Комбинированное огнетушащее средство на основе микроэмульсий вода-пав-галогеноуглеводород

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано при производстве огнетушащих средств. Предлагается огнегасящий микроэмульсионный состав на основе воды, поверхностно-активных веществ и галогеноуглеводорода. Технический результат заключается в получении комбинированного огнетушащего действия, при котором к охлаждающему действию воды добавляется ингибирование горения галогеноуглеводородом. Из чего следует снижение себестоимости и повышение эксплуатационных свойств конечного продукта; микрокапельная структура микроэмульсий способствует усилению огнетушащего действия, оказываемого водой за счет ее дробления при испарении микрокапель низкокипящего галогеноуглеводорода вблизи пламени. 2 табл.

 

Изобретение (относится к огнегасящему составу комбинированного действия на основе воды и хладона, применяемым при тушении пожаров и возгораний веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях.

Несмотря на многообразие существующих отечественных и зарубежных огнетушащих средств, актуальным остается вопрос создания и последующего внедрения принципиально новых огнетушащих веществ, которые способны не только эффективно ликвидировать горение, но и защитить организм человека от воздействия опасных факторов пожара. Поэтому является актуальной разработка комбинированного огнетушащего состава, механизм прекращения горения которым включает комбинацию нескольких огнетушащих эффектов: химическое торможение процесса горения и охлаждение зоны горения, создаваемых компонентами, содержащимися в рецептуре.

Из литературных источников известно, что хладоны и вода обладают чрезвычайно низкой взаимной растворимостью. Так, растворимость тетрахлорметана в воде при 25°С составляет 0,08 г на 100 мл [Справочник химика. – М.: Химия, 1964. - Т. 2. - С. 1020]. Приблизительно такого же порядка и растворимость воды в галогенуглеводородах. Способом их совмещения является получение соответствующих микроэмульсий. Сами по себе микроэмульсии представляют собой прозрачные, оптически изотропные растворы, самопроизвольно образующиеся из воды, «масла», поверхностно-активные вещества (ПАВ) и со-ПАВ (вспомогательных веществ). В нашем случае под термином «масло» понимается галогеноуглеводород.

Существующие в настоящее время модифицированные комбинированные огнетушащие средства (аэрозоли, смешанные газовые составы, огнетушащие порошки) нестабильны и имеют ряд других недостатков. Так, например, для огнетушащих порошков одним из таких недостатков является их слеживаемость, что требует их периодической замены в устройствах пожаротушения. В отличие от огнетушащих порошков микроэмульсии являются термодинамически стабильными системами и поэтому могут храниться в установках очень долго без потери свойств. Другим достоинством микроэмульсий служит их самопроизвольное образование. Следовательно, их получение не требует сложного специального оборудования. Кроме того, тушение жидкими составами более эффективно, чем газовыми, а срок хранения таких смесей довольно длительный.

Проведенное исследование литературных данных по применению микроэмульсий в целях прекращения горения показало их малое количество. В патенте Соединенных штатов Америки (США) [United States Patent 7004261. Inventors: Adiga, Kayyani C. (Macon, GA, US). Application Number: 10/117669. Publication Date: 02/28/2006. Filing Date: 04/05/2002.] предлагается использовать микроэмульсии типа «масло в воде» в качестве огнетушащего средства. В указанном патенте акцент сделан на том, чтобы добиться получения более мелкодисперсной воды вблизи пламени за счет ее разбиения при испарении низкокипящего углеводорода (гептан, октан), который является дисперсной (масляной) фазой микроэмульсии. Обычно применение тонкораспыленной воды со средним размером капель порядка 100-150 мкм достигается с помощью специальных устройств.

