氟氣的應(yīng)用及使用安全
(一)同位素分離
單質(zhì)氟的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用最有力的推動(dòng)因素當(dāng)屬鈾同位素分離,這是氟的最主要用途。從天然鈾分離出鈾235同位素是原子能工業(yè)的基礎(chǔ),六氟化鈾是鈾235同位素分離的關(guān)鍵材料,而六氟鈾的生產(chǎn)技術(shù)至今還只能使用單質(zhì)氟作為氟化劑。
第二次世界大戰(zhàn)后,各國(guó)對(duì)核燃料的需求迅速增加,使氟的生產(chǎn)得到快速增長(zhǎng)。
(二)火箭推進(jìn)劑的氧化劑
隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展,人類探太空的活動(dòng)日益頻繁,火箭作為太空飛行器的運(yùn)載工具起著不可或缺的重要作用?;鸺招枰?jiǎng)恿?,該?dòng)力來自推進(jìn)劑的燃燒,單質(zhì)氟作為最強(qiáng)的氧化劑在推進(jìn)的燃燒過程中起助燃作用。
(三)用于化學(xué)制備
1、合成具有特殊用途的氟化劑
利用單質(zhì)氟與幾乎所有單質(zhì)都可發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì),可制成多種具有不同用途的氟化劑。如三氟化氯、五氟化氯、三氟化溴、五氟化碘、三氟化鈷、五氟化銻、二氟化銀、三氟化硼、三氟化砷、大氟化砷等,這些氟化劑比單質(zhì)氟溫和,可用于許多需要控制氟化程度的有機(jī)和無機(jī)氟化物的制備。
2、生產(chǎn)六氟化硫氣體
單質(zhì)氟與單質(zhì)硫反應(yīng)得到六氟化硫,六氟化硫具有良好的耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性,非常高的電絕緣性,廣泛用做高壓電器和電子設(shè)備上的滅弧介質(zhì)。
3、制備有機(jī)氟化物
用氟對(duì)烴類進(jìn)行徹底氟化制成的全氟油或全氟脂,是核燃料生產(chǎn)中關(guān)鍵的材料。使用氮?dú)庀♂尩姆鷼猓刂品磻?yīng)可制得許多含氟有機(jī)物,如六氟乙烷、八氟丙烷及其他醫(yī)藥和農(nóng)藥是間體、制冷劑、氟塑料、等離子蝕劑等。
4、生產(chǎn)三氟化氮
氟氣與含氮化合物如NH3、NH4F、xHF、(NH4)3AIF6等在一定條件下反應(yīng),可生成三氟化劑。三氟化氮所具有的特殊物理化學(xué)性質(zhì),使得其可作為火箭推進(jìn)劑、半導(dǎo)體芯片制造過程刻蝕劑及清洗劑。
(四)制備氟化石墨
這是一類非化學(xué)計(jì)量組成的固體氟碳化合物、可由石墨或炭直接氟化制得。氟化石墨是優(yōu)良的固體潤(rùn)滑劑和制造高能蓄電池的陰極材料。
(五)制備氟化瀝青
受有機(jī)物氟化和氟化石墨研究的啟發(fā),研究人員開始了瀝青氟化改性的研究。瀝青氟化后被賦予許多新的特殊,部分性質(zhì)優(yōu)于相關(guān)有機(jī)氟化物,它具有比聚四氟乙烯還低的表面能,是優(yōu)良的疏水、抗油材料,并保持了瀝青的可軟化性和在相半溶劑中的可溶性,這為其規(guī)模利用提供了必要的可加工性,是一種極有開發(fā)和利用價(jià)值的產(chǎn)品。
(六)聚合物的表面氟化
以低濃度的氟-氮混合氣代替空氣制聚烯烴塑料容器,這樣得出的制品內(nèi)壁形成一層氟碳化合物膜,對(duì)有機(jī)溶劑的透過率可大大隆低,可用做機(jī)動(dòng)車油箱、香精香料包裝容器及強(qiáng)腐蝕化學(xué)品的包裝容器。
(七)準(zhǔn)分子激光器的工作介質(zhì)
氟與惰性氣體氬、氪等的混合氣可用做準(zhǔn)分子激光器的工作介質(zhì),這種激光器可用于近視眼治療,目前已在各在醫(yī)院推廣應(yīng)用。
(八)用做半導(dǎo)體制造工藝中CVD腔室的清洗
因?yàn)榉鷼獠粫?huì)造成溫室效應(yīng),以用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)氟氣的方法替代氟化物或瓶裝氟氣來清洗CVD反應(yīng)腔室,在半導(dǎo)體領(lǐng)域極具市場(chǎng)潛力。以氟氣為主的清除方式,不會(huì)造成在清除化學(xué)沉積器腔體時(shí)排放出的氟化合物,同時(shí)產(chǎn)生氟氣也很方便,這就使得氟氣在新一代清除物質(zhì)的選用上,引起廣泛注意。以前氟氣經(jīng)由高壓鋼瓶運(yùn)送到使用現(xiàn)場(chǎng),由于成本、處理和安全的問題而未能得到推廣?,F(xiàn)場(chǎng)氟氣發(fā)生器以低壓方式產(chǎn)生氟氣,可以解決安全和穩(wěn)定供應(yīng)問題,為半導(dǎo)體業(yè)界提供了一種可行的替代方案。
安全使用
由于氟是高毒性的元素,對(duì)眼睛和呼吸道黏膜有強(qiáng)烈的腐蝕作用。因此,操作人員在使用裝有氟氣的設(shè)備時(shí),應(yīng)穿戴好氯丁橡膠制的手套、外衣和靴子,以及用高度氟化的聚合物做成的透明面罩,同時(shí),車間應(yīng)有良好的通風(fēng)系統(tǒng)。
泄漏處理:迅速撤離泄漏污染區(qū),人員至上風(fēng)處,并立即隔離,嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給式正壓呼吸器,穿防毒服。從上風(fēng)處進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng),加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋、溶解。構(gòu)筑圍堤或挖坑收容產(chǎn)生的大量廢水。如有可能,將殘余氣或漏出氣用排風(fēng)機(jī)送至水洗塔或與塔相連的通風(fēng)櫥內(nèi)。漏氣容器要妥善處理,修復(fù),檢驗(yàn)后再用。若泄漏來自用戶系統(tǒng),應(yīng)關(guān)掉鋼瓶閥門,在修復(fù)前一定要泄壓并用惰性吹掃,尾氣經(jīng)過解毒后用大量空氣稀釋排空。
泄漏事故中的疏散距離
在危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故中,必須及時(shí)做好周圍人員及居民的緊急疏散工作。
疏散距離分為二種:緊急隔離帶是以緊急隔離為半徑的圓,非事故處理人員不得入內(nèi);下風(fēng)向疏散距離是指必須采取保護(hù)措施的范圍,即該范圍內(nèi)的居民處于有害接觸的危險(xiǎn)之中,可以采取撤離、密閉住所窗戶等有效措施,并保持通訊暢通以聽從指揮。由于夜間氣象條件對(duì)毒氣云的混合作用要比白天來得小,毒氣云不易散開,因而下風(fēng)疏散距離相對(duì)比白天的遠(yuǎn)。夜間和白天的區(qū)分以太陽升起和降落為準(zhǔn)。