ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ТЕРМОСТОЙКОЙ ПЕНЫ НА ОСНОВЕ "МЫЛЬНОГО ОРЕХА" Российский патент 2018 года по МПК A62D1/02 

Изобретение относится к средствам профилактики и тушения пожаров, а также может быть использовано для дегазации токсичных материалов, пылеподавления, в медицине, в фармацевтике и в сельском хозяйстве.

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 качество пены.

Известен пенообразующий состав - Пат. США №3554912, кл. A62D 1/00, 1971 - для получения термостойкой пены низкой кратности, пригодной для тушения пожаров. Состав включает: от 2 до 40% стабилизатора - высокоосновной соли алюминия Al₂(ОН)₅Cl; от 0,02 до 4% поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержащего от 6 до 18 атомов углерода на кислотную группу; и воду - остальное до 100%.

Недостатком этого и всех других современных пенообразователей, используемых в пожаротушении является применение в составах нефтяных синтетических ПАВ, в последнее время являющихся самыми опасными загрязнителями окружающей водной среды.

Названного недостатка лишен состав пат. RU №2465028 С2 - ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ТЕРМОСТОЙКОЙ ПЕНЫ. Опубликовано: 27.102012, бюл. №30.

В данном пенообразователе синтетические минеральные (нефтяные) поверхностно-активные вещества заменены на природные, содержащиеся в пиве.

Состав включает, мас. %:

Основной хлорид алюминия, Al₂(ОН)₅Cl 1,0 Натрий двууглекислый, NaHCO₃ 0,5 Пиво 30 Вода Остальное

Недостатком этого состава является использование пива - продукта питания длительного и трудоемкого изготовления.

Наиболее близким по составу и используемым природным ПАВ, принятый нами за прототип, является пат RU №2452544 С1 - ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ТЕРМОСТОЙКОЙ ПЕНЫ НА ОСНОВЕ ХМЕЛЯ. Опубликовано: 10.06.2012. Бюл. №16.

Состав включает, мас.%:

Основной хлорид алюминия, Al₂(ОН)₅Cl 1,0 Натрий двууглекислый, NaHCO₃ 0,5 ПАВ - хмеля 0,4 Вода Остальное

Недостатком пенообразующего состава является использование хмеля, трудоемкого в агропромышленном выращивании и производстве природного ПАВ, что удорожает конечный продукт.

Этого недостатка лишен пенообразующий состав с использованием ПАВ (сапонины) «мыльного ореха»^*) при следующем соотношении компонентов в мас. %:

Основной хлорид алюминия, Al₂(ОН)₅Cl 0,50 Натрий двууглекислый, NaHCO₃ 0,24 ПАВ - мыльного ореха 0,40 Вода Остальное

Для получения состава согласно изобретению используют следующие вещества:

1. Основной хлорид алюминия - Al₂(ОН)₅Cl, ТУ 216-350-002-39928758-02.

2. Натрий двууглекислый (сода пищевая), ГОСТ 2156-76.

3. Плоды мыльного дерева S. Trifoliatus - плоды сапиндуса сушеные, ТУ 9158-003-8737-0228-2012.

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

Все испытания составов проводят по стандартным методикам, рекомендованным при разработке новых пенообразующих составов ГОСТ Р 50588-12. Пенообразователи для тушения пожаров. /Общие технические требования и методы испытаний/.

Для проведения испытаний готовят два концентрата.

1. Получение концентрата пенообразователя из «мыльного ореха». Твердые скорлупки плодов «мыльного ореха» 12 г, заливают водой 150 мл и подвергают кипячению на слабом огне в течение 30 мин периодически разминая плоды. Затем, при комнатной температуре раствор фильтруют от нерастворимого осадка. Объем экстракта должен составлять не более 37,5 мл, что достигается кипячением, либо разбавлением экстракта водой. К экстракту прибавляют 12,5 мл ОХА - Al₂(ОН)₅Cl по ТУ 216-350-002-39928758-02.

Всего получается 50 мл концентрированного пенообразователя темно-коричневого цвета со следующими характеристиками: плотность = 1,08; ТДS = 1730; ОВП = 173;

Температура замерзания концентрата +5°С. После замораживания и оттаивания свойства пенообразователя не изменяются.

2. Получение концентрированного раствора соды.

9,6 г питьевой соды растворяют в 100 мл воды при комнатной температуре. Во время хранения концентрированного раствора соды допускается незначительное образование кристаллического осадка.

Оба концентрата 1 и 2 могут длительно храниться в закрытой пластиковой таре без заметного изменения свойств.

Составы обоих концентратов сбалансированы так, что в рабочем растворе компоненты реагируют по реакции:

Al₂(OH)₅Cl+NaHCO₃ = = = Al₂(OH)₆+NaCl+CO₂

при этом ПАВ в химическом взаимодействии не участвует.

