Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

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.

Согласно рекомендациям [1–3], применение пенообразователей общего назначения для тушения пожаров пеной с использованием пресной и морской воды, жесткость которой превышает значение 30 мг-экв/л – запрещается. Запрет распространяется и на пенообразователи с фторированными (ПАВ) – целевого назначения, используемыми при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах по методу подслойного тушения.

К ранее запрещенным к производству и применению на пожарах биологически жестким пенообразователям следовало бы отнести и очень дорогие пенообразователи целевого назначения с фторированными ПАВ – вообще не подверженными биологическому разложению на очистных сооружениях. Эти ПАВ способны при попадании в почву или водоемы постепенно накапливаться, создавая угрозу загрязнения окружающей среды и жизни человека. Однако, благодаря высокой огнетушащей эффективности пленкообразующих пенообразователей с фторированными ПАВ при тушении пожаров в крупных резервуарах, в том числе с водорастворимыми (полярными) органическими жидкостями, их применение в контролируемых условиях считается целесообразным [4].

К менее дорогим пенообразователям целевого назначения для тушения пожаров с использованием в рабочих растворах жесткой и морской воды следует отнести известные пенообразователи: ПО-6ТС-М, ПО-6НП-М, «Морпен», ПО-4ЦМТ, «Урал Стандарт ННП» и др. Их применение позволяет тушить пожары классов «А» и «В» пеной низкой, средней и высокой кратности на судах речного и морского флота, а также в прибрежных акваториях и зонах размещения пожароопасных веществ и материалов. Эти пенообразователи непригодны для тушения пожаров класса «В» – водорастворимые (полярные) жидкости [5].

Многолетние исследования автора показали, что более дешевые пенообразователи общего назначения на базе синтетических ПАВ могут использоваться для получения термостойкой пены в концентрациях как минимум в 4 раза меньших, чем обычно применяемые при тушении пожаров. Термостойкая пена может применяться в качестве профилактического средства при проведении пожароопасных работ, пылеподавлении и дегазации токсичных материалов.

Стандартные пенообразователи общего назначения могут быть использованы для получения термостойкой пены с природной водой любой степени жесткости и солевым содержанием.

Укрупненные огневые испытания в городах Одесса, Сумгаит, Актау, Братск, и Северодонецк – Межведомственные испытания в соответствии с ГОСТ Р 50588 на модели морской воды дали положительные результаты.

Выводы Комиссии.

1. Стабилизаторы пены марки А и Б полностью соответствуют заданным требованиям и рекомендованы их к серийному производству.

2. Стабилизаторы пены рекомендовать к аттестации на высшую категорию качества.

3. Рекомендовать изготовление установочной серии стабилизаторов для промышленного производства в объемах, предлагаемых заказчиками.

Дальнейшие исследования были посвящены решению экологических проблем применения пенообразователей на пожарах, сокращению расходования ПАВ на речной и морской воде, наиболее уязвимых для флоры и фауны водоемов.

В 2007 году термостойкая пена была представлена от Академии государственной противопожарной службы МЧС России на 6-ой Международной специализированной выставке «Пожарная безопасность ХХI века» [6].

Разработанный автором состав термостойкой пены для морской воды [7], со сверхнизким содержанием ПАВ в рабочих растворах являются примером положительного решения экологической проблемы защиты от загрязнения мирового океана.

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

1. Коагулянт – ОХА, А12(ОН)5С1, ТУ 216-350-002-39928758-02.

2. Пенообразователь, на базе алкилсульфата натрия, NaOSO3–R, где R, углеводородный радикал С8-С10. ТУ 2481-003-31232365-2008.

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

4. Уксусная кислота, ГОСТ 19814.

5. Питьевая вода.

6. Морская вода Красного моря в районе города Хургада (Египет).

7. Смеситель РТ-1, ТУ 38-10789.

8. Модель морской воды – по ГОСТ Р 50588-2012.

Материалы, использованные для создания модели морской воды, представлены в табл. 1.

Для получения термостойкой пены в работе используют два концентрата.

Таблица 1

Материалы, использованные для создания модели морской воды

1. Стабилизатор термостойкой пены, основной хлорид алюминия (ОХА), с концентрацией по А12(ОН)5С1 = 34 %. Плотность 1,27, рН = 5,5. Температура замерзания минус 18 °С.

