CC BY
11
БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 614.844.6 - 544.773.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ОГНЕТУШАЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЯМЫХ МИКРОЭМУЛЬСИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ИНГИБИТОРЫ ГОРЕНИЯ 1,2-ДИБРОМТЕТРАФТОРЭТАН И 2-ИОДГЕПТАФТОРПРОПАН
Д.В. Батов, Т.А. Мочалова, О.Е. Сторонкина
В статье сообщаются результаты испытаний на огнетушащую эффективность прямых микроэмульсий, содержащих в качестве масляной фазы ингибиторы горения 1,2-дибромтетрафторэтан и 2-иодгептафторпропан. Показано, что исследованные микроэмульсии существенно эффективнее подавляют горение по сравнению с мелкодисперсной водой.
Ключевые слова: пожаротушение, комбинированное огнетушащее средство, вода, ингибитор горения, галогенуглеводород, 1,2-дибромтетрафторэтан, 2-иодгептафторпропан, микроэмульсия.
Введение. Наиболее перспективным путем решения проблемы создания высокоэффективных средств пожаротушения является разработка составов комбинированного действия, соединяющих в себе основные свойства различных огнетушащих веществ, т.е. ингибирование и охлаждающее действие, ингибирование и снижение концентрации кислорода в зоне горения за счет разбавления и т.п. Однако на сегодняшний момент, по справедливому мнению авторов работы [1], «у большинства используемых огнетушащих веществ в значительной мере преобладает один из механизмов воздействия на очаг пожара. Другие огнетушащие свойства проявляются значительно слабее».
Таблица 1
Составы исследованных микроэмульсий вода - додецилсульфат натрия - 1-пентанол - триэтаноламин - 2-
иодгептафторпропан типа масло в воде
Компонент МЭ-1 МЭ-2 МЭ-3 МЭ-4
C3IF7 1.22 3.40 6.02 9.85
Н2О 77.61 75.52 72.90 68.89
NaDDS 8.39 8.35 8.42 8.43
ТЭА 6.91 6.94 6.77 7.03
PenOH 5.87 5.79 5.90 5.79
Эффективные химически активные ингибиторы, которыми являются
галогеноуглеводороды, не смешиваются с водой в обычных условиях. Перспективным путем их соединения может стать получение соответствующих микроэмульсий. Поэтому ранее в работах [2 - 5] были установлены микроэмульсионные составы для систем вода -додецилсульфат натрия - 1-пентанол -триэтаноламин - 2-иодгептафторпропан и вода -додецилсульфат натрия - 1-пентанол -триэтаноламин - 1,2-дибромтетрафторэтан, которые приведены в табл. 1 и 2.
Таблица 2.
Составы исследованных микроэмульсий вода - додецилсульфат натрия - триэтаноламин - 1-пентанол -
1,1,2,2-тетрафтордибромэтан
Компонент МЭ-5 МЭ-6 МЭ-7 МЭ-8 МЭ-9 МЭ-10
C2Br2F4 2.37 29.59 39.44 49.69 58.38 66.2
Н2О 88.31 48.81 38.44 28.14 19.81 11.94
ТЭА 3.83 7.42 7.66 7.55 7.25 7.37
NaDDS 3.73 7.08 8.29 8.41 8.43 8.37
PenOH 1.75 7.1 6.16 6.22 6.13 6.12
В указанных работах [2 - 5] было показано, что все микроэмульсии относятся к типу масло в воде или прямым микроэмульсиям. Исключение составляет МЭ-10 с наибольшим содержанием 1,2-дибромтетрафторэтана. В настоящей работе исследована огнетушащая эффективность микроэмульсий.
Экспериментальная часть. Для испытания микроэмульсий на огнетушащую эффективность использовалась лабораторная установка для исследования огнетушащей
способности порошковых составов оригинальной конструкции, изготовленная сотрудниками кафедры пожарной профилактики ИПСА МЧС России. Общий вид установки показан на рис. 1.
Установка состоит из распылительного устройства, в которое помещается дозированное количество огнетушащего средства, и компрессора с ресивером, электромагнитным клапаном и пусковым устройством, обеспечивающим создание избыточного давления.
