化学氧��激光器中 BHP溶液的稳定性

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    BHP(basic hydrogen peroxide)溶液是碱性过氧化氢溶液的简称,由过氧化氢和强碱(KOH或NaOH)制备而成的不稳定粘性溶液(H2O2 + OH O2H+ H2O)。与氯气发生化学反应,产生化学氧碘激光器(COIL)的能源给体O2(1△)。因此,BHP溶液作为COIL的主要燃料,稳定性是激光器输出功率稳定的关键之一。BHP的化学不稳定性表现在:BHP溶液中存在大量泡沫,当氯气及载气流经单重态氧发生器时,就会夹带大量的液体进入光腔,导致实验失败。
 


    由化学动力学分析影响BHP溶液稳定的因素(温度、催化剂等),得出BHP溶液稳定的主要因素是溶液温度,指出过氧氢根离子 (O2H)和过氧化氢的分解(H2O2→H2O + O2↑ ,O2H→2OH+ O2↑)是导致BHP溶液不稳定的原因,即过氧氢根离子和过氧化氢的浓度变化能反映BHP溶液的稳定性。利用化学平衡原理对BHP溶液中的过氧氢根离子(O2H)和过氧化氢的浓度进行了计算,并开启低温恒温槽,设定配制温度。当恒温槽达到恒温时,清洗和干燥溶液冷冻杯,加入已知体积的过氧化氢,待溶液温度恒定后,再缓慢加入事先配制好的50% KOH溶液,用玻棒搅拌,进液速度使溶液温度恒定在事先设定的溶液配制温度左右,配制BHP溶液。
 


    采用化学滴定法测量实验浓度。(总碱分析:向干燥洁净的具塞锥形瓶加入50mL去离子水,再加入BHP溶液0.50mL,振荡均匀后,加入指示剂酚酞2d,以0.05mol/L的H2SO4标准溶液滴定,溶液由红色变为无色为滴定终点,记录滴定所消耗体积,平行测定3次。总过氧化物的分析:向干燥洁净的具塞锥形瓶加入H2SO4(8+92)溶液50ml,再加入BHP溶液100mL,振荡均匀后,以0.02 mol/L KMnO4 标准溶液滴定,溶液由无色变为粉色,并在30s内不消失即为终点,记录滴定所消耗体积,平行测定3次。H2O2的浓度为总过氧化物的浓度减去总碱的浓度)。


讨论了BHP溶液在不同配制温度、保存条件下的稳定性变化(过氧氢根离子和过氧化氢的浓度变化),结果显示:BHP溶液在-10~ -14℃大气配制,过氧氢根离子和过氧化氢的测量浓度与理论浓度基本一致,BHP溶液保存48h后,其稳定性没有变化,溶液的凝固对其稳定性也无明显的影响,可以将BHP溶液在低于其冰点的温度下保存。粘度是BHP溶液重要的理化参数,其大小直接影响着溶液的泡沫特性,试验表明粘度随溶液温度降低而急剧增大。