黄原胶对无氟泡沫灭火剂性能影响研究

为解决传统水成膜泡沫灭火剂（AFFF）对生态环境的不利影响,以天然表面活性剂无患子皂苷、碳氢表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）和十二烷基磺酸钠（SDS）作为发泡剂,探究黄原胶（XG）对3种表面活性剂复配体系泡沫性能的影响。采用多种方法研究泡沫溶液的表面张力、粘度、发泡性、泡沫稳定性、泡沫灭油火的有效性等性能。结果表明：XG的加入对泡沫溶液的表面张力影响很小,随着XG质量分数的增加,泡沫溶液的发泡性能略有下降,而粘度快速提高。XG质量分数对泡沫稳定性有显著影响。根据《泡沫灭火剂》（GB 15308—2006）0.25 m2油盘火试验,当XG质量分数为0.30%时,极大地提高了泡沫的灭火性能,灭火时间为88 s,相比无XG添加时减少20 s;100%抗烧时间比无XG添加时增加504 s。实验结果为XG在无氟泡沫灭火剂中的潜在应用提供了依据。     

含纳米二氧化硅颗粒三相泡沫性能与作用机理研究

为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫。实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律。通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理。研究发现：随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大。泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性。在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用。研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义。     

煤矿泡沫降尘起泡剂选择的研究

根据煤矿的实际,提出了泡沫降尘起泡剂的技术要求,确定了适合于煤矿的起泡剂.采用改进的Ross-Miles方法,对选取的起泡剂的发泡量和泡沫半衰期进行了测量.所得结论对泡沫降尘有重要的指导意义.     

增粘型水成膜泡沫灭火剂制备及性能表征

针对变电站场景火灾特点,使用多种表面活性剂复配,形成1种增粘型水成膜泡沫灭火剂.对产品的表面张力、泡沫性能、体系粘度、流变性能和灭火性能进行了表征,结果表明:增粘型水成膜泡沫灭火剂经3％比例稀释后,泡沫溶液粘度增加且呈现剪切变稀的流变行为;增粘型水成膜泡沫灭火剂具有发泡倍率高、泡沫稳定性好的特点,能够快速熄灭B类火灾.     

综放工作面表面活性剂除尘工艺

通过对表面张力及接触角的测定分析,确定了4种不同类型表面活性剂单体溶液的CMC.通过两两单体复配的原则,对6种复配溶液进行了煤粉沉降与反向渗透实验,确定了降尘用表面活性剂的最优配方为质量分数为0.05%的SAS+CAB-35的复配溶液,同时提出了改进的定量泵试剂添加方法.     

防灭火高性能泡沫的试验研究

针对目前煤炭防灭火泡沫存在起泡性能低、稳泡时间短的问题,通过对现有表面活性剂进行复配,获得了泡沫性能良好的新型复合表面活性剂溶液体系。研究了复配体系的表面张力、泡沫性能,以及温度、无机盐离子对二元复配体系SDS/OP-10、SDS/OB-2、SDS/BS-12的起泡性能和稳泡性能的影响,并探讨了其性能变化的原因。结果表明:表面活性剂复配后均具有良好的协同增效作用,在其具有最低表面张力的复配比例下,起泡高度均超过100 mm,稳泡性能由高到低为阴/阳(SDS/OB-2)、阴/两性(SDS/BS-12)、阴/非(SDS/OP-10);泡沫性能最佳的复配体系为阴/阳(SDS/OB-2),在10-2mol/L NaCl存在时,起泡高度达133 mm,泡沫消失速度为0.01 mm/s。     

