Пена для пожаротушения своими руками

Состав пенообразователя

Состав пенообразователя, а также особенности технологии приготовления этого состава – всегда коммерческая тайна производителя.

До середины прошлого века состав пенообразователя был довольно прост: это углеводородные поверхностно-активные вещества, получаемые из органического сырья растительного или животного происхождения. Вспоминаются истории вроде той, когда исследователи собирали в лесу сосновые шишки и часами варили их, чтобы получить пенообразователь. Сегодня такие ПАВ получают из отвара органического сырья, при этом запахи вблизи производственного предприятия, естественно, не самые приятные.

Если в состав пенообразователя входят только углеводородные ПАВ, такой пенообразователь, как правило, не относится к числу наиболее эффективных. Пена на основе этого ПАВ довольно быстро разрушается при контакте с поверхностью жидких углеводородов и при тепловом воздействии факела пламени. Огнетушащая эффективность пены зависит от ее кратности и размера пузырьков. Наиболее эффективной на практике для поверхностного тушения является пена кратностью 100 и с размером пузырьков, по возможности, менее 1 мм. Чем меньше размер пузырька, тем выше эффективность, но для высокой кратности, например 150, эффективность существенно снижается из-за уноса пены из зоны пожара восходящими конвективными потоками и ветром.

Добавление в состав пенообразователя для тушения пожаров фторсинтетических ПАВ существенно увеличивает стойкость пены в зоне пожара. Однако используемое сегодня по-старинке понятие стойкости, как величины обратной скорости обезвоживания не имеет никакого отношения к огнетушащей эффективности пены, т.е. корреляция между этими величинами просто отсутствует.

Для снижения скорости обезвоживания пены в состав пенообразователя добавляются жирные спирты. Фактически, присутствие этих веществ снижает скорость истечения раствора по каналам Плато-Гиббса. Для составов пенообразователя на основе углеводородных ПАВ это полезно, а вот для пленкообразующих пенообразователей все обстоит совершенно иначе, т.е. наоборот.

Помимо указанных веществ в состав пенообразователя могут входить, например, полисахариды. При тушении пеной водорастворимых (полярных) жидкостей, таких как спирты, эфиры, кислоты, ацетон и т.п. происходит взаимное растворение горящего вещества и водного раствора пенообразователя из которого состоит пена. Чтобы продлить «жизнь» пенного объема в зоне пожара в состав пенообразователя добавляются указанные вещества, которые полимеризуются и создают дополнительный каркас в пене.

Еще одна проблема – хранение пенообразователя в условиях низких температур – решается добавлением в состав пенообразователя этиленгликоля. Растворение всех без исключения компонентов пенообразователя в этом веществе позволяет сохранить их в «жидком» состоянии даже при температурах минус 45°С или минус 60°С. Качество пенообразователя, т.е. его огнетушащая эффективность существенно снижается, но, как утверждают некоторые специалисты, «находится в пределах требований ГОСТ Р».

Для поверхностного тушения углеводородов состав пенообразователя на основе фторсинтетических ПАВ позволяет получать достаточно эффективную пену. Но сегодня пена все шире используется и как объемное средство тушения для защиты помещений различного назначения, насосных и компрессорных станций, складов и хранилищ. Состав пенообразователя для установок пожаротушения высокократной пеной, как выяснилось в экспериментах, может существенно отличаться от состава пенообразователя для поверхностного тушения. Связано это с тем, что пеногенерирование в установках объемного тушения высокократной пеной осуществляется с использованием восходящих потоков продуктов горения, а не чистого воздуха. Если в составе продуктов горения нет галогеносодержащих веществ, то практически все составы пенообразователей будут заполнять объем с одинаковой скоростью. Но если горит, например, поливинилхлорид, то практически бесполезен окажется фторсинтетический пенообразователь, а вот углеводородный даст в этой атмосфере высокократную пену. Какие компоненты состава пенообразователя ответственны за генерацию пены в атмосфере продуктов горения галогеносодержащих веществ сказать сегодня точно нельзя. Однако экспериментальный факт остается фактом!

