ОДЕРЖАННЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНИХ ПІНОУТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ ГАСІННЯ ПОЖЕЖ

summary

У ВСТУПІ обгрунтовано вибір та актуальність теми дослідження, наведено мету роботи, задачі досліджень, наукову новизну та практичну значимість роботи.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ наведено аналіз літературних даних з питань розроблення та застосування пінних засобів пожежогасіння, класифікацію піноутворювачів для гасіння пожеж, опис механізму припинення горіння пінами, а також статистичні дані про застосування піноутворювачів підрозділами Державної пожежної охорони України.

Аналіз наукової та патентної літератури показав, що у рецептурах піноутворювачів загального та спеціального призначення для гасіння пожеж застосовують, як правило, синтетичні аніонактивні ПАР певних фракцій та їх суміші, а також модифікуючі добавки, введенням яких до складу піноутворювачів досягаються регламентовані значення показників якості. Для розроблення піноутворювачів, придатних до застосування з водою, що має високу твердість (у тому числі з морською), використовують ПАР, які утворюють стійкі розчини у такій воді. Для розроблення плівкоутворювальних піноутворювачів використовують, крім вуглеводневих, фторвмісні ПАР, які знижують поверхневий натяг водних розчинів таких піноутворювачів до значень, менших за 18 мН/м, завдяки чому вони можуть утримуватись на поверхні горючих (легкозаймистих) рідин, густина яких менша за густину води з утворенням водної плівки, яка довільно по ній поширюється.

У колишньому СРСР дослідження щодо розроблення нових рецептур піноутворювачів загального та спеціального призначення для гасіння пожеж, а також технологій їх застосування проводили О.Ф.Шароварніков, Д.Г.Білкун, В.В.Пєшков, С.В.Баженов, М.В.Казаков, В.В.Жуков, В.М.Кучер, В.А.Меркулов, В.Ч.Реутт та інші. Зокрема, було розроблено біологічно “м’які” піноутворювачі на основі первинних і вторинних алкілсульфатів натрію та триетаноламонію (“ПО-3АИ”, “ТЭАС”, “Поток”, “Сампо” тощо). Відсутність в Україні виробництва первинних та вторинних алкілсульфатів необхідного фракційного складу обумовила необхідність дослідження піноутворювальних і вогнегасних властивостей інших вуглеводневих ПАР.

Згідно з літературними даними, такими біологічно “м’якими” аніонактивними ПАР є            α-олефінсульфонати, сульфоетоксілати, алкілбензолсульфонати, динатріймоноалкілсульфосукцинати, а також їх суміші. Зокрема, у роботах Д.Г.Білкуна, С.В.Баженова із співавторами показано, що α-олефінсульфонати натрію можуть використовуватись у рецептурах піноутворювачів. Критичні інтенсивності подавання робочих розчинів двох відомих рецептур піноутворювачів на основі          α-олефінсульфонатів, очищених від несульфованих вуглеводнів та неочищених від них, у разі гасіння н-гептану піною середньої кратності суттєво відрізняються між собою – 0,018 дм³/(м²·с) проти 0,044 дм³/(м²·с). Через складність та пожежовибухонебезпечність процесу очищення цих ПАР від цих домішок піноутворювачі на їх основі не впроваджено у промислове виробництво. Відомостей про вплив модифікуючих добавок на показники якості піноутворювачів на основі неочищених          α-олефінсульфонатів та можливість підвищення за допомогою цих добавок вогнегасної ефективності піни у технічній і патентній літературі не знайдено. В.І.Бавикою, І.Г.Резніковим та іншими було розроблено технології одержання динатріймоноалкілсульфосукцинатів, але їх піноутворювальні та вогнегасні властивості не досліджувались, відомостей про рецептури піноутворювачів для гасіння водонерозчинних горючих (легкозаймистих) рідин на основі цих ПАР у літературі не виявлено.

За останні 20 років у Росії було розроблено рецептури та налагоджено виробництво плівкоутворювальних піноутворювачів декількох найменувань. На вітчизняному ринку з’явився ряд плівкоутворювальних піноутворювачів зарубіжного, а з 1999 року і українського виробництва. Гасіння горючих (легкозаймистих) рідин пінами, що утворюються з робочих розчинів піноутворювачів загального призначення, відбувається за рахунок ізолювання поверхні рідини, що горить, від кисню повітря шаром піни та охолодження рідини відсіком, що виділяється під час руйнування піни. У разі гасіння горючих (легкозаймистих) рідин пінами, що утворюються з робочих розчинів плівкоутворювальних піноутворювачів, припинення горіння відбувається головним чином за рахунок утворення на поверхні рідини, що горить, водної плівки, яка запобігає випаровуванню горючої (легкозаймистої) рідини з її поверхні. Піни низької кратності, що утворюються з робочих розчинів багатьох плівкоутворювальних піноутворювачів, можна застосовувати для гасіння горючих (легкозаймистих) рідин, що зберігаються у резервуарах, з реалізацією прогресивної технології пожежогасіння подаванням піни знизу крізь шар рідини. Досвід застосування плівкоутворювальних піноутворювачів для гасіння пожеж в Україні до останнього часу був майже відсутнім, насамперед через відсутність стандарту щодо технічних вимог до них та інших нормативних документів щодо їх застосування.

На підставі проведеного аналізу нормативної, технічної та патентної літератури сформульовано задачі досліджень та основні напрямки їх розв’язання.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ наведено результати досліджень з розроблення рецептур піноутворювачів загального призначення для гасіння пожеж на основі a-олефінсульфонатів натрію фракції С₁₂-С₁₄, а також на основі динатріймоноалкілсульфосукцинатів фракції С₈-С₁₀.

Для досліджень використовували a-олефінсульфонати, виготовлені різними виробниками та у різних технологічних режимах. За результатами досліджень було запропоновано рецептуру піноутворювача загального призначення та розроблено вихідні дані для проектування лінії його виробництва на Горлівському хімічному заводі (ГХЗ). Після монтажу лінії було розроблено технологічний регламент виробництва, розроблено технічні умови, виготовлено дослідну партію піноутворювача загального призначення для гасіння пожеж “Пегас” та проведено приймальні випробування, за результатами яких піноутворювач рекомендовано до серійного виробництва.

Вивчено вплив 12 модифікуючих добавок (карбаміду, етиленгліколю, моно- та діетаноламідів вищих жирних кислот, поліетиленполіамінів, вищих жирних спиртів, ряду водорозчинних полімерів) на показники якості дослідних зразків піноутворювачів на основі a-олефінсульфонатів натрію, виготовлених різними виробниками. Проведено літературний пошук з питань впливу вихідної сировини та технологічних режимів виробництва a-олефінсульфонатів на показники їх якості та ефективність піноутворювачів для гасіння пожеж, виготовлених на основі цих ПАР. Встановлено придатність не очищених від технологічних домішок a-олефінсульфонатів натрію фракції С₁₂-С₁₄ для виготовлення піноутворювачів, показники якості яких відповідають вимогам ДСТУ 3789. Уточнено рецептуру піноутворювача загального призначення “Пегас”, яка складається з ПАР, добавок, які знижують температуру застигання та підвищують вогнегасну ефективність піни, і води.