氯酸钠和亚铁氰化钾的热稳定性研究_金满平

健康和

环境

试验研究

编辑倪桂才

氯酸钠和亚铁氰化钾的热稳定性研究

金满平1,2

黄文君1

石宁2

(1青岛科技大学，山东青岛2660422中国石化安全工程研究院，山东青岛266071)

摘要：采用同步热分析仪(STA)研究了氯酸

亚铁氰化钾及其混合物的热分解过程，得到了钠、

它们的热流—温度和质量—温度的变化曲线。并通过热分解动力学原理，求得了氯酸钠与亚铁氰

分解反应化钾混合物的起始放热温度为259.7℃，

热为502.5J/g。

关键词：氯酸钠；亚铁氰化钾；热稳定性；同步热分析仪(STA)

随着社会的发展，危险化学品的应用越来越广泛，生产及使用量也随之增加。氯酸钠和亚铁氰化钾(又名黄血盐钾，化学式为K4Fe(CN)6·3H2O)在精细化工行业中被广泛使用。

常温下氯酸钠和亚铁氰化钾比较稳定，但受热、撞击或摩擦时有发生爆炸的危险。本文利用同步热分析仪(STA)的DSC/TG法在一定温度范围内研究了氯酸钠、亚铁氰化钾及其混合物热稳定性。1理论基础

差示扫描量热法(DSC)是在温度程序控制下，测量输送给被测物质和参比物质的能量差值与温度之间关系的一种技术，它通过把热量输给样品或参比物，记录样品坩埚和参比坩埚之间存在的温度差，并以温度—时间或温度差—温度关系作图。

DSC可以获得温度与放（吸）热速率的曲线）和相关数据，其中主要是放热起始温度Ta（图1和T0、放热量、最大放热加速度、峰值温度Tm、放热曲线形状等5种信息。Ta为放热曲线开始离开

T0为放热曲线斜率最大基线，即开始放热的温度，

的点的切线与基线的交点所相对应的温度。Ta和T0有良好的一致性，作为热分解感度指标，使用两者都可以表示，不过在对测定的曲线处理时，T0更容易读取，故多用T0，也可写成TDSC。

图1DSC测得的放热曲线

收稿日期：2010-07-05作者简介:金满平，助理工程师，2005年毕业于青岛科技大学化学工程与工艺专业，现就职于中国石化安全工程研究院，主要从事化学品/货物危险性鉴定、化学品危险性检测试验标准研究、危险化学品安全管理技术研究等工作。

２０１０年第１０卷第８期

金满平,等.氯酸钠和亚铁氰化钾的热稳定性研究

试验研究

放热量可视为活性物质发生放热反应的强度或威力的指标，是衡量危险性大小的一个重要参数。DSC曲线与基线所围部分的面积与放热量成正比。最大放热加速度是放热反应激烈程度的体现，也可作为强度的指标之一。放热起始温度、放热量和最大放热加速度三者之间没有明显的相关性，可视为反映活性物质热危险性的3个独立的指标。

2试验部分2.1仪器

STA449C同步热分析仪(德国NETZSCH公司)；Netzschthermokinetic软件。

STA449C同步热分析仪将热重分析(TG)、差示扫描量热分析(DSC)和差热分析(DTA)合为一体，实现TG、DSC/DTA同步测量，具有曲线对应性好、热焓计算准确等优点，同时可了解热效应对应质量变化的规律。2.2试剂

氯酸钠，分析纯；亚铁氰化钾，分析纯。2.3试验过程

试样的热分析于空气(静态)中在STA449C同步热分析仪上进行。首先用空的氧化铝坩埚做基

然后以每分钟10℃的线试验，在30℃恒温5min，

升温速率升至300℃。

基线试验做好后，然后加样进行样品测试，样品质量约为2~5mg，样品的试验参数见表1所示。

表1STA试验数据

样品氯酸钠亚铁氰化钾

氯酸钠与亚铁氰化钾混合(7:3，质量比)

质量/mg2.4382.8353.291

较稳定的，没有分解放热反应发生，只表现了氯酸

钠的熔化过程。

图2氯酸钠样品的DSC/TG谱图

3.2亚铁氰化钾样品的DSC/TG谱图

由亚铁氰化钾在空气中的TG曲线可以看出(如图3所示)，在分析条件下，样品在65℃左右约有11.24%的质量损失，结合DSC曲线可知，该过程中出现一个吸热峰，根据亚铁氰化钾的结构特点可得，该阶段为分子失去结合水的过程(理论质量损失为12.78%)。结合水损失完毕后，物质的质量保持不变，热流曲线没有出现明显的放热峰，说