纳米氢氧化铝三相泡沫制备研究*

为更好地解决煤矿采空区煤炭自燃问题,以十二烷基硫酸钠为主体进行发泡剂复配,通过泡沫性能测试实验,研制出高性能发泡剂。以纳米氢氧化铝作为固相颗粒,制备出发泡倍数高、稳定性强的纳米氢氧化铝三相泡沫,使用锥形量热仪研究其高温阻燃能力和消烟性能。实验结果表明:当纳米氢氧化铝的质量分数从0提高到1%时,泡沫体积从500 mL增长至830 mL;当质量分数从3%提高到4%时,泡沫析液半衰期由15 min提升至42 min,且能在完全析液后保留三维网状结构。在高温阻燃和消烟能力方面,纳米氢氧化铝三相泡沫的加入将点燃时间从24 s延长至87 s,持续燃烧时间从835 s缩短至325 s,热释放速率高峰值从97.2 kW/m2降低至49.8 kW/m2,烟气生成速率峰值从0.064 m2/s降低至0.012 m2/s,对CO,CO2释放速率也有一定抑制作用。     

PFC-APG-SA水成膜泡沫防治油液储运火灾实验研究

为有效防治油液在储运过程中易发生火灾问题,针对油液储运火灾特点,研发1种PFC-APG-SA水成膜泡沫材料。基于发泡性能、表面张力、pH值和抗烧性能,对复配的8种水成膜泡沫液开展性能测试实验,优选出最佳配方。结合分子动力学模拟,探究复配表面活性剂在模拟体系界面中分子排布作用的微观机理。研究结果表明：新型水成膜泡沫液发泡倍数为9.5,泡沫形态稳固,表面张力为17.521 mN/m,抗烧时间约为784 s,用量小且可以有效抑制油液燃烧;在分子动力学模拟中,复配的表面活性剂分子在油表面排列更为紧密,与油之间的相互作用能绝对值为8 210.238 kJ/mol,相互作用强且结构稳定。研究结果可为水成膜泡沫在油液储运火灾防治中的应用提供一定参考。     

二元表面活性剂复配对水成膜灭火剂性能影响

由于含氟表面活性剂具有较长的氟碳链,难以降解,实验采用两种不含氟的碳氢表面活性剂复配,同时也添加3种辅助添加剂,配置出3%型水成膜泡沫灭火剂,并对其性能进行测试,结果表明:新配制出的水成膜泡沫灭火剂表面张力降低到了20.85 mN/m、发泡倍数达到了6.4倍,25%析液时间为4.1 min、在丙酮上的稳泡时间为5.8 min、灭火时间为0.18 min,各项性能指标均能达到国家标准,是一种环境友好型的水成膜泡沫灭火剂。     

阴-非混合表面活性剂对DNAPLs的增溶作用

表面活性剂增溶修复是一种有效的土壤有机污染修复技术.采用静态平衡法比较研究了单一的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂聚氧乙烯失水山梨脂肪酸酯醇醚(TWSO)及其混合表面活性剂对3种氯代烃化合物氯苯(CB)、1,2-二氯苯(1,2-DCB)和三氯乙烯(TCE)的增溶作用.考察了无机盐离子Na 、M2 和Ca2 对增溶作用的影响,以期为土壤和地下水重非水相液体(DNAPLs)污染提供新的修复途径.结果表明,阴-非混合表面活性剂TW80-SDS对3种化合物的增溶效果明显强于单一的阴离子表面活性剂SDS,混合表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)随着非离子表面活性剂质量分数的增加而降低,其增溶能力随着非离子表面活性剂质量分数的增加而增加,对污染物的增溶程度排序为:三氯乙烯＞氯苯＞1,2-二氯苯.表面活性剂在临界胶束浓度以上,对有机物的分配系数Kmc与有机物的辛醇-水分配系数Kow相当,而增溶比与有机物的水溶解度呈正相关,与Kow、kow、溶质的摩尔体积和表面活性剂的亲水-亲油平衡值HLB呈负相关.Na 、Mg2 和Ca2 能增大氯苯在表面活性剂中的表观溶解度,阴非离子表面活性剂SDS与TW80混合后能提高表面活性剂的抗硬水能力,提高增溶效率.     

