通过酶催化的亚硝酸盐替代作用重新设计爆炸物敏化途径，以提高工艺安全性和环境性能

《Process Safety and Environmental Protection》：Redesigning explosive sensitization pathways via enzyme-catalyzed nitrite replacement for enhanced process safety and environmental performance

　　

Kai-yan Lu|Quan Wang|Ying-jian Cao|Jun-Zhe Wang|Jian-she Xu|Ding-yu Feng|Jia-Bao Zhang|Zheng-jie Wang

摘要

传统的基于亚硝酸盐的乳化炸药敏化方法在工业生产过程中存在显著的安全和环境问题，包括产生有害排放物以及增加热失控或意外爆炸的风险。为了解决这些问题，我们提出了一种酶催化的过氧化氢分解策略，该方法在敏化单元操作过程中从源头上消除了亚硝酸盐及其相关风险。该策略在原位生成氧气微泡，这些微泡作为物理热点，同时形成局部氧化微环境来调节爆轰路径，从而实现有效的敏化效果，而无需引入额外的能量或有害成分。系统评估表明，最佳配方（0.6 wt% H₂O₂）可使爆轰速度达到4701 m/s，总水下爆炸能量达到4.19 MJ/kg，相比使用亚硝酸盐敏化的参考方案分别提高了11.8%和32.1%，显示出显著的性能提升。气体产物分析进一步证实了氧化过程的完整性提高，CO和NO_x的排放量分别减少了30.2%和33.3%，而CO₂和H₂O的产量显著增加。从生命周期的角度来看，这种无亚硝酸盐的敏化方法能够从源头上防止亚硝酸盐相关的污染，提高能源利用效率，并减少爆轰后的排放。这项工作展示了酶催化反应路径工程如何在提高高能材料制造过程中的操作安全性、环境可持续性和爆轰性能方面发挥重要作用。