硝酸胍的分解行为一直是化学领域的重要研究课题。通过深入探索其分解机理，我们可以更好地理解其在爆炸学、化学工程以及安全生产等方面的应用和影响。
背景：
由于其强氧化性质，硝酸胍被归类为危险品5.1类别。在面临明火、摩擦、碰撞或冲击等外部刺激时，硝酸胍有爆炸的危险。其分子式为CH6N4O3，含有硝基活性基团，这使得其性质极其不稳定，可能在无需外界氧气的情况下自行分解，因此增加了在生产、储运和使用过程中的潜在危险性。
举例来说，2012年2月28日，河北克尔化工有限公司发生的重大火灾爆炸事故，即是由于硝酸胍和未反应完全的硝酸铵在受热下急剧分解并引发爆炸，随后又引爆了附近堆放的硝酸胍，导致了二次爆炸。这一事故造成25人死亡、4人失踪、46人受伤，释放的能量相当于6.05吨三硝基甲苯（TNT）。因此，深入研究硝酸胍的热解行为对于安全生产具有重要的实际意义。
1. 理化性质
本品为白色粒状固体，溶于水和乙醇，微溶于丙酮，熔点为214~216℃，在水中的溶解度随温度的上升而增大，20℃时12.5 g/100 g水，80℃时99g/100 g水，在甲醇中溶解度20℃时5.5 g/100 g甲醇，60℃时15.6 g/100 g甲醇。质量标准含量98%MIN。危险特性:强氧化剂，遇明火、受到摩擦、震动、撞击时可发生爆炸，在高温时分解。硝酸胍在什么温度下分解？硝酸胍加热至150℃时分解并爆炸。与硝基化合物和氯酸盐组成的混合物对震动和摩擦敏感并可能爆炸。受高热分解，产生有毒的氮氧化物。
2. 硝酸胍热分解过程
图1为硝酸胍在5、10、15、20 K/min的升温速率下的TG和微商热重(DTG)曲线，表1为硝酸胍的热分解参数。由结果可知，硝酸胍在450～700 K的温度范围内呈一步失重，TG的平均外推起始温度为580.28 K，平均外推终止温度为607.78 K，该阶段为硝酸胍的主要分解阶段，反应速率较大，700 K时平均质量残留率为18.74%。不同升温速率并未改变硝酸胍的热分解过程，但随着升温速率的增大，硝酸胍的分解过程存在滞后效应，即分解的外推起始温度、峰值温度和外推终止温度均向高温方向推移，且最大热解速率增大。
3. 优先考虑分解中的安全性：减轻风险和危害
（1）识别潜在危险和预防措施
硝酸胍分解过程具有爆炸性和有毒烟雾排放的特点，因此可能是一个危险的过程。为确保安全，识别潜在危害并采取预防措施至关重要。首先，了解分解产物——硝酸和氮氧化物，它们都是刺激物，可导致严重的呼吸问题。其次，避免在硝酸胍附近摩擦、撞击或热源，因为这些都可能引发爆炸。
（2）处理和储存的安全协议
采取措施，例如使用指定的防爆容器和温控环境进行储存和处理。在整个分解过程中，安全规程至关重要。人员应穿戴适当的个人防护设备 (PPE)，包括呼吸器、耐化学手套、护目镜和防护服。此外，制定明确的泄漏处理规程，并使用适当的中和剂进行立即控制和清理。只有熟悉硝酸胍安全数据表 (SDS) 的受过培训的专业人员才能处理该材料。
（3）法规遵从性和行业标准
遵守法规和遵守行业标准对于安全分解至关重要。熟悉管理硝酸胍储存、处理和处置的地方、州和联邦法规。此外，遵守美国国家消防协会 (NFPA) 等组织制定的行业标准，这些标准为危险材料的安全处理提供了指导。通过遵循这些指导方针并实施适当的安全协议，可以显著降低与硝酸胍分解相关的风险。
4. 探索硝酸胍分解的实际应用和环境影响
4.1 工业用途
硝酸胍在高温下迅速分解，释放出大量气体。这一特性使其在多种工业应用中具有重要价值：
（1）烟火：快速释放气体可产生强烈爆炸，非常适合制作烟花和特效。
（2）推进剂：在受控环境下，硝酸胍分解可推动火箭和模型飞机，因为气体输出量高。
4.2 环境影响
硝酸胍分解对环境的影响取决于其使用环境：
（1）空气污染：硝酸胍在摩擦、加热或冲击下会爆炸，接触时会点燃有机材料，加热分解时会释放出包括硝酸和氮氧化物在内的有毒蒸汽。燃烧不当也可能产生氮氧化物 (NOx)，从而导致烟雾和酸雨。
（2）土壤和水污染：意外泄漏或不当处置会污染土壤和水，使其被硝酸盐污染。硝酸盐浸出会损害水生生态系统，如果进入饮用水源，还会对人类造成健康问题。
4.3 可持续实践和替代方案
人们越来越关注如何最大限度地减少工业过程对环境的影响。
（1）封闭燃烧系统：在烟火技术中，使用封闭燃烧系统可以捕获和控制氮氧化物，减少空气污染。
（2）改进的燃烧技术：优化推进剂的燃烧过程可以确保完全分解并最大限度地减少氮氧化物的形成。
（3）替代推进剂：正在研究具有类似性能特征的环保推进剂。包括二硝酰胺铵 (ADN) 和一氧化二氮 (N2O)。
5. 结论
通过对硝酸胍分解的深入探索，我们加深了对其化学性质和行为的理解。这不仅有助于我们更好地利用硝酸胍的特性，还能指导我们在工程和安全领域中更有效地管理和控制其应用。随着研究的不断深入，我们相信对硝酸胍分解的认识将会不断完善，为相关领域的进一步发展提供更加坚实的基础。
参考：
[1]杨冉,陈东梁,张东胜,等. 硝酸胍热分解特性及其动力学分析 [J]. 北京化工大学学报(自然科学版), 2021, 48 (03): 1-8. DOI:10.13543/j.bhxbzr.2021.03.001.
[2]王学志. 硝酸胍热失控机理研究[D]. 中国石油大学(华东), 2017.
[3]宋平囡. 认识硝酸胍 防范它爆炸 [J]. 吉林劳动保护, 2012, (03): 44.
[4]https://www.jaydinesh.com/guanidine-nitrate-uses/
[5]https://fscimage.fishersci.com/msds/86078.htm
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