Högkoncentration av väteperoxid säkerhetstestning

Väteperoxid med hög koncentration (HTP) har tillämpningar inom rymd- och raketindustrin. På grund av den specifika användningen krävs en mycket hög renhet av produkten. Jakusz SpaceTech Sp. z oo har en produktionslinje som möjliggör produktion av väteperoxid i koncentrationen 98% + med hög renhet, som uppfyller kraven i den restriktiva standarden MIL-PRF-16005F. För närvarande finns väteperoxid tillgängligt på den europeiska marknaden i en koncentration av högst 87%, med renhet som inte uppfyller kraven i standarden. Som en del av ett projekt som genomförts för Europeiska komikerbyrån med titeln: “High Concentration Hydrogen Peroxide Safety Validation Testing”, Jakusz SpaceTech Sp. z oo kommer att vidta åtgärder för att möjliggöra införandet av den producerade väteperoxid av HTP-kvalitet för försäljning och säker transport inom Europa. Projektet innefattar en analys av transportlagstiftningen, på grundval av vilken produkten klassificeras och transportförpackningscertifieras. Nästa steg kommer att vara att utveckla analysmetoder för att karakterisera den kemiska sammansättningen av den producerade HTP.

Väteperoxid är en relativt stabil substans men endast under tillståndet med hög renhet och stabilisering med lämpliga föreningar. Små mängder föroreningar kan inducera HTP-nedbrytning till vatten och syre. Därför måste särskild renhet och försiktighet iakttas under produktionsprocessen. För att undvika överdriven sönderdelning och följaktligen en minskning av väteperoxidkoncentrationen, både under transport och lagring, tillsätts lämpliga stabilisatorer till lösningen. Fastän tillsatsen av stabilisatorer är nödvändig för att bibehålla den önskade stabiliteten hos väteperoxid, kan deras mängd inte överskridas av två skäl. För det första, över ett visst optimalt, kan en minskning av HTP-stabiliteten observeras och för det andra, och detta är viktigt i fallet med raketmotorer, eventuella ytterligare ämnen kan avsättas på katalysatorn och orsaka deaktivering. Med hänsyn till dessa förutsättningar kommer projektet att försöka utveckla en optimal sammansättning av stabilisatorblandning som säkerställer hög stabilitet av väteperoxid.

Nästa steg blir att utföra en serie analytiska tester för att bestämma produktens kemiska sammansättning och verifiera överensstämmelse med standard MIL-PRF-16005F. Standarden specificerar det erforderliga innehållet i de olika komponenterna: anjoner (klorider, fosfater, sulfater, nitrater), metaller, ammoniumjon, totalt organiskt kol (TOC) och torr resthalt efter avdunstning av lösningen. Eftersom högkoncentrerad väteperoxid är mycket oxiderande och frätande är direktanalys i vissa fall inte möjlig. De erhållna resultaten kan störas och mätutrustningen kan skadas. Av denna anledning kommer det att bli nödvändigt att utveckla provberedningsförfaranden för analys och testförfaranden som är tillämpliga på högkoncentrerade väteperoxidlösningar. För varje typ av analys kommer dessutom verifiering av metodens repeterbarhet att utföras genom att utföra femfaldiga mätningar. För att uppnå målet att analysera anjoner i väteperoxidlösningar kommer forskningen att baseras på jonkromatografitekniken. Det kommer att bli utmanande att utsätta prover för denna analys eftersom de absolut inte kan innehålla väteperoxid. Analytiska studier av metallinnehåll kommer att jämföras på grundval av två olika provberedningsmetoder samt två analytiska tekniker - induktivt kopplat plasma-atomemissionsspektrometri (ICP-OES) och induktivt kopplat plasmamasspektrometri (ICP-MS).

Förutom de ovannämnda analytiska studierna kommer projektets omfattning att inkludera utveckling av procedurer för mätning av fysikalisk-kemiska egenskaper såsom koncentration, pH, totalt upplösta fasta ämnen (TDS) och konduktivitet. Vidare kommer koncentrationen att jämföras med två metoder (beräkning baserad på uppmätt densitet och den klassiska titreringsmetoden för väteperoxidbestämning med kaliumpermanganat).

I nästa steg av projektet kommer väteperoxid 98% + att klassificeras under det europeiska avtalet om internationell transport av farligt gods på väg (ADR). Under tester som undersöker explosiva egenskaper (klass 1 enligt ADR) kommer det att verifieras om HTP visar känslighet för chockvåg och effekten av uppvärmnings- och antändningstest under tätt förslutning. Dessutom kommer oxidations- och frätande egenskaper hos HTP att verifieras, liksom dess sönderdelningstemperatur.

Det sista steget i projektet är certifieringen av förpackningar för transport av 98% + väteperoxid. För detta ändamål kommer en materialkompatibilitetsbedömning av 5L och 30L kapslar av HDPE att utföras. En serie kapslar kommer att kryddas i kontakt med HTP i 6 månader. Effekten av kontakt med HDPE på väteperoxid kommer att undersökas genom omanalys av den kemiska sammansättningen av lösningen. Samtidigt kommer certifieringsorganet att utföra en serie tester för att verifiera kapslarnas motstånd mot mekaniska stimuli som uppstår under transport.