亚铁氰化钾热稳定性也较好。明在300℃范围内，

3结果与讨论

3.1氯酸钠样品的DSC/TG谱图

图2为氯酸钠试样的DSC/TG谱图。从TG曲线可以看出，在分析条件下，样品没有质量损

在260.9℃时出现吸热峰，失。从DSC曲线上看，

结合TG曲线，该阶段为熔化吸热过程，吸热焓为164.2J/g。说明氯酸钠在室温至300℃范围内是比

图3亚铁氰化钾样品的DSC/TG谱图

3.3氯酸钠与亚铁氰化钾混合结果分析

图4为氯酸钠与亚铁氰化钾混合(7:3，质量比)后测得的DSC/TG谱图，65℃左右约有3.81%的质量损失，这是亚铁氰化钾失去结合水的结果(理论值为3.834%)。由DSC曲线可看出，在260.3℃出现一个吸热峰，紧接着出现一个很强的

260.3℃达到了氯酸钠的熔点，表现出吸放热峰，

热，由于试样中还存在脱水后的亚铁氰化钾，两种物质混合后在氯酸钠熔化时发生分解放热反应，

SAFETYHEALTH&ENVIRONMENT

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健康和

环境

试验研

究

放出大量的热，放热峰值温度为270℃，最大放热速率为12.54W/g。

运输和储存氯酸钠温度低，分解较快，因此生产、

和亚铁氰化钾时，一定要控制好温度，避免两者混合存储，防止发生危险。

d)氯酸钠与亚铁氰化钾的混合物，受热会发生强烈的放热反应，甚至爆炸。起始分解放热温度为259.7℃，反应热为502.5J/g，其危险性是巨大的。5参考文献

1孙金华，丁辉.化学物质热危险性评价[M].北京：科学出版社，2005

2刘淑媛，刘忠臣.我国黄血盐钾、赤血盐钾的生产与发展[J].无1990，(4)机盐工业，

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4从长杰，罗仕婷，陶友田等.ZnAc2在空气中的热分析动力学研2005,26(12)究[J].高等学校化学学报，

5BrianY.Lattimer,JasonOuellette.Propertiesofcompositematerialsforthermalanalysisinvolvingfires[J].Composites,2006,（37）

图4氯酸钠与亚铁氰化钾混合试样的

DSC/TG谱图

结合TG曲线，在270℃时，热流曲线迅速达到最大，质量曲线同时达到最大，随即又降到最低，说明样品可能发生了爆炸，爆炸的冲击力使质量瞬间增大，爆炸完成后，产生的气体流出，质量损失为48.79%，经动力学分析(NetzschThermoki-netic)软件计算可得出，混合物试样的起始分解反

分解反应热为502.5J/g。应温度为259.7℃，

综上所述，由图2~4的DSC曲线可知，纯物质的氯酸钠和亚铁氰化钾在室温至300℃范围

出内比较稳定。氯酸钠在260℃时到达其熔点，

现一个明显的吸热峰。亚铁氰化钾的分子式为K4Fe(CN)6·3H2O，含有3个水分子，在65℃时就开

TG减小，同时出现吸热峰。整个过程中，始脱水，

两种纯物质在测试范围内没有发生明显的分解放热反应，物质的稳定性较好，危险性较小。但是，当两种物质混合后，由于氯酸钠具有强氧化性，与亚铁氰化钾在加热后就会发生放热反应，甚

可见，氯酸钠和亚铁氰化钾混合后受热很至爆炸。

不稳定，因此应避免混合储存和运输。4结语

a)用DSC/TG同步热分析仪，考察氯酸钠、亚铁氰化钾及其混合物热稳定性的方法具有样品用

速度快和数据准确等优点，由于样品量少，量少、

发生爆炸的危险程度也较小。

b)氯酸钠和亚铁氰化钾单独储存时，300℃范围内稳定性较好，没有产生爆炸事故的危险。

c)氯酸钠与亚铁氰化钾混合在一起时，分解

StudyonThermalStabilityofSodiumChlorate

andPotassiumFerrocyanideJinManping1,2，HuangWenjun1，ShiNing2

(1QingdaoUniversityofScience&Technology,Shandong,Qingdao,266042

2SINOPECSafetyEngineeringInstitute,Shandong,Qingdao,266071)

Abstract:Thispaperanalyzesthermaldecompositionofsodiumchlorate,potassiumferrocyanideandtheirmixture,andacquirestheircurvesofheatflux-tem-peratureandmass-temperature.Bythermaldecom-positiondynamicstheory,itacquiresthattheinitialexothermictemperatureoftheirmixtureis259.7℃anditsdecompositionheatis502.5J/g.

Keywords:sodiumchlorate，potassiumferro-thermalstability，STAHSEcyanide，

２０１０年第１０卷第８期