СОСТАВ ТЕРМОСТОЙКОЙ ПЕНЫ ДЛЯ МОРСКОЙ ВОДЫ Российский патент 2016 года по МПК A62D1/02 

Изобретение относится к пенным средствам профилактики и тушения пожаров, может быть использовано для получения термостойкой пены с природной водой любой степени жесткости и солевым содержанием.

Известно, что вода и мицеллообразующие поверхностно-активные вещества (ПАВ) являются основными составляющими огнетушащих пенообразующих составов. Для повышения эффективности борьбы с огнем в пенообразующие составы включают различные добавки, улучшающие огнетушащие свойства и качество пены.

Известен пенообразующий состав (пат. США №3554912, кл. a62D 1/00, 1971) для получения низкократной пены, пригодной для тушения пожаров.

Состав включает от 2 до 40% высокоосновной соли алюминия - AL₂(OH)₅CL, от 0,02 до 4% анионактивного ПАВ, содержащего от 6 до 18 атомов углерода на кислотную группу, и воду - остальное до 100%.

Недостатком состава является необходимость использования значительных концентраций высокоосновного хлорида алюминия (ОХА), что экономически не выгодно.

Этого недостатка лишен пенообразующий состав для тушения пожаров (авт. свид. СССР №1604384, кл. A62D 1/00, 1990). Состав содержит следующие компоненты, мас. %: ПАВ 0,02-0,2; хлористый аммоний 0,5-1,0; гидроксид алюминия 0,25-0,50; вода - остальное. Для приготовления пенообразующего состава в воду (пресную или морскую) добавляют соответствующее количество свежеприготовленного 10% раствора гидроксида алюминия, стабилизированного хлористым аммонием в мольном соотношении 1:3, затем добавляют ПАВ (алкиларилсульфонат натрия) и доводят водой до 1000 мл. Пенообразующий состав с морской водой значительно сокращает расходование стабилизатора пены.

При равной огнетушащей эффективности, близкой к критической, стоимость тушения одинаковой площади пожара данным составом дешевле в 1,4-2,9 раза по сравнению, с известным.

Недостатком данного пенообразующего состава является возможность использования лишь биологически жестких ПАВ, на базе алкиларилсульфонатов, в последнее время запрещенных к применению в пожаротушении.

Наиболее близким к изобретению по составу и достигаемому результату является пенообразующий состав для тушения пожаров (пат. RU 2328325 С2, МПК A62D 1/04, опубл. 10.07.2008, Бюл. №19).

Концентрированный стабилизатор термостойкой пены для тушения пожаров включает, мас. %: сульфат аммония - 7,2; уксусная кислота - 9,0; основной хлорид алюминия - 20,4; вода - остальное.

Оптимальный состав рабочего раствора на морской воде содержит, мас. %: ОХА - 0,6; сульфат аммония - 0,2; уксусная кислота - 0,27; ПАВ - 0,4; вода - остальное.

Недостатком состава является относительно высокое содержание в нем поверхностно-активных веществ, являющихся наиболее опасными загрязнителями окружающей среды.

Этот недостаток удалось устранить путем использования в бинарной системе в качестве поверхностно-активного вещества алкилсульфат натрия, NaOSO₃ - R, где R - углеводородный радикал С7-С9.

Оптимальный состав рабочего раствора на морской воде содержит, мас. %: ОХА - 0,17; сульфат аммония - 0,06; ПАВ - 0,09; морская вода - остальное.

В испытаниях были использованы два концентрата.

1. Стабилизатор термостойкой пены, основной хлорид алюминия (ОХА) с концентрацией, мас. %: Al₂(ОН)₅Cl - 34; вода - остальное. Плотность 1,27. pH 5,5. Температура замерзания минус 18°C.

2. Пенообразователь на базе алкилсульфата натрия, включающий следующие компоненты, мас. %: алкилсульфат натрия - 18, NaOSO₃-R, где R - углеводородный радикал С7-С9; сульфат аммония - 12; вода - остальное. Концентрат - прозрачная жидкость с плотностью 1,12, pH 6,0 и температурой замерзания не выше минус 2°C.

Для получения составов и их испытаний были использованы следующие вещества н материалы:

1. Коагулянт - ОХА, Al₂(OH)₅Cl, ТУ 216-350-002-39928758-02.

2. Пенообразователь, на базе алкилсульфата натрия, NaOSO₃-R, где R - углеводородный радикал С7-С9.

3. Сульфат аммония, ТУ 113-03-10-18-91,

4. Уксусная кислота, ГОСТ 19814.

5. Вода питьевая и жесткая - по НПБ 304-2001.

6. Модель морской воды, ГОСТ Р 50588.

7. Смеситель РТ-1, ТУ 38-10789.

