доклад школа молодых. Использование данных соединений в пожаротушении практически не изучено
 Скачать 21.43 Kb.
|
|
Слайд 1. В настоящее время появляется всё больше пожарной техники использующей для тушения компрессионную пену низкой кратности. В обосновании своего выбора производители утверждают, что данная пена обладает рядом положительных свойств: высокой дальностью подачи, объём получаемой пены на порядок больше, чем запасы воды и пенообразователя, благодаря высокому содержанию влаги пена обладает хорошей охлаждающей способностью. Следует также отметить, что пена низкой кратности обладает большей устойчивостью к термическим и механическим воздействиям благодаря большому содержанию в ней жидкости. Однако такая устойчивость теряется при утончении пузырьковой плёнки в результате быстрого испарения и истечения жидкости. Поэтому является актуальной разработка стабилизирующих добавок для пен низкой кратности. Слайд 2 Как правило, действие стабилизаторов, применяющихся в пенообразователях, направлено на упрочнение поверхностного адсорбированного слоя. Все стабилизаторы по принципу упрочняющего действия на пены подразделяются на пять групп. К первой группе относятся вещества глицерин, этиленгликоль, метилцеллюлоза. Во вторую группу добавок входят желатин, клей, крахмал. К третьей группе синтетические смолы, например карбамидные, в других – латексы и т.п. Четвертая группа это соли тяжёлых металлов: железа, меди, бария, реже алюминия. Добавки, участвующие в построении адсорбционных слоёв на границе раздела жидкость – газ, объединены в пятую группу. Главные представители-высшие жирные спирты. Наибольший интерес представляют вещества, способные значительно увеличивать вязкость раствора благодаря высокой сорбирующей способности и построения молекулярной сетчатой структуры за счёт образования межмолекулярных связей. Использование данных соединений в пожаротушении практически не изучено. Данные соединения находят применение как влагоудерживающие агенты, поэтому представляет интерес изучить использование их для удержания влаги в пене. Слайд 3. Скорость истечения жидкости зависит от многих факторов: размеров пенных каналов, дисперсности и вязкости жидкости. Наиболее интересными среди загустителей являются производные целлюлозы, благодаря низкой стоимости и безопасности для экологии и человека. Целью настоящей работы явилось изучение влияния добавки натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы на синерезис и термическую устойчивость пены. Слайд 4. Получение и изучение устойчивости пены проводили в градуированных цилиндрах. Известно, что недостатком данного метода является плохая воспроизводимость результатов. Поэтому для повышения достоверности было проведено от четырёх до восьми повторов для каждой концентрации. В результате проведённых исследований истечения жидкости из пены при добавлении Na КМЦ было показано, что при добавлении 1% Na КМЦ к раствору происходит увеличение времени выхода жидкой фазы практически в 10 раз. Однако следует отметить высокую погрешность метода, что не позволяет определить марку Na КМЦ наиболее эффективную для стабилизации пены. Слайд 5. Недостатками метода является сложность получения одинакового дисперсионного состава и кратности пены. Кинетические кривые показывают значительное расхождение результатов при не соблюдении этих параметров. В литературе отмечается, что наиболее воспроизводимые результаты получаются при использовании механических перемешивающих устройств для получения пены. Получение одинакового дисперсионного состава пены использовалось перемешивающее устройство, изготовленное из сетки с ячейкой 3 мм. Пену взбивали до Кп = 5, затем переносили в градуированный цилиндр для измерения объёма вытекающей жидкости. Результаты эксперимента показали хорошую воспроизводимость и пригодность данного метода и оборудования для исследования пены. Слайд 6. В результате проведённых исследований были получены кинетические кривые (рис. 1), дифференцирование которых позволило установить скорость истечения жидкости в различные промежутки времени (рис. 2). Было установлено, что синерезис происходит в три этапа: вначале наблюдается увеличение скорости истечения (период I), затем скорость остаётся практически постоянной (период II), после чего за счёт обеднения жидкостью, скорость снижается (период III). В конце третьего периода наблюдается минимальная скорость истечения, однако полного прекращения синерезиса не происходит. Обработка экспериментальных зависимостей показала, что увеличение содержания Na КМЦ в пенообразующем растворе с 0,25 до 2,0 масс. % существенно снижает скорость истечения жидкости во II периоде и увеличивает продолжительность всех периодов синерезиса (табл. 1). Слайд 7. Интересным является то, что Na КМЦ позволяет удерживать в плёнках продолжительное время значительное количество раствора с сохранением устойчивой структуры пены. Это происходит за счёт того, что сольватированные молекулы Na КМЦ способны взаимодействовать с адсорбированными слоями и удерживаться на них. Нами было показано, что с увеличением количества добавки в пенообразующем растворе, снижается средняя кратность пены после длительной выдержки (рис. 3). Количество сорбированных молекул Na КМЦ на межфазных поверхностях зависит от кратности в начальный момент времени. Как показано на рисунке 3 кратность пены после длительной выдержки ниже для пен с меньшей кратностью в начальный момент времени. Для пен кратностью 5, 10 и 20, после удаления влаги из пены, гравиметрическим методом с погрешностью от 4 до 9 % установлено, что содержание Na КМЦ после длительной выдержки больше для пены имеющей более низкую кратность в начальный момент времени. Слайд 8. Термическая устойчивость пены изучалась при действии теплового потока от пламени газовой горелки на слой пены. Пену взбивали механическим способом до кратности Кп = 20, затем наполняли цилиндр из сетки, давали небольшую выдержку и приводили в соприкосновение с пламенем и замеряли время полного разрушения. Температура пламени составляла 1100-1200 °С. С течением времени пена теряет термическую устойчивость в результате обеднения жидкостью. Для оценки термической устойчивости мы определяли время полного разрушения слоя пены после выдержки 1, 5 и 10 минут с момента её образования. Действительно, несмотря на то, что объём пены сохранялся с течением времени, термическая устойчивость заметно снижалась. Пена, содержащая добавку Na КМЦ, показала более высокую термостойкость и способность сохранять её длительное время (табл. 2). Слайд 9. Объяснить повышение термической устойчивости пен с добавкой Na КМЦ можно тем, что при соприкосновении пламени с поверхностью пены, происходит разрушение воздушных пузырьков и высвобождение жидкости, которая скапливается в верхних слоях и из-за повышенной вязкости не может быстро стечь по пенным каналам, образуя слой в несколько миллиметров, предохраняющий пену от разрушения. Кроме того, фаза Na КМЦ при термическом воздействии на пену способна спекается с образованием защитной механически прочной плёнки [13]. Появление точки перегиба, (рис. 4) на кривых изменения высоты столба пены при термическом воздействии, объясняется появлением указанных выше защитных факторов. Слайд 10. В результате проведённых исследований было установлено, что натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы влияет на скорость и характер истечения жидкости из пены. Введение добавки в количестве двух массовых процентов позволяет в четыре раза уменьшить скорость истечения жидкости из пены и в пять раз увеличить её содержание после длительной выдержки. Показано, что Na КМЦ в несколько раз повышает термическую устойчивость пены и способствует её сохранению. Использование исследованной добавки представляет значительную перспективу для увеличения огнетушащих свойств компрессионной пены и тактических возможностей пожарной техники. |