碳氫和有機硅表面活性劑復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的泡沫滅火技術。自20世紀被發(fā)明以來,一直被廣泛用于油田、油庫、艦船、機場等易燃液體火災高發(fā)的場所。近年來,傳統(tǒng)AFFF的核心組分——氟碳表面活性劑,被證實存在嚴重的生態(tài)破壞性,導致傳統(tǒng)AFFF使用受到嚴格的限制,這一問題成為國際相關領域研究者研究的熱點問題。當前,生產商已停止生產長鏈氟碳表面活性劑,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)境友好性并沒有足夠的保證。開發(fā)無氟環(huán)保型泡沫滅火劑具有重要意義。本文立足于利用碳氫和有機硅表面活性劑復配體系取代傳統(tǒng)AFFF中的氟碳表面活性劑,開發(fā)適用于易燃液體火災的環(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致的生態(tài)問題。
　　首先,本文通過文獻調研,篩選出不同離子型的碳氫表面活性劑和具有較高表面活性的有機硅表面活性劑,并對其表面活性和泡沫性能進行評估。將不

3、同結構的有機硅表面活性劑分別與陰離子、陽離子及非離子碳氫表面活性劑進行兩兩復配,對復配體系水溶液性能及泡沫性能開展深入研究。研究發(fā)現,本研究所用到的有機硅和碳氫表面活性劑復配體系的表面活性和泡沫性能均產生了協同增效作用。有機硅表面活性劑的加入會導致碳氫表面活性劑水溶液表面張力顯著降低,碳氫和有機硅表面活性劑復配體系比兩種表面活性劑單獨存在時呈現出更高的起泡性和泡沫穩(wěn)定性。研究表明,碳氫和有機硅表面活性劑復配體系具備作為泡沫滅火劑起泡劑的

4、潛在可能。
　　其次,對泡沫穩(wěn)定劑進行全面的調研、分析和歸類,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。研究結果表明,羧甲基纖維素和黃原膠均可以增強AFFF的穩(wěn)定性,且羧甲基纖維素和黃原膠含量的增加會進一步提升AFFF穩(wěn)定性。然而三乙醇胺和十二醇并不會增強泡沫的穩(wěn)定性,相反三乙醇胺和十二醇濃度的增加會導致AFFF的穩(wěn)

5、定性下降。黃原膠在AFFF中濃度升高導致泡沫鋪展性下降。研究發(fā)現,泡沫穩(wěn)定性過高或過低均不利于滅火,泡沫穩(wěn)定性太差導致隔絕燃料蒸汽的能力下降,而泡沫太穩(wěn)定導致析液較慢,雖然泡沫層隔絕空氣的能力增強,但不利于成膜;同時穩(wěn)定性的增強是通過增加溶液的粘度實現的,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,基于碳氫和有機硅表面活性劑二元復配體系的研究結果以及高效穩(wěn)泡劑的研究結果,確定了無氟泡沫滅火劑配方中各

6、主要組分及各組分的濃度,研究了無氟泡沫的析液性能和泡沫鋪展性能,同時對不同發(fā)泡倍數下各有機硅表面活性劑對無氟泡沫的析液和泡沫鋪展也進行了深入研究;此外,針對不同泡沫流量和不同的發(fā)泡倍數對無氟泡沫和水成膜泡沫在庚烷表面的鋪展進行了深入的研究和分析。根據泡沫析液特性和泡沫鋪展特性研究結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展了滅火及抗燒性能測試試驗。研究結果表明,本論文所合成的無氟泡沫的穩(wěn)定性遠高于AFFF的泡沫穩(wěn)定性;發(fā)泡