2. Пенообразователь на базе алкилсульфата натрия С8-С10, включающий следующие компоненты в вес., %: вода – 68,5; алкилсульфат натрия – 18; сульфат аммония – 12; уксусная кислота – 1,5. Концентрат – прозрачная жидкость с плотностью – 1,12, рН = 6,6 и температурой замерзания не выше минус 2 °С.

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.

Примеры приготовления 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 пены 1/4 = 60 мин; 1/2 =240 мин. В дальнейшем пена не дает отсека более 24 часов, а 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 1/4 = 60 мин; 1/2 = 300 мин. В дальнейшем пена не дает отсека более 24 часов, а 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.

Таблица 2

Показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов на пресной и модели морской воды

Таблица 3

Показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов на воде Красного моря и модели морской воды согласно НПБ 304-2001

В данном примере: устойчивость 1/4 = 30 мин; 1/2 = 180 мин. В дальнейшем пена не дает отсека более 24 часов, а объем пены остается равным 450 мл.

Аналогичные испытания примерам 1, 2, 3 были проведены с использованием пресной питьевой воды.

В табл. 2 приведены показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов на пресной и модели морской воды.

Сравнительные испытания табл. 2, показывают, что устойчивость пены на модели морской воды в присутствии равных соотношений реагирующих веществ значительно выше, чем с использованием пресной воды. Это позволяет при меньших затратах (объемах) огнетушащих средств повысить тактико-технические показатели противопожарной техники.

При использовании для приготовления составов типа примеров 1, 2, 3 на воде Красного моря заметных изменений свойств пены от примеров 1, 2, 3 на модели морской воды не наблюдается.

В табл. 3 приведены показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов на воде Красного моря и модели морской воды согласно НПБ 304-2001.

Сопоставительные данные табл. 3 показывают, что использование модели морской воды и морской воды Красного моря имеют незначительные отличия.

Предлагаемый рабочий раствор пенообразователя включает как минимум в 17 раз меньше ПАВ, чем известные пенообразователи общего и целевого назначения для морской воды (пенообразователи ПО-6ТС-М, ПО-6НП-М, «Морпен», ПО-4ЦМТ, «Урал Стандарт ННП»), предназначенные для получения пены низкой, средней и высокой кратности на стандартном оборудовании с использованием морской и пресной воды для тушения пожаров классов «А» и «В», что чрезвычайно важно для экологии применения пенообразователей на пожарах.

Отличительные свойства термостойкой пены

1. Пена обладает высокой устойчивостью к полураспаду (вместо 4 минут – 180 и более), к тепловому излучению и открытому пламени.

2. Пена может быть получена на природной воде любой степени жесткости и солевым содержанием.

3. Пена низкой кратности может использоваться в присутствии людей, в замкнутых пространствах из-за отсутствия перегретого пара при попадании пены на раскаленные предметы.

4. Пена может быть использована в качестве профилактического средства для экранирования защищаемых объектов, в том числе и людей, от теплового и искрового воздействия при проведении аварийно-спасательных работ.

5. Пена пригодна для дегазации отравляющих химических веществ и пылеподавления.

6. Пена низкой кратности может быть подана на значительные расстояния от очага горения, удерживается на вертикальных поверхностях, что способствует эффективности тушения пожара.

7. Пена пригодна для профилактики и тушения лесных и торфяных пожаров.

8. Пена перспективна для применения в сельском хозяйстве, в контролируемых условиях сжигания стерни.

9. Пена получается при сверхнизком содержании поверхностно-активных веществ в огнетушащих растворах, что отвечает высоким экологическим требованиям охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

10. Термостойкая пена может быть получена с использованием незамерзающих (до минус 30 °С) солевых растворов при отсутствии талой воды в Заполярье.

11. Пенообразователь рекомендуется аэродромным службам при профилактике и тушении пожаров в чрезвычайных ситуациях.

12. Газонаполненная (азотом) термостойкая пена может быть применена в угольных шахтах – в качестве универсального средства профилактики и тушения пожаров.

13. Пена эффективна при профилактике и тушении пожаров с использованием морской воды, в том числе в арктических широтах.