Рис. 1. Схема установки для определения огнетушащей эффективности порошков. 1 - устройство для подачи порошка (микроэмульсии), 2 - электромагнитный клапан, 3 - промежуточная ёмкость, 4 -манометр, 5-компрессор, 6 - электродвигатель, 7 - модельный очаг, 8 - шланги высокого давления, 9 - штатив
На рис. 2 изображено распылительное устройство для подачи огнетушащего средства, а на рис. 3 - общий вид установки при проведении испытания.
Распылительное устройство обеспечивало создание и направленную подачу мелкодисперсной жидкости. Испытания заключались в определении минимального количества микроэмульсии, обеспечивающего уверенное тушение модельного очага пожара горючей жидкости. Максимальное
количество огнетушащего средства, загружаемого в распылительное устройство, составляло 5 мл. В качестве модельного очага пожара горючей жидкости использовалось горение 3 мл бензина, налитого на поверхность воды в круглом металлическом поддоне диаметром 20 см и высотой 5 см. Распылительное устройство располагалось над поверхностью жидкости на высоте ~ 50 см. Давление в распылительном устройстве составляло 2 атм.
Рис. 2. Конструкция распылительного устройства
Рис. 3. Общий вид проведения испытания на огнетушащую эффективность
В качестве огнетушащего средства сравнения использована водопроводная мелкораспыленная вода.
Результаты и их обсуждение. Результаты испытаний микроэмульсий на огнетушащую эффективность представлены в табл. 3 и 4.
Из полученных данных видно, что горение не прекращалось только при использовании в качестве огнетушащего средства 5 мл воды, 2 мл микроэмульсии МЭ-1, содержащей наименьшее количество 2-иодгептафторпропана, и других микроэмульсий в количестве менее 2 мл. Во всех остальных случаях зафиксировано уверенное тушение модельного очага пожара. Зависимость результата тушения от состава микроэмульсии доказывает воздействие ингибитора горения на пламя.
Результат «Отсутствие распыления» в табл. 4 для микроэмульсий МЭ-7 и МЭ-8 был связан с высокой вязкостью этих микроэмульсий при комнатной (~ 23 оС) температуре. В работе [6] нами было показано, что вязкость исследованных микроэмульсий существенно уменьшается при повышении температуры. Поэтому для понижения вязкости микроэмульсии, помещенные в распылительное устройство, перед испытанием нагревали в пламени зажигалки. Ориентировочное повышение температуры составляло
приблизительно 10 - 15 градусов. Из полученных результатов видно, что повышение температуры, как и ожидалось, приводило к понижению вязкости микроэмульсии и способствовало ее эффективному распылению и тушению пламени.
Таблица 3
Результаты испытаний на огнетушащую эффективность микроэмульсий вода - додецилсульфат натрия - 1-пентанол - триэтаноламин - 2-иодгептафторпропан типа масло в воде
Огнетушащее средство (ОС) Объем ОС (мл) Результат тушения
Вода 4 Отсутствие тушения
4 Уверенное тушение
МЭ-1 3 Уверенное тушение
2 Отсутствие тушения
4 Уверенное тушение
МЭ-2 3 Уверенное тушение
2 Уверенное тушение
1 Отсутствие тушения
4 Уверенное тушение
МЭ-3 3 Уверенное тушение
2 Уверенное тушение
1 Отсутствие тушения
4 Уверенное тушение
МЭ-4 3 Уверенное тушение
2 Уверенное тушение
1 Отсутствие тушения
Таблица 4
Результаты испытаний на огнетушащую эффективность микроэмульсий вода - додецилсульфат натрия - 1-пентанол - триэтаноламин - 1,2-дибромтетрафторэтан
Огнетушащее средство (ОС) Объем ОС (мл) Результат тушения
Вода 5 Отсутствие тушения
4 Уверенное тушение
МЭ-5 3 Уверенное тушение
2 Уверенное тушение
1 Отсутствие тушения
МЭ-7 2 Отсутствие распыления
5 Отсутствие распыления
5 при нагревании Уверенное тушение
МЭ-8 5 при нагревании Уверенное тушение
1 при нагревании Отсутствие тушения
5 Уверенное тушение
МЭ-9 2 Уверенное тушение
1 Отсутствие тушения
Другим способом осуществления качественного распыления является, вероятно, повышение давления в установке или создание распылительного устройства другой конструкции.
