水熱合成反應(yīng)釜（又稱(chēng)消解罐、消化罐、高壓消解罐、水熱釜、壓力溶彈），應(yīng)用于氣相、液相、等離子光譜質(zhì)譜（ICP-MS）、原子吸收和原子熒光等化學(xué)分析方法的樣品前處理，用于食品、地質(zhì)、冶金、環(huán)保、商檢、化工、核工等系統(tǒng)，消解農(nóng)殘、食品、稀土、水產(chǎn)品等有機(jī)物中Pb、Cu、Zn、Fe、Ga、Rb、Hg等重金屬，以及納米材料、化合物合成、晶體生長(zhǎng)等方面。那么水熱合成反應(yīng)釜會(huì)爆炸嗎？剛接觸到水熱法實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，一開(kāi)始都會(huì)有這樣的疑慮和擔(dān)心，對(duì)于這種水熱合成反應(yīng)釜的安全性充滿了懷疑。使用能承受多大的壓力，實(shí)驗(yàn)安不安全，畢竟事關(guān)人身安全問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)安全，近高校實(shí)驗(yàn)室又出了不少安全事故。現(xiàn)就多年從事水熱合成反應(yīng)釜生產(chǎn)制造和銷(xiāo)售過(guò)程中的所見(jiàn)所得，說(shuō)明下水熱合成反應(yīng)釜正常使用是不會(huì)爆炸的。
水熱合成反應(yīng)釜一般有聚四氟乙烯(PTFE)、對(duì)位聚苯(PPL)、鋼襯三種內(nèi)襯或者沒(méi)有內(nèi)襯。聚四氟內(nèi)襯的可以耐溫到200℃，而ppl內(nèi)襯的可以達(dá)到300℃，鋼襯或無(wú)內(nèi)襯的可以做到600℃高溫。在了解了各種材質(zhì)內(nèi)襯高實(shí)驗(yàn)溫度后，水熱反應(yīng)或者溶劑熱反應(yīng)首要就是溶劑的選擇確定，查下實(shí)驗(yàn)用溶劑的飽和蒸氣壓，確定好裝填比例，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中壓力不超過(guò)水熱合成反應(yīng)釜的承受極限。選定溶劑后根據(jù)溫度預(yù)估該溶劑的飽和蒸氣壓，壓力需控制在水熱合成反應(yīng)釜的極限壓力以內(nèi)。一般實(shí)際壓力是和溶劑飽和蒸汽壓接近的，如果壓力比較大，要考慮物料在釜體內(nèi)的裝填比例，減少物料，留足空間，可按照克拉帕隆-克勞休斯方程測(cè)算下實(shí)驗(yàn)壓力。所以選用的溶劑一定要謹(jǐn)慎，實(shí)驗(yàn)過(guò)程會(huì)放熱或產(chǎn)生氣體的反應(yīng)一定要控制好壓力，不能僅憑預(yù)估和經(jīng)驗(yàn)操作，否則極易產(chǎn)生危險(xiǎn)。過(guò)氧化氫（雙氧水）、硝酸和氨水、高錳酸鉀等實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生氣體或放熱的溶劑盡量慎重。如果必須使用，一定需提前預(yù)估罐內(nèi)壓力，選購(gòu)帶壓力表和排氣閥的水熱合成反應(yīng)釜。
水熱合成反應(yīng)釜的安全性，是否會(huì)爆炸和原料的選材也息息相關(guān)，一般可用不銹鋼管材或?qū)嵭陌舨募庸?。不銹鋼管材加工周期短、廢料少，但是管材本身是通過(guò)鋼坯熱軋擠壓和冷拔工藝加工的，強(qiáng)度差，能承受的極限壓力也就小；不銹鋼實(shí)心棒材加工周期長(zhǎng)、廢料多，優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度高，能承受更大的壓力，因?yàn)榘舨氖峭ㄟ^(guò)鋼坯熱軋鍛造而成。上海凌科水熱合成反應(yīng)釜的任何一個(gè)部件都是采用不銹鋼實(shí)心棒材加工，從而保證相同壁厚的釜能承受更大的壓力，實(shí)測(cè)10MPA不會(huì)形變、不會(huì)產(chǎn)生裂紋。之前選購(gòu)水熱合成反應(yīng)釜有個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為不銹鋼外罐越厚越好，誠(chéng)然厚度相差幾倍肯定是越厚越好了，但是相差無(wú)幾的時(shí)候，更關(guān)鍵的因素是原材料的選用。
水熱合成反應(yīng)釜的安全性，是否會(huì)爆炸還和螺紋的加工有關(guān)。目前水熱合成反應(yīng)釜都是靠螺口蓋子擰緊密封，螺紋的螺距大且深可承受更大的壓力，但是對(duì)加工設(shè)備要求更高、加工工時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)。相反螺紋的螺距小而淺的承受的壓力就小，但是加工較容易、加工工時(shí)也短。螺紋加工的好可以讓內(nèi)外螺紋咬合更加緊密，受力均勻，多次使用也能保證平滑。
因?yàn)槊恳粋€(gè)單位的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、條件、要求的不同，比如反應(yīng)物、反應(yīng)物的量、反應(yīng)時(shí)間、溫度、升溫速率等，所以目前水熱合成反應(yīng)釜沒(méi)有嚴(yán)格意義上的使用壽命。但使用時(shí)間長(zhǎng)了，或者長(zhǎng)期大壓強(qiáng)下使用，出現(xiàn)如下情況，建議報(bào)廢，避免發(fā)生安全事故：
1、腐蝕；如果使用多次發(fā)現(xiàn)鋼罐內(nèi)壁或者外壁大部分發(fā)黑發(fā)黃、螺紋口銹蝕、擰緊發(fā)澀等情況時(shí)應(yīng)當(dāng)報(bào)廢，并仔細(xì)檢查同一批次所有的罐子。
注意：長(zhǎng)期不用，保存不當(dāng)都有可能產(chǎn)生上述現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)報(bào)廢。
2、金屬疲勞；金屬的蓋子或者墊片有變形、翹邊、微小的裂紋，此時(shí)應(yīng)當(dāng)立即報(bào)廢該罐，并仔細(xì)檢查同一批次所有的罐子。
水熱合成反應(yīng)釜作為一個(gè)高壓容器，為主要的功能就是提供一個(gè)高壓環(huán)境，而這個(gè)壓力能達(dá)到多少是極限，關(guān)系到整個(gè)實(shí)驗(yàn)安全。目前市場(chǎng)上水熱合成反應(yīng)釜的品質(zhì)參差不齊，需要實(shí)驗(yàn)人員嚴(yán)格篩選，在選擇產(chǎn)品的前提下，合理合規(guī)正常使用是能避免安全事故的。