Концентрат пенообразователя (1) рассчитан на использование пожарной техники со стандартным дозированием 6%-объемных, в рабочем растворе.

Примеры приготовления комбинированных пенообразующих составов термостойкой пены.

Пример 1

В мерный стакан помещают 6 мл раствора концентрированного пенообразователя и доводят водой до отметки 97 мл. Затем при перемешивании добавляют 3 мл раствора концентрированной соды. Образуется молочного цвета коллоидный раствор.

Состав:

Основной хлорид алюминия, Al₂(ОН)₅Cl 0,50 Натрий двууглекислый, NaHCO₃ 0,24 ПАВ - мыльного ореха 0,40 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 4,8. Отмечают время самопроизвольного разрушения пены - образование отсека 25 мл - 60 мин; 50 мл - 180 мин, далее отсек не прибавляется до 240 минут.

Пример 2

К 3 мл концентрированного раствора соды (0,24 г) прибавляют питьевую воду до 94 мл. Затем при перемешивании раствора добавляют 6,0 мл концентрированного пенообразователя (1) с содержанием 0,5 г основного хлорида алюминия - Al₂(OH)₅Cl. Образуется относительно прозрачный раствор желтоватого цвета с (рН)=8,5.

100 мл раствора помещают в прибор РТ-1 и включают смеситель на 30 секунд со скоростью 4000 об/мин для получения пены. Кратность пены 4,5. Отмечают время самопроизвольного разрушения пены - образование отсека: 25 мл - 10 мин; далее отсек не прибавляется до 60 мин; 50 мл - 120 мин. Далее отсек медленно накапливается.

Сопоставительные данные примера 1 и 2 показывают, что порядок прибавления концентратов в рабочий раствор пенообразователя имеет существенное значение, при этом предпочтение следует отдать примеру 1, где в раствор разбавленного пенообразователя с коагулянтом добавляется концентрированный раствор соды.

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

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

Сопоставительные данные показывают, что предлагаемый состав включает в 2 раза меньше оксихлорида алюминия - Al₂(ОН)₅Cl и соответственно в 2 раза меньше питьевой соды при равном содержании ПАВ, что способствует удешевлению огнетушащего состава и отвечает требованиям поставленной задачи.

Важным достоинством применения мыльного ореха является возможность агропромышленного использования многолетних деревьев, не требующих специального ухода для получения ПАВ и их экологическая составляющая в растительном мире земли.

^*) Выписка из Википедии.

Род включает около 15 видов.

Мыльным орехом называют плоды дерева сапиндус - S. Trifoliatus растущего в тропиках и субтропиках. Плоды этого дерева - ягоды, кожура которых со временем затвердевает, поэтому в народе плод получил название «мыльный орех».

Деревья достигают высоты 25 метров. Листья у них копьевидные, 7-10 см длиной. Цветут мыльные деревья мелкими зеленовато-белыми цветами, плоды созревают в ноябре-декабре. Плодоносят деревья с 3-х лет и живут без участия человека около 100 лет.

Мыльные орехи S. Trifoliatus по внешнему виду похожи на мелкий сухой шиповник.

Плоды имеют фруктово-цветочный запах от слабого до сильного. Цвет от светло-коричневого до черно-красного. Размер плодов около 1,5 см. Содержание сапонинов -гликозидов до 38% (в среднем 20%). Содержат больше дубильных и красящих веществ, и имеют более устойчивою пену по сравнению с видом - S. Mukorossi.

Сапонины - это натуральные пенообразователи (от лат. sapo - «мыло»); они действуют как поверхностно-активные вещества (ПАВ), но в отличие от синтетических ПАВ, полностью разлагаются в окружающей среде, не нанося ей вреда.

Изобретение относится к средствам профилактики и тушения пожаров пеной, а также пена может быть использована для дегазации токсичных материалов, пылеподавления, в медицине, в фармацевтике и в сельском хозяйстве. Описан пенообразующий состав термостойкой пены для профилактики и тушения пожаров, включающий поверхностно-активное вещество, основной хлорид алюминия, натрий двууглекислый и воду, в котором в составе используют ПАВ - мыльный орех при следующем соотношении компонентов в мас.%: основной хлорид алюминия, Al₂(OH)₅Cl - 0,50, натрий двууглекислый, NaHCO₃ - 0,24, ПАВ - мыльного ореха - 0,40, вода - остальное. Технический результат: получен состав, который не включает синтетических ПАВ и обладает практически абсолютной экологической безопасностью. 1 табл., 2 пр.

Пенообразующий состав термостойкой пены для профилактики и тушения пожаров, включающий поверхностно-активное вещество (ПАВ), основной хлорид алюминия, натрий двууглекислый и воду, отличающийся тем, что в составе используют ПАВ - мыльный орех при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Основной хлорид алюминия, Al₂(OH)₅Cl 0,50 Натрий двууглекислый, NaHCO₃ 0,24 ПАВ - мыльный орех 0,40 Вода Остальное