Выводы. Проведены испытания на огнетушащую эффективность микроэмульсий вода - додецилсульфат натрия - 1-пентанол -
триэтаноламин - 2-иодгептафторпропан и микроэмульсий вода - додецилсульфат натрия - 1-пентанол - триэтаноламин - 1,2-дибромтетрафторэтан. Показано, что
исследованные микроэмульсии обладают огнетушащим действием лучшим по сравнению с мелкораспыленной водой.
Библиография
1. Марков В.Ф. Физико-химические основы развития и тушения пожаров: Учебное пособие для курсантов, студентов и слушателей образовательных учреждений МЧС России / В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева, М.П. Миронов, С.Н. Пазникова, Екатеринбург: УрО РАН. - 2009. - 274 с.
2. Батов Д.В. Получение, теплоемкость и горючие свойства микроэмульсий вода - ПАВ -галогеноуглеводород, пригодных для создания комбинированных огнетушащих средств / Д.В. Батов, В.Н. Карцев, С.Н. Штыков // Журн. прикл. химии. - 2012. - Т. 85, № 12. - С. 1218 - 1223.
3. Батов Д.В. Получение и изучение горючести микроэмульсий вода-ПАВ-со-ПАВ-1,1,2,2-тетрафтордибромэтан/Д.В. Батов, Т.А. Мочалова, А.В. Петров // Пожаровзрывобезопасность. - 2012. -Т. 21, № 4. - С.55 - 57.
4. Батов Д.В. Теплоемкость, электропроводность и структурные изменения микроэмульсий вода -додецилсульфат натрия - триэтаноламин - 1-пентанол - 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан / Д.В. Батов, В.Н. Карцев, С.Н. Штыков //Журн. структ. химии. - 2015, № 2. - С. 282 - 287.
5. Батов Д.В. Концентрационная зависимость размера микроагрегатов в микроэмульсиях вода -додецилсульфат натрия - 1-пентанол -триэтаноламин - 2-иодгептафторпропан и вода -додецилсульфат натрия - 1-пентанол -триэтаноламин - 1,2-дибромтетрафторэтан типа масло в воде при 298.15 К. / Д.В. Батов, Т. А. Мочалова // Пожаровзрывобезопасность. - 2016. - Т. 25, № 7. - С. 71 - 76.
6. Шакуров Ф. Ф. Экспериментальное изучение вязкости и плотности негорючих микроэмульсий вода - ПАВ - ко-ПАВ - 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан / Ф.Ф. Шакуров, Д.В. Батов, Т.А. Мочалова // Обеспечение пожарной безопасности, организация и тактика тушения пожаров, проведение аварийно-спасательных работ на предприятиях и в учреждениях различного назначения: межкафедральный научный семинар курсантов и студентов. Иваново, 11 апреля 2013 г. Сборник тезисов докладов / Сост.: В.А. Смирнов, Д.А. Черепанов, М.В. Шмуклер. - Иваново: Отделение организации научных исследований экспертно-консалтингового отдела Ивановского института ГПС МЧС России. - С. 92 - 94.
References
1. Markov V.F. Fiziko-himicheskie osnovy razvitiya i tusheniya pozharov: Uchebnoe posobie dlya kursantov, studentov i slushatelej obrazovatel'nyh uchrezhdenij MCHS Rossii / V.F. Markov, L.N. Maskaeva, M.P. Mironov, S.N. Paznikova, Ekaterinburg: UrO RAN. -2009. - 274 s.
2. Batov D.V. Poluchenie, teploemkost' i goryuchie svojstva mikroehmul'sij voda - PAV -galogenouglevodorod, prigodnyh dlya sozdaniya kombinirovannyh ognetushashchih sredstv / D. V. Batov, V.N. Karcev, S.N. SHtykov //ZHurn. prikl. himii. - 2012. - T. 85, № 12. - S. 1218 - 1223.
