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(lǐng)域的佼佼者。它能夠迅速撲滅各類(lèi)固體、可燃液體、可燃?xì)怏w和電氣設(shè)備的初期火災(zāi)，其出色的流動(dòng)性、長(zhǎng)存儲(chǔ)期、防潮結(jié)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(fā)了一種基于密度體積原理的簡(jiǎn)便快捷的定性檢測(cè)方法，以供參考。

關(guān)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(guó)家對(duì)其干粉滅火劑中磷酸二氫銨的含量有著嚴(yán)格的規(guī)定。根據(jù)GB4066—2017《干粉滅火劑》，主要組分含量公布值之和必須達(dá)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(yán)重降低了滅火器的滅火效果。國(guó)內(nèi)有多種測(cè)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(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中借助專(zhuān)用儀器設(shè)備來(lái)完成，耗時(shí)長(zhǎng)，不適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。以現(xiàn)行的GB4066—2017《干粉滅火劑》中的重量法為例，其檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6h，這對(duì)于執(zhí)法人員和普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)顯然不夠便捷。

1 試驗(yàn)方法

1.1" 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)所需儀器設(shè)備包括便攜式電子天平、稱(chēng)量勺以及精密尖底離心管。試驗(yàn)過(guò)程如下所述：

第一步：準(zhǔn)備。使用便攜式電子天平精準(zhǔn)稱(chēng)取5.000g的ABC磷酸二氫銨干粉滅火劑作為待測(cè)樣品。稱(chēng)量過(guò)程中，借助稱(chēng)量勺精確取出所需量的粉劑，用便攜式電子天平進(jìn)行準(zhǔn)確稱(chēng)量。

第二步：測(cè)試。將稱(chēng)量好的待測(cè)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(jìn)行反復(fù)敲擊，利用下墜力將粉劑均勻振實(shí)，確保樣品在離心管內(nèi)的分布均勻且緊密。

第三步：觀察。仔細(xì)觀察待測(cè)樣品在精密尖底離心管內(nèi)的刻度位置。若樣品體積在4.25mL以下，則表示該產(chǎn)品質(zhì)量可能存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步驗(yàn)證；若體積低于4.00mL，則明確表明該產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品。

1.2" 試驗(yàn)原理及分析

本方法是基于干粉滅火劑中不同關(guān)鍵成分的體積密度的差異進(jìn)行的分析檢測(cè)。合格的干粉滅火劑中，主要組分為磷酸二氫銨，其含量應(yīng)達(dá)到或超過(guò)75%，同時(shí)硫酸銨的含量也應(yīng)不少于15%。這些成分確保了滅火劑滅火性能的高效和穩(wěn)定。除了這些關(guān)鍵成分外，滅火劑中還包含少量的防潮劑、潤(rùn)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?xún)?nèi)。一般情況下，干粉滅火劑不合格主要是因?yàn)槠淞姿岫滗@的含量不符合標(biāo)準(zhǔn)。一些制造商會(huì)使用滑石粉、碳酸鈣等低價(jià)材料來(lái)替換磷酸二氫銨，導(dǎo)致干粉滅火劑的滅火性能大打折扣，存在嚴(yán)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(zhì)量的化學(xué)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(huì)不同。因此，可以通過(guò)比較相同質(zhì)量的干粉滅火劑的體積，快速檢測(cè)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(gè)組分可按照密度為0.75g/cm3計(jì)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(yīng)為0.42mL；根據(jù)上述計(jì)算，合格的粉劑的理論總體積應(yīng)為3.68mL+0.42mL+0.42mL=4.52mL。

以含量50%的ABC干粉滅火劑（俗稱(chēng)“50粉”）計(jì)算劣質(zhì)滅火劑的體積。5gABC干粉滅火劑中，磷酸二氫銨的理論體積應(yīng)為5g÷1.02g/cm3×50%=2.45cm3，即2.45mL；硫酸銨的理論體積應(yīng)為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余25%的組分為常見(jiàn)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(yīng)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(yīng)為0.42mL；根據(jù)上述計(jì)算，50%的ABC干粉滅火劑的理論總體積應(yīng)為2.45mL+0.42mL+0.46mL+0.42mL=3.75mL。

以含量30%的ABC干粉滅火劑計(jì)算劣質(zhì)滅火劑的體積。5gABC干粉滅火劑中，磷酸二氫銨的理論體積應(yīng)為5g÷1.02g/cm3×30%=1.47cm3，即1.47mL；硫酸銨的理論體積應(yīng)為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余45%的組分為常見(jiàn)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(yīng)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(yīng)為0.42mL；根據(jù)上述計(jì)算，30%的ABC干粉滅火劑的理論總體積應(yīng)為1.47mL+0.42mL+0.83mL+0.42mL=3.14mL。

以含量15%的ABC干粉滅火劑計(jì)算劣質(zhì)滅火劑的體積。5gABC干粉滅火劑中，磷酸二氫銨的理論體積應(yīng)為5g÷1.02g/cm3×15%=0.74cm3，即0.74mL；硫酸銨的理論體積應(yīng)為5g÷1.77g/cm3×15%=0.42cm3，即0.42mL；剩余60%的組分為常見(jiàn)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(yīng)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(yīng)為0.42mL；根據(jù)上述計(jì)算，15%的ABC干粉滅火劑的理論總體積應(yīng)為0.74mL+0.42mL+1.11mL+0.42mL=2.69mL。

因此，在具體檢測(cè)判定時(shí)，稱(chēng)取5g粉劑裝入離心管內(nèi)，把離心管在桌面垂直方向反復(fù)敲擊，利用下墜力將其粉劑振實(shí)，觀察待測(cè)樣品在離心管內(nèi)的位置?？紤]用分辨率為0.001g的秤稱(chēng)量5g的樣品，引入誤差為±0.02%，可忽略不計(jì)；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(chǎn)品；體積低于4.00mL的，則為劣質(zhì)產(chǎn)品。

圖1是不同磷酸二氫銨含量的ABC干粉滅火劑通過(guò)體積法進(jìn)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(guān)，含量越低時(shí)，其體積也就越小。

為驗(yàn)證本試驗(yàn)方法定性檢測(cè)判定的準(zhǔn)確性，在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)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(hào)為1～7，在離心管內(nèi)測(cè)試體積，得到的結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1能觀察到1、5號(hào)樣品的體積大于4.25mL，因此，為合格產(chǎn)品；2、3、4、6、7號(hào)樣品的體積小于4.00mL，因此，為不合格產(chǎn)品。為驗(yàn)證本檢測(cè)判定方法的準(zhǔn)確性，將上述樣品送至國(guó)家消防及阻燃產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（重慶）的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的定量測(cè)定。測(cè)得的結(jié)果如下：1號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為75.18%，2號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為26.83%，3號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為50.32%，4號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為0%，5號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為75.26%，6號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為16.27%，7號(hào)樣品中磷酸二氫銨的含量為45.27%。

2 結(jié)束語(yǔ)

本試驗(yàn)法判定結(jié)果與國(guó)家消防及阻燃產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（重慶）的檢測(cè)結(jié)果一致，證明了其準(zhǔn)確性和可靠性。本方法可以快速判定干粉滅火器干粉質(zhì)量的優(yōu)劣，進(jìn)一步規(guī)范干粉滅火器市場(chǎng)秩序，確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

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