В последнее время многие «озаботились» оценкой вреда пенообразователей различного состава окружающей среде. Отсутствие элементарной логики в попытках оценки вреда экологии хорошо известно.

Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03 содержат предельно допустимые концентрации в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водо-пользования только анионных ПАВ. Можно отыскать значения еще для некоторых химических веществ, которые можно отнести к ПАВам, например:

№ 16. Алкилбензолсульфонат натрия: ПДК 0,4 мг/л;

№ 30. АлкилС11-18сульфонат натрия: ПДК 0,4 мг/л;

№ 919. Оксиэтилированный алкилфенол: ПДК 0,1 мг/л.

Однако эти вещества не используются в составе пенообразователей. Вообще состав пенообразователей до настоящего времени все производители тщательно скрывают – коммерческая тайна. В этом случае мы должны брать образцы каждого из пенообразова-телей и определять ПДК этой смеси веществ.

Трудоемкая работа. Полезнее оценить вклад пенообразователей в общее загрязнение окружающей среды: загрязняющий вклад сброса в сточные воды пенообразователей, применяемых для тушения пожаров, на сегодняшний день минимален и не превышает 0,02 % от общего объема загрязнений.

В духе подозрительности многие опасаются фторсодержащих пенообразователей. Здесь уместно обратиться к результатам исследований (точнее испытаний), проведенных службой охраны рыб и диких животных США. Вывод по результатам экспериментов на форели и пескарях однозначен: смачиватели и пенообразователи, не содержащие фтор, обладают большей фактической токсичностью, чем пенообразователи AFFF, несмотря на рекламные заявления об обратном. Составы AFFF содержат фторированные ПАВ, которые обладают положительным коэффициентом растекания и создают условия для образования пленки на поверхности горящего вещества. Именно это качество делает пенообразователи AFFF высокоэффективными.

Пенообразователи, не содержащие фторированных ПАВ, обычно содержат более высокие концентрации углеводородных ПАВ и растворителей для того, чтобы возместить отсутствие пленкообразования увеличением устойчивости пенной структуры в условиях пожара, в частности при контакте с жидкими горючими веществами. Углеводородные ПАВ и растворители изначально более токсичны для водных систем, чем фторированные. Это и есть результат испытаний, хотя точный химический состав пенообразователя (использованных веществ) остается для нас неизвестен.

Источник

Пенообразователь и пожарная пена: характеристики и свойства

Применение пены в качестве огнетушащего средства произвело фурор в области пожаротушения, а в частности при тушении легковоспламеняемых и горючих жидкостей. Хотя первые попытки внедрить А.Г. Лораном, этот вид огнетушащего средства не увенчались успехом, со временем, все поняли, на сколько эффективнее это средство по сравнению с другими.

Что такое пожарная пена

Если объяснять понятным языком то пожарная пена – это, по сути, обычные «мыльные» пузыри, которые получаются из специального пожарного пенообразователя при его разбавлении водой и последующем прохождении через пеногенераторы.

Тушение пожаров пеной

Как Вам уже стало понятно, основной составляющей пожарной пены является пожарный пенообразователь, который за счет поверхностно-активных веществ (ПАВ) имеет способность пениться в значительном количестве при малой концентрации.

ПАВ – за частую, являют собой органические или синтетические белковые соединения которые растворяются в воде.

Классификация

В связи с разнообразностью легковоспламеняющихся и горючих жидкостей возникла необходимость разработки и усовершенствования пожарного пенообразователя для разнообразных целей пожаротушения.

Таким образом на сегодняшний день пенообразователи и пены классифицируются по назначению, структуре по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования:

по природе основного поверхностно-активного вещества:

• протеиновые (белковые);
• синтетические углеводородные;
• фторсодержащие.

по способу образования:

• химические (конденсационные);
• воздушно-механические;
• барботажные;
• струйные.

• общего назначения;
• целевого назначения;
• пленкообразующие.

• низкократные, пеноэмульсии;
• средней кратности;
• высокократные.

