NH₄H₂PO₄/沸石复合粉体对甲烷-空气预混气体爆炸特性的影响

摘要

为获取新型高效、经济的粉体抑爆材料，以天然沸石为载体，对其进行改性处理，并采用溶液沉积法制备沸石质量分数不同的NH₄H₂PO₄/沸石复合粉体.利用20 L球形爆炸容器系统，测试复合粉体对甲烷-空气预混气体爆炸特性的影响.结果表明，NH₄H₂PO₄成功以纳米形态高度分散于沸石表面.其中，粉体质量浓度为0.1 g·L^-1、沸石质量分数为45%的复合粉体协同抑制效果最显著，可使甲烷体积分数为9.5%的预混气体最大爆炸压力、最大升压速率分别降至0.481 MPa和10.936 MPa·s^-1,峰值时间延迟423.6 ms.机理分析表明，沸石通过物理吸热、稀释和屏障效应等方式发挥作用，NH₄H₂PO₄热分解产生的NH₃、 PO·等能有效捕获关键自由基H·和OH·,二者通过“物理-化学”协同作用实现对甲烷爆炸链式反应的多靶点抑制.

关键词

甲烷预混气体 / 爆炸特性 / 沸石 / 复合粉体 / 协同抑爆 / 自由基抑制

基金资助

福建省自然科学基金资助项目（2025J01493）