В литературе также имеются сведения о применении водно-галогеноуглеводородных систем в качестве огнетушащего вещества в модульных и стационарных установках [Ершов А.В. Исследование эффективности тушения пожаров в замкнутых объемах кораблей и судов комбинированными огнетушащими составами на основе воды. Дисс. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2002. 128 с.]. Так экспериментальные исследования по тушению модельных очагов пожаров ацетона, бензина и дизельного топлива проведенные автором данного исследования на лабораторной установке автоматического автономного модуля пожаротушения показали высокую огнетушащую эффективность смеси тетрафтордибромэтан - вода в соотношении 1:70. Однако указанные смеси применялись при температуре на 30-60°С выше температуры кипения жидкостей. Указанные смеси в жидком состоянии и при обычных температурах могли бы быть более эффективными и удобными в использовании. При использовании жидких огнетушащих веществ большой вклад в охлаждение зоны горения вносит нагрев жидкости до температуры кипения и эндотермический процесс испарения жидкости.

Для приготовления микроэмульсий нами использовались следующие вещества:

- бидистиллированная вода, удельная электропроводность 1⋅10-5 См/см;

- 2-иодгептафторпропан (IFP) квалификации «ч»;

- додецилсульфат натрия (NaDDS) фирмы «Amresco», квалификации «Biotechnology Grade» (содержание основного вещества в препарате более 98%);

- 1-пентанол (РеОН) квалификации «х.ч.». Количество воды - 1.3 мас. %;

- триэтаноламин (TEA) квалификации «ч». Количество воды - 2.7 мас. %.

Все исходные вещества использовались без дополнительной очистки.

Содержание воды в 1-пентаноле и триэтаноламине определяли методом титрования реактивом Фишера, что учитывалось при приготовлении микроэмульсий.

Состав полученных микроэмульсий представлен в таблице 1.

Исследованные микроэмульсии (см. таблицу 1) характеризуются приблизительно равным содержанием ПАВ + ко-ПАВ (≈21 мас. %) и различным соотношением количеств масла и воды.

Микроэмульсия МЭ-5, содержит тетрафтордибромэтан (C2Br2F4) и приготовлена с уменьшенным содержанием ПАВ + ко-ПАВ (≈9 мас. %).

Проведенные исследования показали, что микроэмульсии, в которых содержание 2-иодгептафторпропана превышало 5 мас. %, являются светочувствительными системами. На свету они быстро приобретают светло-коричневую окраску, а сам IFP окрашивается в фиолетовый цвет. Поэтому приготовление и хранение таких микроэмульсий необходимо проводить в посуде из темного стекла.

Приготовление микроэмульсии необходимо проводить весовым методом, добавлением компонентов в следующем порядке: додецилсульфат натрия - вода - триэтаноламин - 1-пентанол - 2-иодгептафторпропан при энергичном встряхивании сосуда. Триэтаноламин в полученных микроэмульсиях выступает, в роли гидротропного соединения. Гидротропные вещества - это соединения, способные увеличивать растворимость органических соединений в воде. Это происходит в результате изменения структуры воды под действием гидротропов, а также образования растворимых аддуктов при взаимодействии гидротропа с органическим веществом. Исследуемые микроэмульсии во всем интервале концентраций при 25°С остаются макроскопически однофазными и прозрачными.

Визуальное наблюдение микроэмульсий в течение 12 месяцев показало, что все исследованные микроэмульсионные системы сохраняют макрооднородность, выделения макрофаз в интервале температур 23-40°С не происходит. Доказано, что в микроэмульсиях содержащих более 6 мас. % C3F7I (МЭ-3 и МЭ-4) при температуре ниже 23°С, наблюдается расслоение. При этом образовавшиеся два слоя имеют следующий вид: верхний прозрачный и нижний белый непрозрачный, занимающий при 23°С приблизительно 25% общего объема. Объем нижнего непрозрачного слоя увеличивался при понижении температуры.

Для испытания на огнетушащую эффективность микроэмульсий использовалась лабораторная установка, состоящая из распылительного устройства, в которое помещается дозированное количество огнетушащего средства, и компрессора с ресивером, электромагнитным клапаном и пусковым устройством, обеспечивающими создание избыточного давления. Подробно данный метод описан в работе [Батов Д.В., Мочалова Т.А., Сторонкина О.Е. Определение огнетушащей эффективности микроэмульсий на основе воды и 2-йодгептафторпропана / Пожарная и аварийная безопасность. Сетевое издание Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России, 2017, №4(7). - С. 20-29. www/pab.edufire37.ru].

