碳?xì)浜陀袡C(jī)硅表面活性劑復(fù)配體系為基劑的泡沫滅火劑研究.pdf

1、水成膜泡沫滅火劑(Aqueous film-forming foam,AFFF)是一種能夠快速撲滅易燃液體火災(zāi)的泡沫滅火技術(shù)。自20世紀(jì)被發(fā)明以來(lái),一直被廣泛用于油田、油庫(kù)、艦船、機(jī)場(chǎng)等易燃液體火災(zāi)高發(fā)的場(chǎng)所。近年來(lái),傳統(tǒng)AFFF的核心組分——氟碳表面活性劑,被證實(shí)存在嚴(yán)重的生態(tài)破壞性,導(dǎo)致傳統(tǒng)AFFF使用受到嚴(yán)格的限制,這一問(wèn)題成為國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域研究者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。當(dāng)前,生產(chǎn)商已停止生產(chǎn)長(zhǎng)鏈氟碳表面活性劑,并合成了短鏈氟碳表面活性劑用

2、以研制AFFF。然而,短鏈氟碳表面活性劑是否具有環(huán)境友好性并沒(méi)有足夠的保證。開(kāi)發(fā)無(wú)氟環(huán)保型泡沫滅火劑具有重要意義。本文立足于利用碳?xì)浜陀袡C(jī)硅表面活性劑復(fù)配體系取代傳統(tǒng)AFFF中的氟碳表面活性劑,開(kāi)發(fā)適用于易燃液體火災(zāi)的環(huán)保型泡沫滅火劑,從而從根本上解決傳統(tǒng)AFFF中氟碳表面活性劑導(dǎo)致的生態(tài)問(wèn)題。
　　首先,本文通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研,篩選出不同離子型的碳?xì)浔砻婊钚詣┖途哂休^高表面活性的有機(jī)硅表面活性劑,并對(duì)其表面活性和泡沫性能進(jìn)行評(píng)估。將不

3、同結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅表面活性劑分別與陰離子、陽(yáng)離子及非離子碳?xì)浔砻婊钚詣┻M(jìn)行兩兩復(fù)配,對(duì)復(fù)配體系水溶液性能及泡沫性能開(kāi)展深入研究。研究發(fā)現(xiàn),本研究所用到的有機(jī)硅和碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配體系的表面活性和泡沫性能均產(chǎn)生了協(xié)同增效作用。有機(jī)硅表面活性劑的加入會(huì)導(dǎo)致碳?xì)浔砻婊钚詣┧芤罕砻鎻埩︼@著降低,碳?xì)浜陀袡C(jī)硅表面活性劑復(fù)配體系比兩種表面活性劑單獨(dú)存在時(shí)呈現(xiàn)出更高的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。研究表明,碳?xì)浜陀袡C(jī)硅表面活性劑復(fù)配體系具備作為泡沫滅火劑起泡劑的

4、潛在可能。
　　其次,對(duì)泡沫穩(wěn)定劑進(jìn)行全面的調(diào)研、分析和歸類(lèi),選擇出羧甲基纖維素、黃原膠、三乙醇胺和十二醇等四種典型的泡沫穩(wěn)定劑。研究了這四種典型泡沫穩(wěn)定劑對(duì)AFFF水溶液性能、析液特性、鋪展性能、滅火及抗燒性能的影響。研究結(jié)果表明,羧甲基纖維素和黃原膠均可以增強(qiáng)AFFF的穩(wěn)定性,且羧甲基纖維素和黃原膠含量的增加會(huì)進(jìn)一步提升AFFF穩(wěn)定性。然而三乙醇胺和十二醇并不會(huì)增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性,相反三乙醇胺和十二醇濃度的增加會(huì)導(dǎo)致AFFF的穩(wěn)

5、定性下降。黃原膠在AFFF中濃度升高導(dǎo)致泡沫鋪展性下降。研究發(fā)現(xiàn),泡沫穩(wěn)定性過(guò)高或過(guò)低均不利于滅火,泡沫穩(wěn)定性太差導(dǎo)致隔絕燃料蒸汽的能力下降,而泡沫太穩(wěn)定導(dǎo)致析液較慢,雖然泡沫層隔絕空氣的能力增強(qiáng),但不利于成膜;同時(shí)穩(wěn)定性的增強(qiáng)是通過(guò)增加溶液的粘度實(shí)現(xiàn)的,粘度的增加不利于鋪展。更高的泡沫穩(wěn)定性有助于獲得更好的抗燒性能。
　　最后,基于碳?xì)浜陀袡C(jī)硅表面活性劑二元復(fù)配體系的研究結(jié)果以及高效穩(wěn)泡劑的研究結(jié)果,確定了無(wú)氟泡沫滅火劑配方中各

6、主要組分及各組分的濃度,研究了無(wú)氟泡沫的析液性能和泡沫鋪展性能,同時(shí)對(duì)不同發(fā)泡倍數(shù)下各有機(jī)硅表面活性劑對(duì)無(wú)氟泡沫的析液和泡沫鋪展也進(jìn)行了深入研究;此外,針對(duì)不同泡沫流量和不同的發(fā)泡倍數(shù)對(duì)無(wú)氟泡沫和水成膜泡沫在庚烷表面的鋪展進(jìn)行了深入的研究和分析。根據(jù)泡沫析液特性和泡沫鋪展特性研究結(jié)果篩選出具有良好泡沫析液特性和泡沫鋪展特性的泡沫配方開(kāi)展了滅火及抗燒性能測(cè)試試驗(yàn)。研究結(jié)果表明,本論文所合成的無(wú)氟泡沫的穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于AFFF的泡沫穩(wěn)定性;發(fā)泡