Концентрированный стабилизатор термостойкой пены для тушения пожаров
Изобретение может быть использовано с природной водой любой степени жесткости и солевым содержанием для повышения устойчивости пены, получаемой из различных пенообразователей, при профилактике и тушении пожаров. Состав содержит 20,4 мас.% основного хлорида алюминия, 7,2 мас.% сульфата аммония, 9,0 мас.% уксусной кислоты, остальное вода. Создается возможность концентрирования стабилизатора, а также увеличивается устойчивость пены при сокращении количества основного хлорида алюминия в рабочем растворе. 1 табл.
Изобретение относится к пенным средствам профилактики и тушения пожаров, может быть использовано для получения термостойкой пены из пенообразователей на базе анионактивных коллоидных поверхностно-активных веществ с природной водой любой степени жесткости и солевым содержанием, а также с криогенными солевыми системами с концентрацией минеральных солей до 20%.
Известно, что вода и мицеллообразующие поверхностно-активные вещества являются основными составляющими огнетушащих пенообразующих составов. Для повышения эффективности борьбы с огнем в пенообразующие составы включают различные добавки, улучшающие качество пены.
Известен пенообразующий состав (пат. США №3554912, кл. А62D 1/00, 1971) для получения низкократной термостойкой пены, пригодной для тушения пожаров. Состав включает: от 2 до 40% высокоосновной соли алюминия Al2(OH)5Cl; от 0,02 до 4% анионактивного поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержащего от 6 до 18 атомов углерода на кислотную группу; и воду - остальное до 100%. Стабилизатор пены используют при раздельном хранении с пенообразователем.
Недостатком состава является необходимость использования значительных концентраций высокоосновного хлорида алюминия (ОХА), что экономически невыгодно.
Этого недостатка лишен пенообразующий состав (Авт. свид. СССР №1604384, кл. А62D 1/00, 1990). Состав содержит следующие компоненты, мас.%: поверхностно-активное вещество 0,02-0,2; гидроксид алюминия 0,25-0,50; хлористый аммоний 0,5-1,0; вода - остальное. Для приготовления пенообразующего состава в воду (пресную или морскую) добавляют соответствующее количество 10%-ного раствора гидроксида алюминия, стабилизированного хлористым аммонием в мольном соотношении 1:3, затем добавляют поверхностно-активное вещество (алкиларилсульфонат) и доводят водой до 1000 мл. При равной огнетушащей эффективности, близкой к критической - 0,044 кг/м2 стоимость тушения одинаковой площади пожара данным составом дешевле в 1,42-2,88 раза по сравнению с известным.
Недостатком данного пенообразующего состава является возможность использования лишь биологически жестких поверхностно-активных веществ на базе алкиларилсульфонатов.
Наиболее близким к изобретению по составу и достигаемому результату является пенообразующий состав для тушения пожаров (Авт. свид. СССР №1128963, кл. А62D 1/00, 1984), принятый нами за прототип. Состав включает следующие компоненты, мас.%:
| Поверхностно-активное вещество | 0,02-0,2 |
| Основной хлорид алюминия Al2(OH)5Cl | 0,5-2,0 |
| Хлористый натрий | 0,5-4,0 |
| Вода | Остальное. |
Пенообразующий состав с морской водой значительно сокращает расходование основного хлорида алюминия.
Недостатком состава является невозможность концентрирования стабилизатора пены из-за высаливания основного хлорида алюминия хлористым натрием и соответственно относительно низкая устойчивость пены.
Для преодоления этого недостатка в предлагаемый состав концентрированного стабилизатора термостойкой пены для тушения пожаров включают сульфат аммония и уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Основной хлорид алюминия, Al2(ОН)5Cl | 20,4 |
| Сульфат аммония, (NH4)2SO4 | 7,2 |
| Уксусная кислота, СН3СООН | 9,0 |
| Вода | Остальное. |
Для получения и испытания состава согласно изобретению используют следующие вещества:
Основной хлорид алюминия Al2(OH)5Cl, ТУ 216-350-002-39928758-02.
Сульфат аммония (NH4)2SO4, ГОСТ 3769-78.
Уксусная кислота, ГОСТ 13-00279-901-2-92.
Вода питьевая по ГОСТ 2874.
Вода морская - состав Норвежского Веритас.
В примерах использованы биологически мягкие пенообразователи общего назначения с показателем биоразлагаемости не менее 90%:
На основе первичных алкилсульфатов - ТЭАС ТУ 0258-002-01013393-96 или ПО-6 ТС(А) ТУ 0258-147-05744685-95, свойства которых совпадают.
На основе вторичных алкилсульфатов - ПО-ЗНП, ТУ 38-00-05807999-20-93 или вещество моющее «Прогресс», ТУ 38 10719.
Для испытания состава прототипа был использован биологически жесткий пенообразователь на базе алкиларилсульфонатов (в последнее время запрещенный к применению в пожаротушении) ПО-6К ТУ 38 10740.
Все испытания составов проводят по стандартным методикам, рекомендованным при разработке новых пенообразующих составов ГОСТ Р 50588-93. Пенообразователи для тушения пожаров. /Общие технические требования и методы испытаний/.