Распылительное устройство обеспечивало создание и направленную подачу мелкодисперсной жидкости в модельный очаг. Испытания заключались в определении минимального количества микроэмульсии, обеспечивающего уверенное тушение модельного очага пожара горючей жидкости. В качестве модельного очага пожара горючей жидкости использовалось горение 3 мл бензина, налитого на поверхность воды в круглом металлическом поддоне диаметром 20 см и высотой 5 см. Распылительное устройство располагалось над поверхностью жидкости на высоте 50 см. Давление в распылительном устройстве составляло 2 атм.

В качеству огнетушащего средства сравнения использована мелкодисперсная водопроводная вода.

Результаты испытаний микроэмульсий на огнетушащую эффективность представлены в таблице 2.

Результат «Отсутствие тушения» означает, что при попадании огнетушащего средства в пламя наблюдалось уменьшение размера пламени, однако полного его затухания не происходило. Результат «Тушение» означает, что при попадании указанного количества огнетушащего средства в пламя происходило быстрое и полное затухание пламени.

Из полученных данных следует, что «Отсутствие тушения» наблюдается только при использовании в качестве огнетушащего средства 4 мл воды, 2 мл микроэмульсии МЭ-1, содержащей наименьшее количество 2-иодгептафторпропана, и других микроэмульсий в количестве менее 2 мл. Во всех остальных случаях зафиксировано тушение модельного очага пожара.

Таким образом, показано, что полученные микроэмульсии обладают огнетушащим действием лучшим по сравнению с мелкораспыленной водой.

Использование полученных микроэмульсий, структура которых характеризуется наличием микрокапель галогеноуглеводорода в водной дисперсионной среде, в качестве огнетушащих средств может быть целесообразным по двум причинам:

- комбинированное огнетушащее действие, где к охлаждающему действию воды добавляется ингибирование горения 2-иодгептафторпропаном;

- микрокапельная структура микроэмульсий способствует усилению огнетушащего действия, оказываемого водой за счет ее дробления при испарении микрокапель 2-иодгептафторпропана вблизи пламени. Вода, переходя в мелкодисперсное состояние, обеспечивая более эффективное тушение. Теплота испарения 2-иодгептафторпропана составляет 38.05°С.

Комбинированный огнегасящий состав, отличающийся тем, что он представляет из себя микроэмульсию, содержащую воду, поверхностно-активные вещества и галогеноуглеводород при следующем соотношении компонентов:

C3IF7 3.4-9.85%, Н2O 68.89-77.61%, NaDDS 8.35-8.43%, ТЭА 6.91-7.03%, РеnОН 5.79-5.90%

и

C2Br2F4 2.37%, Н2O 88.31%, NaDDS 3.83%, ТЭА 3.73%, РеnОН 1.75%

и характеризующуюся термодинамической стабильностью в интервале температур 23-40°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к огнегасящей смеси, включающей органическое огнегасящее вещество - FK 5-1-12 или 2-ВТР и диоксид углерода, причем каждый из органического огнегасящего вещества и диоксида углерода составляет 50% по весу огнегасящей смеси, полученной при их смешении.

Изобретение относится к пожарной и промышленной безопасности, в частности к составам огнетушащих порошков, применяемых для тушения твердых горючих веществ и материалов, а также жидких и газообразных веществ как в закрытых пространствах, так и на открытом воздухе и обеспечивающих эффективное тушение пожаров классов А, В, С, D.

Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к технологиям и устройствам для взрывопожаропредотвращения и тушения пожара в виде быстротвердеющей неорганической пены на основе вспененного геля кремнезема SiO2, и может быть использовано для взрывопожаропредотвращения в начальной стадии возникновения аварийных ситуаций в закрытых помещениях и на открытых площадках и при тушении пожаров горючих материалов.

