-
10 2026.04
阅讀:
多組分可燃液體闪點特性研究
闪(shan)點是(shi)指在一定条件下，運用某一種(zhong)火(huo)源使液體產生汽化然后着火時的最低温度，其對於可燃(ran)、易燃液體的(de)生產、储存、運輸和(he)使用都有着十(shi)分重要的意義[1-3]。目前，在實际(ji)的生產和生活中，許許多多不同行業經常使用的可燃、易燃(ran)液體大多都是經過混合后(hou)的可燃、易(yi)燃液體，这些混合后的液體其闪點會随着(zhe)它們的組成和配比的不同而不(bu)断发生變化，这(zhe)樣便导致我們很难从各類文献上查到它們對應的闪點，所以这就需要通過實驗儀器(qi)測試來(lai)获得結果，但是儀器測試一般无法在比较宽的範围内(nei)應用(yong)，所以對(dui)多元混合液體闪點變化規律的研究就變得更(geng)加重要，同時對於實际生產和(he)生活也有着十分重要的意義[4-7]。目前的工作主要针對乙醇、正丁醇和己醇这三種醇混(hun)合液體，利用闭盃儀器測試出混(hun)合液體的闪點，通過觀(guan)察實驗(yan)現象以及實驗数據結果，总結出醇類液體闪點的變化趨勢，从而推出部分可燃液體(ti)以(yi)及混合液體的闪點的變化趨勢。
1 實驗
1.1 實驗材(cai)料。用於多組分(fen)可燃液體闪點特性研究的液體化學品選(xuan)用乙醇、正丁醇、己醇（國药集團化學試剂(ji)有限公司）。
1.2 實驗設備。闪點測試選用的實驗儀器為電脑(nao)闭口闪(shan)點測定儀（TDB-6A型，中國吉林市天宇儀器儀表廠）。
2 結果與討论
混合溶液的闪點與各組分液(ye)體的闪(shan)點有關，並(bing)且随着各組(zu)分配比的變化而變化。觀察混合液體實际的闪點變化曲(qu)線的趨勢與特征，总結(jie)出估算經驗公式(shi)。通(tong)過實驗驗證该公式(shi)適用於二、三、四元混合液體以及其他混合液體的闪(shan)點計(ji)，该公式如下：
式中，V表(biao)示混合液體中各組分的體(ti)积分数；T表(biao)示各組分的闪點，單位為℃；T混表示混(hun)合液體的闪點，單位為℃。將混合液體不同的比例及闪點数值代入公式中，求得闪點的(de)計算值，然后與實驗值相比较(jiao)。
圖1為乙醇與正丁醇混合(he)溶液的闪點随體积分数變化曲線(xian)圖。从圖1可以看出，正丁醇的(de)含量增(zeng)多，則混合液體的闪點升高，反(fan)之，乙醇的含量增多，混合液體的闪點降低。正丁醇的體(ti)积分数(shu)在60%之前(qian)，混合液體的闪點變化不大，有增高的趨勢，但是(shi)不明顯；当正丁醇的(de)體积分数達到(dao)60%以(yi)后，混(hun)合液體闪點升高變得更加明(ming)顯。从圖1可以看出實驗值(zhi)與計算值得變化趨勢基本相(xiang)同。
从圖1可以看出当正丁醇的(de)體积分数在0-60%之間，因為是兩種液體混合，則乙醇的體积分数在100%-40%之間時，出現了恒闪(shan)點現象，在兩種可燃液(ye)體混(hun)合時，闪點的變化會出現恒闪點行為，即為圖中所看到的，在正丁醇的體积分数在0-60%的(de)情况下，混合液體的闪點基(ji)本保持在一個範围没有太大的變化，这種現象就叫做恒闪點現象。