Характеристика

Водный раствор нейтрализованного керосинового кон­такта 84±3%, костный клей для стойкости пены 5 ± 1 % синтетический этиловый спирт или концентрированный этиленгликоль 11 ± 1 %. Температура замерзания не пре­вышает -8 °С. Является основным пенообразующим средством для получения воздушно-механической пены любой кратности.

При тушении нефтей и нефтепродуктов концентрация водного раствора ПО-1 принимается 6%. При тушении других веществ и материалов используют растворы с концентрацией 2 – 6 %.

ПО-3А Водный раствор смеси натриевых солей вторичных ал­килсульфатов. Содержит 26±1 % активного вещества. Температура замерзания не выше – 3°С. При примене­нии разбавляют водой в пропорции 1 : 1 с использо­ванием дозирующей аппаратуры, рассчитанной на пено­образователь ПО-1. Для получения пены применяют водный раствор с концентрацией 4 – 6 %. ПО-6К Изготовляют из кислого гудрона при сульфировании гидроочищенного керосина. Содержит 32 % активного вещества. Температура замерзания не выше -3°С. Для получения пены при тушении нефтепродуктов используют водный раствор с концентрацией 6 %. В других случаях концентрация водного раствора может быть меньше. «Сампо» Состоит из синтетического поверхностно-активного вещества (20%), стабилизатора (15%), антифризной добавки (10%) и вещества, снижающего коррозионное действие состава (0,1 %). Температура застывания – 10°С. Для получения пены используют водный раствор с концентрацией 6 %. Применяют при тушении нефти, неполярных нефтепродуктов, резинотехнических изделий древесины, волокнистых материалов, в стационарны системах пожаротушения и для защиты технологических установок.

Влияние состава пенообразователя на свойства пены

Основные показатели, которые необходимо учитывать пожарным во время пожаротушения являются: назначение пенообразователя (общее, целевое или пленкообразующее) и кратность.

Направленность и назначение

Пенообразователи целевого назначения способны вырабатывать пену, которая хорошо сохраняется на поверхности очага возгорания (бензина, нефти), то есть, может длительное время не разрушаться на открытом воздухе. Такие свойства пожарной пены создаются за счет того, что в состав пенообразователя входят несколько компонентов.

Также пенообразователи целевого назначения необходимы для тушения легковоспламеняющихся органических жидкостей растворимых в воде, например, спирта. За счет введение в состав пенообразователя некоторых полимеров, которые в свою очередь в последствие отделяют спирт от пены толстой полимерной пленкой.

К пенообразователям целевого назначения также можно отнести морозоустойчивые пенообразователи, соответственно они используются в регионах или климатических условиях с постоянно низкими температурами.

Универсальные и многоцелевые пенообразователи говорят сами за себя. По этому этот вид пенообразователя самый распространенные среди пожарных.

Пленкообразующие пенообразователи это особый вид пенообразователя который применяют при тушении возгораний углеводородного топлива (авиационное топливо, горючие газы и др.), а также во время подслойного тушения пожаров в резервуарах. За счет образования пленки на поверхности горючего он предотвращает повторное воспламенение.

Следующая важная характеристика пожарной пены это ее кратность.

Кратностью пены (К) называется отношение объема пены (V_п) к объему жидкости в пене (V_р ):

Так как пена это пузыри надутые воздухом, что является неустойчивой дисперсной системой, в которой, с момента образования, начинает протекать процесс переноса воздуха от пузырька к пузырьку в результате общее количество пузырьков и объем пены уменьшается, а также выделяется вода.

В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:

• пеноэмульсии, вода с смачивателем К 200.

В пожаротушении используются все виды кратности пожарной пены. Получить различную кратность пены можно за счет разнообразных приборов и пеногенерирующих устройств (установок):

• пеноэмульсии — соударением свободных струй раствора, для тушения пожаров нефти в амбарах;
• низкократные пены — в пеногенераторах, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя – стволы СВП;

Тушение пеной низкой кратности

• пена средней кратности — на металлических сетках эжекционных пеногенераторов – ГПС-200; 600; 2000;

Тушение пеной средней кратности

• пена высокой кратности – в генераторах с перфорированной поверхностью тонких металлических листов или на специальном оборудовании, в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора – дымососы.