Концентрированный стабилизатор термостойкой пены готовят последовательным смешением с водой сульфата аммония и уксусной кислоты, а затем основного хлорида алюминия в заданных пропорциях.
Пример. К 20,0 г воды прибавляют 7,2 г сульфата аммония и после растворения соли 13,0 г уксусной кислоты (70%). Затем при интенсивном перемешивании медленно прибавляют 60,0 г основного хлорида алюминия (34%) до полного растворения смеси и образования идеально прозрачного раствора. Состав содержит, мас.%:
| Сульфат аммония, (NH4)2SO4 | 7,2 |
| Уксусная кислота, СН3СООН | 9,0 |
| Основной хлорид алюминия, Al2(OH)5Cl | 20,4 |
| Вода | Остальное. |
Концентрат имеет плотность 1,2; рН=4,0 и температуру замерзания не выше минус 10°С. При замораживании и размораживании концентрата свойства не изменяются.
Относительное уменьшение концентрации уксусной кислоты в составе приводит к сокращению сроков хранения стабилизатора, увеличение - к повышению стоимости и разбавлению.
Изменение соотношения других компонентов или дальнейшее концентрирование раствора приводит к выпадению осадка или сокращению сроков хранения концентрата.
Примеры приготовления и испытания пенообразующих растворов.
В примерах были использованы стандартные пенообразователи с концентрацией по поверхностно-активному веществу не менее 26%.
Пример 1. К 95,5 мл модели морской воды прибавляют 3 мл ранее приготовленного концентрированного стабилизатора пены и помещают в стакан стандартного смесителя РТ-1 ТУ38-10789, а затем прибавляют 1,5 мл пенообразователя ПО-6 ТС(А) и включают смеситель со скоростью 4000 об/мин на 30 секунд и отмечают текущее время. В таблицу заносят объем (кратность) полученной пены и после выделения 50 мл жидкой фазы (отсека) время устойчивости пены к самопроизвольному разрушению. В конкретном случае кратность составила 6,8; устойчивость - 180 минут.
Пример 2. К 95,5 мл морской воды прибавляют 1,5 мл пенообразователя ПО-6 ТС(А) и помещают в стакан смесителя. Затем прибавляют 3 мл концентрированного стабилизатора пены и включают смеситель на 30 секунд. Так же, как и в примере 1, определяют кратность и устойчивость пены. Кратность пены равна 6,5; устойчивость 120 минут, что подтверждает данные многочисленных исследователей на отрицательное воздействие солей жесткости на коллоидные свойства ПАВ.
Пример 3 отличается от примера 1 лишь применением пресной воды. Кратность пены - 7,0; устойчивость - 180 минут.
Пример 4 отличается от примера 2 лишь применением пресной воды. Кратность пены - 7,0; устойчивость - 180 минут.
Данные примеров 1-4 показывают, что в случае использования морской воды предпочтительнее в воду вводить стабилизатор пены, а затем пенообразователь.
Тогда как при использовании пресной воды порядок введения в воду стабилизатора и пенообразователя на устойчивость пены влияния не оказывает.
Примеры, аналогичные 1-4, при использовании других пенообразователей (на базе алкиларилсульфонатов, первичных и вторичных алкилсульфатов) при общей концентрации в рабочем растворе поверхностно-активного вещества не менее 0,4% и предлагаемого стабилизатора пены с содержанием основного хлорида алюминия (ОХА) не менее 0,6% дают аналогичные результаты.
В таблице приведены сопоставительные показатели оптимальных составов.
Данные таблицы показывают, что с использованием предлагаемого состава концентрация основного хлорида алюминия в рабочем растворе может быть снижена более чем в 3 раза, при этом устойчивость пены повышена в 1,5 раза.
Данные таблицы также показывают, что предлагаемый состав удовлетворяет требованиям поставленной задачи.
| Таблица | ||||||
| Состав, % х) | Компоненты, вес.% в рабочем растворе хх) | Устойчивость | ||||
| стабилизатора | ОХА | NaCl | (NH4)2SO4 xxx) | CH3COOH | ПАВ ххх) | пены, мин |
| Прототип | 2,0 | 4,0 | - | - | 0,2 | 120 |
| Предлагаемый | ||||||
| ОХА - 20,4 | 0,6 | - | 0,2 | 0,27 | 0,4 | 180 |
| (NH4)2SO4 - 7,2 | ||||||
| СН3СООН - 9,0 | ||||||
| x) Остальное вода. | ||||||
| хх) Компонент может быть включен в состав пенообразователя. | ||||||
| ххх) Анионактивные коллоидные ПАВ. |
Концентрированный стабилизатор термостойкой пены для тушения пожаров, включающий основной хлорид алюминия, неорганическую соль и воду, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит уксусную кислоту, а в качестве неорганической соли он содержит сульфат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| основной хлорид алюминия | 20,4 |
| сульфат аммония | 7,2 |
| уксусная кислота | 9,0 |
| вода | остальное |