乙醇與正丁醇它們之(zhi)間都(dou)有範德華力和氢键，由於乙醇分子與乙醇分子、乙醇分子與正丁(ding)醇分子、正丁醇(chun)分子與(yu)正丁醇分子之間都存在氢键，所以不考虑氢键作用力大小(xiao)的影響(xiang)；而範德(de)華力受分(fen)子的相對分子質量大小的影響，正丁醇的相對分(fen)子質量(liang)要大於乙醇的相對分子質量，分(fen)子間的作用力越小就(jiu)越容易蒸发，所以乙醇更(geng)容易(yi)蒸发，在形成蒸汽的時候要有很(hen)大的範德華力將分子(zi)和分子分開，所以正丁醇分子間的作用力相對要大，混合液體中乙醇更加容易汽化，从而导致乙醇蒸汽(qi)的比例大，最終使得混合液體的(de)闪點在乙醇體积分数為40%-100%時几乎(hu)保持平稳，並且接近乙醇的闪點(dian)。
圖1 乙醇與正丁醇混合(he)溶液的闪點随體积分数變化曲線(xian)圖
圖2是乙醇與己醇混合溶液的闪點随體(ti)积分数(shu)變化曲線圖。从圖2可以看出，己醇的含(han)量增多，則混合液體的闪點升高，反(fan)之，乙醇的含量增多，混合液體的闪點降低。己醇的體(ti)积分数在50%之前(qian)，混合液體的闪點變化不大；当己醇的體积分数達到50%以(yi)后，混(hun)合液體闪點升高變得更加明(ming)顯。从圖2可以看出，闪(shan)點的(de)實驗值與計算值得變化趨勢基本相同。
圖2 乙醇與己醇混合溶液的闪點随(sui)體积分数變化曲(qu)線圖
从圖2可以(yi)看出当己醇(chun)的體积分数在0-50%之間，因為是兩種液體混合，則乙醇的體积分数在100%-50%之間時，出現了恒闪(shan)點現象。乙醇與己醇它們之間(jian)都有範德華力和氢(qing)键，由於乙醇分子與乙醇分子、乙醇分(fen)子與己醇分子、己醇分子與己醇分子之間都存在(zai)氢键，所(suo)以不考虑氢键的作用力大(da)小的影響，而範德(de)華力受分(fen)子的相對分子質量大小的影響，己醇的相對分(fen)子質量(liang)要大於乙醇的相對分子質量，分(fen)子間的作用力越小就(jiu)越容易蒸发，所以乙醇更(geng)容易(yi)蒸发，在形成蒸汽的時候要有很(hen)大的範德華力將分子(zi)和分子分開，所混合液(ye)體(ti)中乙醇更加容易汽化，从而导致乙醇的蒸汽比例大，最終使得混合液體的(de)闪點在乙醇體积分数為50%-100%時几乎(hu)保持平稳，並且接近乙醇的闪點(dian)。
圖3 正丁醇(chun)與己醇混合溶液的闪點随體积分数變化(hua)曲線圖
圖3是正丁醇(chun)與己醇混合溶液(ye)的闪點随體积分数變化曲線圖。从圖3可以看出，己醇的含(han)量增多，則混合液體的闪點升高，反(fan)之，正丁醇的(de)含量增(zeng)多，混合液體的闪點降低。己醇的體(ti)积分数在60%之前(qian)，混合液體的闪點變化不大；当己醇的體积分数達到60%以(yi)后，混(hun)合液體闪點升高變得更加明(ming)顯。从圖3可以看出，闪(shan)點的(de)實驗值與計算值得變化趨勢基本相同，但是可以明(ming)顯的看出闪點(dian)的實驗值得波動很大。从圖3可以(yi)看出当己醇(chun)的體积分数在30%-60%之間，出現了恒闪(shan)點現象。此(ci)外(wai)，由於己(ji)醇的相對分子質量要大於正丁醇的相對分子質量，所以正丁醇更容易蒸(zheng)发(fa)，最終(zhong)使(shi)得混合液體的闪點在正丁醇體积分数為30%-60%時几乎(hu)保持平稳，並且(qie)接(jie)近正丁醇的闪點。
圖4 乙醇、正丁醇、己醇混合(he)溶液的闪(shan)點