3. Batov D. V. Poluchenie i izuchenie goryuchesti mikroehmul'sij voda-PAV-so-PAV-1,1,2,2-tetraftordibromehtan /D.V. Batov, T.A. Mochalova, A.V. Petrov // Pozharovzryvobezopasnost'. - 2012. - T. 21, №
4. - S.55 - 57.
4. Batov D.V. Teploemkost', ehlektroprovodnost' i strukturnye izmeneniya mikroehmul'sij voda -dodecilsul'fat natriya - triehtanolamin - 1-pentanol -1,1,2,2-tetraftordibromehtan /D.V. Batov, V.N. Karcev,
5.N. SHtykov // ZHurn. strukt. himii. - 2015, № 2. - S. 282 - 287.
5. Batov D.V. Koncentracionnaya zavisimost' razmera mikroagregatov v mikroehmul'siyah voda - dodecilsul'fat natriya - 1-pentanol - triehtanolamin - 2-iodgeptaftorpropan i voda - dodecilsul'fat natriya - 1-pentanol - triehtanolamin - 1,2-dibromtetraftorehtan tipa maslo v vode pri 298.15 K. / D.V. Batov, T. A. Mochalova // Pozharovzryvobezopasnost'. - 2016. - T. 25, № 7. - S. 71 - 76.
6. SHakurov F.F. EHksperimental'noe izuchenie vyazkosti i plotnosti negoryuchih mikroehmul'sij voda -PAV - ko-PAV - 1,1,2,2-tetraftordibromehtan / F.F. SHakurov, D. V. Batov, T.A. Mochalova // Obespechenie pozharnoj bezopasnosti, organizaciya i taktika tusheniya pozharov, provedenie avarijno-spasatel'nyh rabot na predpriyatiyah i v uchrezhdeniyah razlichnogo naznacheniya: mezhkafedral'nyj nauchnyj seminar kursantov i studentov. Ivanovo, 11 aprelya 2013 g. Sbornik tezisov dokladov / Sost.: V.A. Smirnov, D.A. CHerepanov, M.V. SHmukler. - Ivanovo: Otdelenie organizacii nauchnyh issledovanij ehkspertno-konsaltingovogo otdela Ivanovskogo instituta GPS MCHS Rossii. - S. 92 - 94.
INVESTIGATION OF FIRE-EXTINGUISHING EFFICIENCY OF DIRECT
MICROEMULES CONTAINING COMBUSTION INHIBITORS 1,2-DIBROMTETRAFLUOROETHANE AND 2-IODHEPTAPHLORPHOPAPAN
The article reports the results of tests on the fire-extinguishing efficiency of direct microemulsions, containing 1,2-dibromotetrafluoroethane and 2-iodoheptafluoropropane inhibitors as an oil phase combustion. It is shown that the investigated microemulsions studied significantly more effectively suppress combustion in comparison with finely dispersed water.
Key words: fire extinguishing, combined fire extinguishing agent, water, combustion inhibitor, halocarbon, 1,2-dibromotetrafluoroethane, 2-iodoheptafluoropropane, microemulsion.
Батов Дмитрий Вячеславович,
д-р хим. наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник,
ФГБУН Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН,
Россия, г. Иваново,
тел.: +79106836708,
e-mail: bat21 dv@yandex. ru.
Batov D. V.,
Dr. Chem. Sci., Senior Researcher, Leading Researcher,
FGBUN Institute of Solution Chemistry. G.A. Krestov RAN, Russia, Ivanovo.
Мочалова Татьяна Александровна,
канд. биол. наук,
заместитель начальника кафедры
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Россия, г. Иваново,
тел.: +79206706179,
e-mail: [email protected].
Mochalova T.A.,
Cand. Biol. sciences,
Deputy Head of the Department
Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.
Сторонкина Ольга Евгеньевна,
канд. хим. наук, старший преподаватель,
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Россия, г. Иваново,
тел.: +79158442155,
e-mail: [email protected].
Storonkina O.E.,
Cand. chem. sciences,
Senior Lecturer,
Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.
© Батов Д.В., Мочалова Т.А., Сторонкина О.Е., 2017
