水成膜泡沫滅火劑的發展與應用現狀分析

更新时间:2019-05-26 阅读次数:

  水成膜泡沫滅火劑是指能与水相容,并且可以通过化学反 应 或 机 械 方 法 产生灭火泡沫的灭火剂。自1877年Johnson[1]首次提出可以将泡沫用于扑灭火灾至今,水成膜泡沫滅火劑已有一百多年的历史。因为水成膜泡沫滅火劑设备简单、成本较低、灭火效率高并且环境污染小,在扑救 A 类、B类火灾上得到了广泛应用。1987年,美、英 等 24 国 签 署 了 《蒙 特 利 尔 条约》,明确规定了各国停止生产和使用对臭氧层有破坏作用的物质的时间表,因此需要寻找哈龙灭火剂的替代品 [2]。在探索过程中,空气水成膜泡沫滅火劑依靠自身出色的灭火效能、抗复燃能力和大规模火灾抑制能力,成为了最佳的替代选择,受到了火灾科学研究者的深度关注。联合国环境规划署(EPA)在2006年做出了《关于全氟辛烷磺酸(PFOS)的风险简介》的报告[3],表达了 对 PFOS 环 境 危 害 性 的 担 忧。2009 年 4 月EPA 在《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》大会 上 正 式 将 全 氟 辛 烷 磺 酸(PFOS)及 其 衍 生物列入持久性有机污染物(POPs)受控名单。

  PFOS的危害[4,5]主要表现为持久性、生物富集性和毒性,是特别难以分解的有机污染物。在水成膜水成膜泡沫滅火劑中,核心成分为氟碳表面活性剂,而最常用的氟表面活 性 剂 为 PFOS 的 衍 生 物(F(CF2)8SO3X)。在生产过程和使用过程中会产生 PFOS及其衍生物,其形成过程如下:H(CH2)nSH → F(CF2)nSO2F→F(CF2)nSO2X→ F(CF2)nSO2H (1)

  这种氟表面活性剂是以电解法生产的,以相应的通过电解产生的活泼氟原子直接置换碳氢磺酸中的氢原子,再由全氟烷基酰氟出发,通过普通方法制得氟碳表面活性剂,氟碳表面活性剂使用后最终又会分解为 PFOS。此次限制令对水成膜泡沫滅火劑的研制和使用提出了更高的要求。

  1 水成膜泡沫滅火劑的分类与灭火机理

  水成膜泡沫滅火劑的种类繁多,可以按发泡方法、发泡倍数、用途、发泡基料等依据进行分类[6]。根据灭火机理的不同,分为化学水成膜泡沫滅火劑和空气水成膜泡沫滅火劑[7]。根据发泡倍数的不同,分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫。发泡倍数分别为20倍以下、20倍~200倍之间、200倍~1000倍之间。这两种分类方法仅仅是从某些概念出发而进行的初步分类,更具有实际意义的方法是按照用途和基料分类。根据用途的不同,即能否扑灭极性液体火灾,可以分为普通型和多功能型水成膜泡沫滅火劑。根据发泡基的不同,可以分为蛋白型和合成型水成膜泡沫滅火劑。具体类别、组成、使用特点和适用范围如表1所示。水成膜泡沫滅火劑的灭火作用机理主要包括水的冷却作用、泡沫隔绝空气的窒息作用、泡沫的遮断作用。

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