КОНЦЕНТРИРОВАННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТЕРМОСТОЙКОЙ ПЕНЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Российский патент 2008 года по МПК A62D1/04 

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 вещество0,02-0,2Основной хлорид алюминия Al₂(OH)₅Cl0,5-2,0Хлористый натрий0,5-4,0ВодаОстальное.

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)₅Cl20,4Сульфат аммония, (NH₄)₂SO₄7,2Уксусная кислота, СН₃СООН9,0ВодаОстальное.

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)₂SO₄7,2Уксусная кислота, СН₃СООН9,0Основной хлорид алюминия, Al₂(OH)₅Cl20,4ВодаОстальное.

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.

ТаблицаСостав, % ^х)Компоненты, вес.% в рабочем растворе ^хх)УстойчивостьстабилизатораОХАNaCl(NH₄)₂SO₄ ^xxx)CH₃COOHПАВ ^ххх)пены, мин       Прототип2,04,0--0,2120Предлагаемый      ОХА - 20,40,6-0,20,270,4180(NH₄)₂SO₄ - 7,2      СН₃СООН - 9,0      ^x) Остальное вода.^хх) Компонент может быть включен в состав пенообразователя.^ххх) Анионактивные коллоидные ПАВ.

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.

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 алюминия20,4сульфат аммония7,2уксусная кислота9,0водаостальное