从圖4可以看出，三元可燃液體進行混合，在乙醇的體积分数不断(duan)增多的(de)過程中，混合液(ye)體(ti)的闪點也随之下降，並且越來(lai)越靠近乙醇的闪點。由前三組(zu)的(de)實驗經驗总結可以得出，乙醇的相對分子(zi)質量最(zui)小，則分(fen)子間的範德華力(li)就越小，所以当混(hun)合液體中乙醇增多時(shi)，即闪點低的液體增多時(shi)，混合液體的闪點也降低。
此(ci)外(wai)，无论是乙醇與正丁醇(chun)的混合溶液還是乙醇與己醇的混合(he)溶液，最后測得的闪點實驗值(zhi)，都呈現出(chu)遞减的(de)状態，乙醇與己醇混合溶液的闪點下降得要快一些(xie)，乙醇為兩種溶液(ye)的公(gong)共液體，兩種溶液中不同的是正丁醇與(yu)己醇，正丁醇與己醇(chun)的結構式分別為：CH3-CH2-CH2-CH2-OH,CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-OH；兩者(zhe)都含(han)有羟基，正丁醇有4個C，己醇有6個C，正(zheng)丁醇的碳鏈要(yao)比己醇的短一些，可见在含有同種官能團的(de)情况下，碳鏈越长則闪點越高，都為醇(chun)類。由此也可以(yi)推出(chu)，在醇類中，含碳量越高，則闪點也就越高。另外，己醇的(de)相對分子質量為102.18，而正丁醇的相對分(fen)子質量(liang)為74.12，己醇的相對分子質量大(da)於(yu)正丁醇的相對分子質量，有此也可也看出，同類物質，相對分子質(zhi)量(liang)越大，則(ze)其闪點也就越高。相同的(de)規律也同樣適(shi)用於三種樣品的其他混合液。
3 結论
本次實驗通過采用乙醇(chun)、正丁醇、己(ji)醇三種可燃(ran)液體按照不同的比例進行混合，利用電脑闭口(kou)闪點測試儀測試純組(zu)分以及混合液體的闪點值，通過觀察(cha)實驗結果得出實驗結(jie)论。
3.1当兩種(zhong)醇互相混(hun)合時，混合液體中，闪點高與(yu)闪點低的液體相(xiang)混合，闪點低的液體含量增加則闪點降低；反(fan)之，闪點高的液體增加則闪點升高。理论上，混合液體的闪點應在这兩種(zhong)純組(zu)分的物質的闪點值之間。
3.2当三種醇混合時，在闪點低的液體不断增(zeng)加的過(guo)程中，混合液體的闪點也會随之不(bu)断降低(di)，越(yue)來越靠近低(di)闪點的液體；反(fan)之，如果高闪(shan)點的液體增加，則混合液體的(de)闪點也會随(sui)着增加。
3.3在兩種可燃液(ye)體混(hun)合時，闪點的變化會出現恒闪點行為。混合液體中相(xiang)對分子質量小的物質越多，則混合液體的闪點越低；反(fan)之，相對分子質量大的物(wu)質越多，則(ze)混合液體的闪點越高。
3.4闪點的大小也受碳鏈长短的影響，碳鏈越长，則液體的闪點越高，含有这樣的組分(fen)越(yue)多，混(hun)合液體的闪點(dian)也就越高，反(fan)之，碳(tan)鏈越短，則液(ye)體的闪(shan)點越低，含有这樣的組分(fen)越(yue)多，混合液體的闪點也就越低。
通過實驗研究发現的醇類液體闪點的變化規律，从(cong)而也可以推測出一部分可燃液體及混合液體的變化(hua)規律，為危险(xian)化學品的(de)生產、運輸、储存、使用等各個方面起到了降低火(huo)災危险性(xing)的作用。