，因為加熱溫度過低，加熱時間將延長，不利于日常檢驗。若設定為105℃以上的加熱溫度，在日常檢驗中會存在安全隱患，因為溫度過高試管中會產生水蒸氣，最終導致試管爆裂，造成設備或人身傷害。從圖1可以看出，過氧碳酸鈉在90～120℃時DTG曲線有分解峰，經反復驗證得知加熱溫度在90℃時試管不會爆裂，試驗環境是安全的，且加熱溫度設定在90℃時加熱時間也不會過長，利于生產企業及用戶的日常檢驗。

圖1 過氧碳酸鈉TG-DTG曲線

加熱時間設定了90℃烘6 h和90℃烘24 h做實驗對比。驗證實驗采取4個不同實驗室針對相同的4批樣品采用3種加熱條件進行驗證：1）原標準105 ℃烘 2 h；2）90 ℃烘 6 h；3）90 ℃烘 24 h。

2.2 4個實驗室對比數據（詳見表1）

2.3 結果分析

對上述對比數據進行匯總分析，1號樣品4個實驗室的平均數值：105℃烘2 h熱穩定性指標92.12%；90℃烘6 h熱穩定性指標95.28%；90℃烘24 h熱穩定性指標81.27%。2號樣品4個實驗室的平均數值：105℃烘2 h熱穩定性指標94.30%；90℃烘6 h熱穩定性指標93.27%；90℃烘24 h熱穩定性指標74.71%。3號樣品4個實驗室的平均數值：105℃烘2 h熱穩定性指標94.78%；90℃烘6 h熱穩定性指標95.18%；90℃烘24 h熱穩定性指標82.94%。4號樣品4個實驗室的平均數值：105℃烘2 h熱穩定性指標93.19%；90℃烘6 h熱穩定性指標96.89%；90℃烘24 h熱穩定性指標82.99%。此數據可以充分證明加熱時間越長其熱穩定性越差。

表1 4個實驗室對比數據

105℃烘2 h與90℃烘6 h條件，4個實驗室測得數值差值的平均值：1號樣品-3.15%，2號樣品1.03%，3號樣品-0.41%，4號樣品-3.7%。90℃烘6 h與90℃烘24 h條件，4個實驗室測得數值差值的平均值：1號樣品14.00%，2號樣品18.56%，3號樣品12.24%，4號樣品13.91%。105℃烘2 h和90℃烘6 h條件測定數據差值在-1.56%左右，而90℃烘6 h和90℃烘24 h條件測定數據差值在14.68%左右，由此可以充分證明，在90℃烘24 h的加熱條件下可以顯示出產品耐熱質量的差別，從而能夠真正體現出產品真實的熱穩定性情況。

3 結論

通過實驗驗證數據最終確定將原HG/T 2764—2008《工業過氧碳酸鈉》中的熱穩定性試驗方法的加熱條件105℃烘2 h修改為90℃烘24 h，這樣使測定結果更能反映產品的實際熱穩定性能。