Изобретение относится к огнетушащим составам, которые используются для тушения пожаров классов А, В, С, Е. Композиция для получения комбинированного газопорошкового состава включает, мас.%: моноаммоний фосфат: 20-45, гидросульфат аммония: 30-60, белую сажу 2-5, гидрофобизатор 1-3 и газогенерирующую добавку 5-15.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к технологии пожаротушения автомобильных спиртосодержащих топлив. Техническим результатом изобретения является повышение огнетушащей эффективности воздушно-механической пены средней кратности на основе пенообразователей типа AFFF за счет предварительного осаждения спирта водой, а также обеспечение возможности регулирования интенсивности подачи тушащего агента в зависимости от концентрации спиртов.

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к огнетушащим порошковым составам (ОПС) многоцелевого назначения, которые могут быть использованы для тушения пожаров класса А, В, а также могут локализовать горящие розливы углеводородов за счет их адсорбции активным адсорбентом, входящим в ОПС.

Изобретение относится к противопожарной технике, к средствам тушения пламени и предотвращения распространения горения легковоспламеняющихся жидкостей или твердых объектов, горящих за счет кислорода, причем подавление пламени не только в замкнутом пространстве любого объема помещений, но и на открытом воздухе.

Изобретение относится к огнетушащим составам, предназначенным для тушения лесных пожаров различного вида и интенсивности. Универсальный огнетушащий состав содержит, мас.%: алкилсулфаты линейных и нелинейных жирных спиртов 25-30, смачиватели группы оксиэтилированных жирных спиртов 7-15, смесь сахаров и декстринов 25-30, диаммонийфосфат 13-15, карбамид 5-7, сульфанол 0,5-1,5 и воду - остальное.

Изобретение относится к способу локального тушения очагов горения торфяных пожаров, в котором при создании вертикальной завесы применяют быстротвердеющую пену для тушения торфяных пожаров на основе раствора карбамидоформальдегидной смолы.

Изобретение относится к пенообразователям для тушения пожара или их концентратам. Концентрат пенообразователя для тушения пожара содержит поверхностно-активное вещество, включающее по меньшей мере один замещенный или незамещенный углевод или производное углевода и по меньшей мере один олигосилан.