Получение пеной высокой кратности

Читайте дополнительный познавательный материал по теме:

Источник

Состав пенообразователя для тушения пожаров и способ его получения

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для тушения пожаров класса А и В. Результат изобретения — улучшение свойств пенообразователя по созданию низко-, средне- и высокократных пен, получение устойчивой пены. Смешивание компонентов проводят при непрерывном их перемешивании и температуре 30-35 o С. При этом последовательно вводят алкилсульфонат фракции С₁₁-C₁₇, триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот и воду, а затем стабилизатор пены — этиленгликоль, этиловый или изопропиловый спирт. Проводят отстой при комнатной температуре в течение не менее 10 мин. Исходные компоненты берут с избытком не более 2 мас.% от количества компонентов в готовом составе пенообразователя. Полученный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас. %: алкилсульфонат фракции C₁₁-C₁₇ — 26-30; триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот — 40-44; стабилизатор пены — 4,0-7,0; вода — остальное. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к составам и способам получения пенообразователя для тушения пожаров. и может быть использовано для тушения пожаров класса А и В, как на суше, так и на воде.

Известен пенообразователь для тушения пожаров «ТЭАС» ТУ 38-107127-87, разработанный Шебекинским химическим заводом, поверхностно-активной основой которого являются водные растворы триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов фракций С₁₀-С₁₃ или C₇-C₁₂, или смеси фракций C₇-C₁₂:C₁₀-C₁₃=1:1, или смеси фракций C₁₀-C₁₂:C₁₀-C₁₃=1:1 (В.В. Пешков, М.В. Одинец. Стабильность пенообразователей при хранении: Сб. научных трудов; Огнетушащие средства и автоматические установки пожаротушения. ВНИИПО МВД СССР, 1989, с. 32-37). Недостатком данного пенообразователя является низкое значение кратности пены — 8-45.

Известен способ получения пенообразователя для тушения пожаров (авторское свидетельство СССР 1357026 А1, А 62 D 1/02, 1987, опубл. 07.12.87, бюл. 45), включающий сульфирование синергетической смеси спиртов фракции C₇-C₁₂ и C₁₂-C₁₆ хлорсульфоновой кислотой, нейтрализацию сульфокислот водным раствором триэтаноламина до рН 6,5-8,0, либо вначале триэтаноламином до рН 4,7 с последующим добавлением водного раствора каустической соды.

Недостатком пенообразователя является завышенное значение кратности пены 1100-1180.

Наиболее близким по составу к заявляемому является состав пенообразователя для тушения пожаров (авторское свидетельство СССР 899046, А 62 D 1/02, 1982, опубл. 23.01.82, бюл. 3), содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: Алкилсульфаты — 3,0-24,0 В качестве сульфонатов — олефинсульфонаты — 1,0-22,0 Этиленгликоль — 7,0-20,0 Бутанол (стабилизатор пены) — 2,0-9,0 Вода — До 100 Состав готовят смешиванием компонентов при комнатной температуре.

Известный состав имеет высокое содержание этиленгликоля и бутанола (до 29 мас.%), используемых в качестве стабилизаторов пены и являющихся токсичными, наркотическими веществами. Из-за повышенного содержания стабилизатора пены происходит снижение стабильности пены.

Задачей изобретения является улучшение свойств пенообразователя по созданию низко-, средне- и высокократных пен, а также получению устойчивой пены.

Задача достигается тем, что состав пенообразователя для тушения пожаров содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Алкилсульфонаты фракции C₁₁-C₁₇ — 26-30 Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот — 40-44 Стабилизаторы пены — 4,0-7,0
Вода — До 100
В качестве стабилизатора пены используют этиловый спирт, изопропиловый спирт или этиленгликоль.

Алкилсульфонаты фракции С₁₁-С₁₇ представляют собой пастообразную консистенцию с содержанием алкилсульфонатов не менее 40 мас.%.

Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот представляют собой пастообразную консистенцию с содержанием алкилсульфонатов не менее 40 мас.%.

Способ получения заявляемого состава включает последовательное введение в аппарат периодического действия следующих компонентов состава: алкилсульфонатов фракции C₁₁-С₁₇, триэтаноламиновых солей алкилбензолсульфокислот, воды и стабилизатора пены: этиленгликоля, этилового спирта или изопропилового спирта. Состав непрерывно перемешивается при температуре 30-35 o С в течение 10-15 минут. Далее его отстаивают в течение не менее 10 минут при комнатной температуре 20-25 o С.

Полученный пенообразователь, составы которого представлены в таблице, представляет собой легкоподвижную, нерасслаивающуюся, однородную и прозрачную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета, без кристаллического осадка и посторонних механических включений, со слабым специфическим запахом. Огнетушащая способность заявленного состава была определена при тушении гептана (класс В) и составила не более 300 секунд.

Пример 2. (См. таблицу) Состав пенообразователя, масс. %:
Алкилсульфонат фракции C₁₁-C₁₇ — 28,0
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот — 40,0
Стабилизатор пены (этиловый спирт) — 6,5
Вода — До 100
Стабильность пены — 300 с; кратность пены — 13.

Пример 4. Состав пенообразователя, мас.%:
Алкилсульфонат фракции C₁₁-С₁₇ — 25,0
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот — 42,0
Стабилизатор пены (этиловый спирт) — 5,5
Вода — До 100
Стабильность пены — 260 с; кратность пены — 8.

Пример 5. Состав пенообразователя, мас.%:
Алкилсульфонат фракции C₁₁-C₁₇ — 31,0
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот — 41,0
Стабилизатор пены (этиловый спирт) — 6,0
Вода — До 100
Стабильность пены — 270с; кратность пены — 20.

Из таблицы можно сделать вывод, что предложенное соотношение компонентов при данном способе получения обеспечивает высокоэффективные показатели стабильности и кратности пены (примеры 1-3, 6-8, 11-13), а изменение данного соотношения приводит к изменениям свойств пены (примеры 4, 5, 9, 10, 14, 15) до уровня прототипа (пример 16).

Использование заявляемого состава пенообразователя и способа его получения обеспечивает следующие преимущества.

1. Пенообразователь нетоксичен, хорошо растворим в воде, обеспечивает получение низко-, средне- и высокократных пен.

2. Предназначен для получения воздушно-механической пены с помощью специальной аппаратуры при тушении пожаров класса А (древесина, уголь, каучук, пластмасса) и В (горящие нефтепродукты и органические вещества).

3. Способ получения не требует дорогостоящего оборудования и осуществляется в автоматизированном режиме продолжительностью не более 2-х часов.

1. Состав пенообразователя для тушения пожаров, содержащий сульфонат, стабилизатор пены и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот, а в качестве сульфоната используют алкилсульфонат фракции С₁₁-С₁₇ при последующем соотношении компонентов, мас. %:
Алкилсульфонат фракции С₁₁-С₁₇ — 26-30
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот — 40-44
Стабилизатор пены — 4,0-7,0
Вода — Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он в качестве стабилизатора пены содержит этиленгликоль. этиловый или изопропиловый спирт.

3. Способ получения состава по п. 1, включающий смешивание исходных компонентов, содержащих сульфонат, стабилизатор пены и воду, отличающийся тем, что в состав исходных компонентов дополнительно вводят триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот, в качестве сульфоната используют алкилсульфонат фракции C₁₁-C₁₇, смешивание компонентов проводят при непрерывном их перемешивании и температуре 30-35 o С, путем последовательного введения алкилсульфоната, триэтаноламиновых солей алкилбензолсульфокислот, воды, затем — стабилизатора пены, отстой полученного состава при комнатной температуре в течение не менее 10 мин, при этом исходные компоненты берут с избытком не более 2 мас. % от количества компонентов в готовом составе пенообразователя.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора пены используют этиленгликоль, этиловый или изопропиловый спирт.

Источник