溜井泡沫抑尘剂的研制及其抑尘性能实验研究

矿山溜井卸矿过程中产生的大量冲击性粉尘已成为矿井可呼吸性粉尘的主要来源,为了有效解决溜矿井卸矿时产生的大量冲击性粉尘,基于泡沫抑尘的机理,研究了发泡倍数和半衰期两个指标进行优选实验,通过正交法和单因素法优选出最佳的泡沫抑尘配方为十二烷基硫酸钠、月桂酸钠和聚丙乙酰胺,各成分的质量浓度分别为0.6%、0.8%与0.4%。结果表明,通过模拟溜井卸矿测得不同泡沫高度的抑尘效率在85%~95%之间,呼吸性粉尘的抑尘效率为87%左右,其时效性可达2h以上。     

压缩空气蛋白泡沫抑制液体火的有效性研究

压缩空气泡沫灭火技术是一项新型灭火技术,为验证压缩空气泡沫系统与蛋白泡沫灭火剂结合使用时是否可以成为含PFOS泡沫灭火剂的替代技术,开展了压缩空气蛋白泡沫抑制液体火有效性试验.在对压缩空气蛋白泡沫的泡沫性能进行分析的基础上,进一步采用标准油盘火试验模型对压缩空气蛋白泡沫的灭火性能进行评估,并与吸气式泡沫产生系统进行了对比.试验结果表明压缩空气蛋白泡沫具有优异的泡沫性能,同时具备抑制非水溶性液体火的有效性,可以作为含PFOS泡沫灭火剂的替代技术.     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

罐壁式泡沫系统扑救密封圈火灾试验研究

针对大型浮顶罐罐壁式泡沫灭火系统的特点及不足,依据相关规范要求设计了30m长的密封圈火灾模拟试验油槽,开展了3％型水成膜泡沫液和6％型氟蛋白泡沫液灭火试验。现场测定了泡沫的发泡倍数和析液时间,符合规范要求但略低于检测值。试验过程测定了泡沫在泡沫堰板内的流动速度和燃烧油面的蔓延速度,观察了不同的泡沫液和泡沫混合液供给强度下的油槽火灭火状况,对比分析了油槽火周邻的温度和热流分布。在此基础上,评估分析了罐壁式泡沫系统扑救密封圈火灾的有效性。试验结果表明：有效的泡沫混合液供给强度下,3％型水成膜泡沫和6％型氟蛋白泡沫可控密封圈火灾,甚至灭火;泡沫类型和泡沫混合液供给强度对油槽火全淹没时间的影响较大。该试验对大型浮顶罐低液位密封圈火灾扑救具有积极的指导意义和工程应用价值。     

Research on the influence of foaming gas in compressed air/nitrogen foam on extinguishing the n-heptane tank fire

Tank fires threaten the lives of people and pollute the environment for their intense radiant heat, rapid fire spread and explosion hazard. Compressed air/nitrogen foam (CAF/CNF), a cleaner fire extinguishing technique used for the tank fire suppression because halogen-based agents were prohibited for environmental reasons. In this work, the influence of foaming gas in CAF/CNF on extinguishing the n-heptane tank fire was firstly investigated. Firstly, it was found that CNF spreads faster with rapid increase in foam thickness, mainly due to its better stability and less evaporation. Secondly, after foam was discharged, there existed a short increase of the combustion intensity, associated with three monotonous regions and two time delays in the whole extinguishing time. The two time delays were caused by Rayleigh–Taylor instability and flame sheet shift, respectively, and the shift distance was larger for CNF. Finally, the influential factors contributing to flame extinction were exhibited to be mainly related to the decrease in liquid burning rate and gas-phase Damkohler number. Among these factors, foam spreading rate and thickness dominated due to coupled chemical and physical extinguishing effects. Resulted from some competitive effects, CNF was slightly more efficient at extinguishing tank fires than CAF.     