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для создания при пожаре ограниченного от внешней среды пространства за счет образования сетчатого экрана над защищаемым объектом. С этой целью на наружной поверхности экрана формируют вспененный теплоизолирующий слой на всей площади его ячеистой структуры, а в качестве материала для образования вспененного теплоизолирующего слоя используют быстротвердеющую пену. Заявленный способ осуществляется с помощью устройства локальной защиты объекта от пожара, которое содержит сетчатый экран, образующий ограниченный объем над защищаемым объектом и вспененное теплоизолирующее вещество. Защитный слой вспененного теплоизолирующего вещества сформирован снаружи на всей площади экрана, а теплоизолирующее вещество выполнено в виде быстротвердеющей пены. Для осуществления способа используют мобильный робот, который оборудуют системой самонаведения на цель путем распознавания сетчатого экрана определенной конфигурации бортовым электронным комплексом для выполнения операции подачи раствора быстротвердеющей пены при нанесении защитного теплоизоляционного слоя в виде быстротвердеющей пены на сетчатый экран в условиях образования локального источника возгорания. Мобильный робот для создания огнезащитной преграды из быстротвердеющей пены содержит шасси на гусеничном ходу, силовые агрегаты, системы управления и наблюдения и передачи данных от проведенного наблюдения в режиме реального времени и платформу, на которой смонтирован манипулятор со средством подачи пены, для наведения на выбранную поверхность сетчатого экрана определенной конфигурации на корпусе устройства для подачи пены смонтирован датчик - видеомодуль, обращенный в сторону выбранной поверхности названного экрана в условиях образования локального источника возгорания. Заявляемое техническое решение просто в эксплуатации и позволяет проводить неоднократно одним мобильным роботом операцию создания локальной защиты объекта от пожара при возникновении чрезвычайной ситуации, когда человеческое вмешательство в происходящий процесс в этих условиях, как правило, является кратковременным или практически невозможно. 4 н.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к средствам тушения огня в различных объемах, с помощью импульсной доставки комбинированных огнегасящих газов, аэрозолей и ингибиторов до очагов возгорания. Технический эффект - высокоэффективное тушение очагов возгорания в различных объемах за счет комбинированных свойств микрогранул. Он достигнут за счет размещения микрогранул в условно герметичную емкость или тугую сетчатую оплетку (оболочку), в результате температурного воздействия на которые происходит цепная экзотермическая реакция в ТРС, затем в полугерметичной среде создается избыточное давление, вследствие реакции термического разложения, и далее происходит импульсная доставка (транспортировка) нужного количества ингибитора совместно с огнегасящей смесью до очагов возгорания во всем защищаемом объеме. Микрогранулированный огнегасящий агент комбинированного действия, содержащий окислитель, цементатор, микрокапсулы с ингибитором, пластификатор, отличающийся тем, что он содержит компоненты композиции при следующем соотношении, мас. %: окислитель, выбранный из ряда: нитрат бария и/или нитрат калия, и/или нитрат натрия 25-35; цементатор, выбранный из ряда: крахмал и/или декстрин, и/или глюкоза - 10-20; микрокапсулы с ингибитором -35-50; пластификатор, выбранный из ряда: полиуретан или эпоксидная смола или лак - 10-20, и обладает способностью взрывоподобного разрушения в диапазоне 160°С - 250°С. Микрокапсулы с ингибитором состоят из полимерной оболочки и ядра из огнегасящей жидкости, такой как перфторэтил-перфторизопропил-кетон или дибромметан, или смеси с другими бромфторсодержащими жидкостями, полимерная оболочка выполнена из отвержденного пространственно сшитого полимерного материала, наполненного наночастицами минерального наполнителя и обладает способностью взрывоподобного разрушения в диапазоне температур 90-270°С, при этом полимерная оболочка выбрана из ряда с диаметром 50-70 мкм и/или диаметром 400-700 мкм. Способ получения микрогранулированного огнегасящего агента комбинированного действия, основанный на продавливании массы через матрицу и формовании микрогранул, в котором осуществляют следующие стадии: окислитель и цементатор высушивают, затем каждый упомянутый выше компонент измельчают до мелкодисперсного состояния, при температуре 20-25°С, во вращающийся смеситель засыпают окислитель и насыщают его воздухом, добавляют микрокапсулы с ингибитором, после перемешивания окислителя и микрокапсул в смеситель добавляют цементатор, полученную смесь перемешивают до получения массы однородного состояния и доводят до пастообразной (гелеобразной) массы-сырца путем последовательного добавления с интервалом во времени порций пластификатора, полученную массу-сырец продавливают через матрицу и формуют микрогранулы, затем высушивают при температуре 22-25°С в течение 2-4 часов с образованием полимеризованного защитного внешнего слоя, и полученный микрогранулированный огнегасящий агент комбинированного действия сепарируют по размерам внешнего диаметра в диапазоне 0,5 мм до 10 мм. Огнегасящее изделие, выполненное в виде конструктивного изделия, содержащего оболочку, наполненную микрогранулированным огнегасящим агентом. Изделие может быть выполнено в виде: - шнура, оплетка которого заполнена микрогранулированным огнегасящим агентом; - автономной установки пожаротушения в различных объемах, в корпусе которой размещена сердцевина в виде чулка, оболочка которого наполнена микрогранулами; - пожаротушащей забрасываемой гранаты, в корпусе которой размещена сердцевина в виде чулка, наполненного микрогранулами. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано при производстве огнетушащих средств. Предлагается огнегасящий микроэмульсионный состав на основе воды, поверхностно-активных веществ и галогеноуглеводорода. Технический результат заключается в получении комбинированного огнетушащего действия, при котором к охлаждающему действию воды добавляется ингибирование горения галогеноуглеводородом. Из чего следует снижение себестоимости и повышение эксплуатационных свойств конечного продукта; микрокапельная структура микроэмульсий способствует усилению огнетушащего действия, оказываемого водой за счет ее дробления при испарении микрокапель низкокипящего галогеноуглеводорода вблизи пламени. 2 табл.

Наверх