Испытания термостойкой пены проводят на стандартной аппаратуре в соответствии с ГОСТ Р 50588 - 2012. ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ. /Общие технические требования и методы испытаний/.

Для получения термостойкой пены в работе используют два выше упомянутых концентрата.

Оба концентрата 1 и 2 могут неограниченно долго храниться в пластиковой таре или в емкостях из нержавеющей стали, при замораживании и размораживании концентраты свойств не изменяют.

Составы обоих концентратов сбалансированы так, что в рабочих растворах их используют в равных объемных соотношениях. Это, в свою очередь, позволяет упростить технику дозирования и эксплуатации растворов.

Примеры приготовления комбинированных пенообразующих составов термостойкой пены.

Пример 1

В 97 мл модели морской воды растворяют 1,5 мл стабилизатора пены (концентрат 1), а затем добавляют при перемешивании 1,5 мл пенообразователя (концентрат 2).

Состав раствора, мас. %: Al₂(OH)₅Cl - 0,50; сульфат аммония - 0,18; ПАВ - 0,27; вода - остальное.

100 мл раствора помещают в прибор РТ-1 и включают смеситель на 30 секунд со скоростью 4000 об/мин для получения пены. Кратность пены 5,0.

Далее отмечают время самопроизвольного разрушения пены - образование отсека 25 мл (1/4) и 50 мл (1/2).

В данном примере: устойчивость $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.$$ =60 мин; $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$$ =240 мин. В дальнейшем пена не дает отсека более 24 часов и объем пены остается равным 450 мл.

Пример 2

Отличается от примера 1 лишь концентрацией используемых компонентов. В 98 мл модели морской воды растворяют 1,0 мл стабилизатора пены, а затем при перемешивании добавляют 1,0 мл пенообразователя.

Состав раствора, мас. %: Al₂(ОН)₅Cl - 0,34; сульфат аммония - 0,12; ПАВ - 0,18; вода - остальное.

Устойчивость пены к самопроизвольному разрушению определяют аналогично примеру 1. Кратность пены 5,0.

В данном примере: устойчивость $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.$$ =60 мин; $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$$ =300 мин. В дальнейшем пена не дает отсека более 24 часов и объем пены остается равным 450 мл.

Пример 3

Отличается от примера 1 лишь концентрацией взаимодействующих компонентов стабилизатор/пенообразователь = 0,5 мл/0,5 мл в рабочем растворе.

Состав раствора, мас. %: Al₂(ОН)₅Cl - 0,17; сульфат аммония - 0,06; ПАВ - 0,09; вода - остальное.

Устойчивость пены к самопроизвольному разрушению определяют аналогично примеру 1. Кратность пены 5,0.

В данном примере: устойчивость $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.$$ =30 мин; $$\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$$ =180 мин. В дальнейшем пена не дает отсека более 24 часов и объем пены остается равным 450 мл.

При использовании для приготовления бинарных составов на пресной воде различной степени жесткости заметных изменений свойств пены не наблюдается.

В таблице 1 приведены показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов для пресной и морской воды.

Сравнительные испытания таблицы 1 показывают, что устойчивость пены на морской воде в присутствии равных соотношений реагирующих веществ значительно выше, чем с использованием пресной воды. Что позволяет при меньших затратах (объемах) огнетушащих средств повысить тактико-технические показатели противопожарной техники.

В таблице 2 приведены сопоставительные данные для оптимальных составов прототипа и предлагаемого.

Сопоставительные данные показывают, что предлагаемый состав включает в 4,4 раза меньше ПАВ, в 3,5 раза меньше основного хлорида алюминия и в 3,3 раза меньше сульфата аммония при равной устойчивости пены, что способствует меньшему загрязнению окружающей водной среды и отвечает требованиям поставленной задачи.

Изобретение относится к пенным средствам профилактики и тушения пожаров термостойкой пеной. Состав термостойкой пены включает, мас.%: основной хлорид алюминия - 0,17, сульфат аммония - 0,06, поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 0,09 и морскую воду - остальное. При этом в качестве ПАВ состав содержит алкилсульфат натрия, NaOSO₃-R, где R=С7-С9. Концентрация компонентов в рабочем растворе на морской воде уменьшена по сравнению с прототипом, что способствует меньшему загрязнению окружающей водной среды при равной устойчивости пены. 2 табл.

Состав термостойкой пены, применяемый при профилактике и тушении пожаров, включающий основной хлорид алюминия, сульфат аммония, поверхностно-активное вещество и морскую воду, отличающийся тем, что он в качестве ПАВ содержит алкилсульфат натрия, NaOSO₃-R, где R=С₇-С₉, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Основной хлорид алюминия, Al₂(OH)₅Cl 0,17 Сульфат аммония 0,06 ПАВ, NaOSO₃-R, где R=С₇-С₉ 0,09 Морская вода Остальное