不同气源压缩气体泡沫灭浮顶罐密封圈火灾性能比较

为评估不同气源压缩气体泡沫扑救浮顶罐密封圈火灾的有效性,通过足尺灭火试验,研究不同工况下压缩气体泡沫对浮顶罐密封圈火灾的灭火性能以及气源类型、挡雨板遮挡对灭火的影响。结果表明:在泡沫溶液供给强度为5 L/（min·m2）条件下,压缩氮气泡沫和压缩空气泡沫均可快速有效扑灭典型浮顶罐密封圈火灾,且灭火后不发生复燃;密封圈挡雨板对泡沫施加和灭火均有较大影响,不利于快速灭火;无论是否设置挡雨板,压缩氮气泡沫的灭火性能均比压缩空气泡沫略有提升,实际工程中有氮气源的场所建议直接采用已有供氮设备作为气源。研究结果对压缩气体泡沫系统工程设计以及在大型浮顶罐工程中的应用具有重要意义。     

微米级空心玻璃微珠三相泡沫稳定性研究

基于水成膜泡沫灭火剂(AFFF),用微米级空心微珠颗粒作为泡沫稳定剂,制成三相泡沫,并研究了泡沫组成因素对发泡能力和泡沫稳定性的影响。采用控制变量法,研究了颗粒浓度、颗粒粒径、AFFF原液浓度对发泡倍数和析液时间的影响。颗粒加入对发泡能力有抑制作用;因为颗粒存在影响,三相泡沫的发泡能力随AFFF原液浓度增大而减小;40μm粒径颗粒的抑制作用相对20μm和60μm颗粒最小。颗粒浓度和AFFF原液浓度增加,能够提升三相泡沫稳定性,且泡沫析液时间随颗粒浓度增加呈指数规律变化。当AFFF原液浓度为3.0%、颗粒浓度为9%左右时,三相泡沫稳定时间约为两相泡沫的3倍,该配方三相泡沫有较好的稳定性。     

用DMA研究聚氨酯泡沫材料的压缩耗能性能

本文提出一种分析泡沫材料抗周期性脉动冲击防护性能的试验方法。运用DMA"低频—高频—低频"周期循环的动态压缩模式,模拟外部冲击脉动压力"弱—强—弱"周期性变化的作用特点。使用该方法对异氰酸酯指数不同的几种低密度聚氨酯泡沫材料进行了试验分析。结果表明,异氰酸酯指数R为1.8的低密度聚氨酯泡沫材料对周期性脉动冲击压力具有较高的损耗因子和耗能模量,与分子结构理论分析一致,该试验方法具有参考价值。     

环氧丙烷储罐空气泡沫灭火试验研究

环氧丙烷为低沸点水溶性可燃液体,由于其饱和蒸汽压大,灭火困难,此前,国内外未对环氧丙烷进行过大型工程应用灭火试验研究。为研究空气泡沫对环氧丙烷储罐的灭火性能,分别对环氧丙烷进行了0．25m^2油盘探索性试验、1．73m^2油盘泡沫灭火剂选型试验和直径3．5m储罐工程应用灭火试验。试验结果表明,空气泡沫难以扑灭环氧丙烷储罐火灾,在直径3．5m储罐上,虽然采用了灭火性能较好的泡沫液,且使用了较大的供给强度和较长的供给时问,但仍难灭火。在试验基础上,对环氧丙烷储罐的消防要求提出了建议。     

白云母/硅微粉疏水改性对三相泡沫热稳定性的影响

为了制备高热稳定性的三相泡沫,对白云母/硅微粉疏水改性。采用十六烷基三甲氧基硅烷(HTEOS)为改性剂,以接触角、粒度分析、FTIR为表征。在合成蛋白泡沫中按比例添加粉体制备三相泡沫,以自主设计可视化油池进行热稳定性试验并与两相泡沫对比。结果表明:改性白云母的性质为“两亲”,改性硅微粉表现为疏水;三相泡沫热稳定性高于两相泡沫,三相泡沫中,利用改性白云母制备的三相泡沫热稳定性最优,覆盖至破灭时间为1 905 s,而改性硅微粉制备的三相泡沫热稳定性不足,覆盖至破灭时间仅为983 s。