Университет гражданской защиты

Виталий Рябцев: «Восстановление свойств пенообразователей для тушения пожаров»

Виталий Рябцев: «Восстановление свойств пенообразователей для тушения пожаров»

Виталий Рябцев: «Восстановление свойств пенообразователей для тушения пожаров»

Виталий Рябцев: «Восстановление свойств пенообразователей для тушения пожаров»

Сегодня в рубрике «Взгляд на проблему» представлен авторский взгляд работников Университета гражданской защиты МЧС - начальника кафедры автоматических систем безопасности Виталия Рябцева, кандидата технических наук, а также доцента кафедры АСБ, кандидата технических наук, доцента Олега Навроцкого и преподавателя Игоря Иванова на восстановление свойств пенообразователей.

В статье приведены результаты исследований по изучению факторов, способствующих снижению сохраняемости растворов пенообразователей общего и целевого назначения при длительном хранении в стационарных системах пожаротушения. Установлено, что основной причиной снижения их качества является химическая деструкция вследствие гидролиза и взаимодействия с материалами емкостей для хранения (коррозии). Предложены способы повышения сроков годности растворов путем введения стабилизирующих добавок (соли фосфорной кислоты, карбамид).

Введение. Пенообразователи для тушения пожаров (далее – пенообразователи) представляют собой растворы поверхностно-активных веществ (далее – ПАВ). Для улучшения эксплуатационных свойств в состав пенообразователей входят, как правило, минеральные и органические вещества, повышающие их морозостойкость и растворимость ПАВ в воде.

Гарантийный срок хранения пенообразователей общего назначения составляет до пяти лет, целевого назначения – порядка 5-10 лет. При этом реальные сроки хранения могут отличаться от заявленных производителем как в бόльшую, так и меньшую сторону.

Значительное количество пожароопасных объектов Республики Беларусь для защиты оборудованы стационарными установками автоматического пожаротушения, где в их составе хранятся рабочие растворы пенообразователя. Следует отметить, что рабочие растворы быстрее чем концентрированные пенообразователи утрачивают свои свойства, поэтому производители не гарантируют сохранность свойств пенообразователя при хранении в рабочем растворе.

Причины и механизмы деструкции рабочего раствора пенообразователя. На снижение срока годности рабочих растворов пенообразователя могут оказать влияние различные факторы, в числе которых наибольшее значение имеют:

– качество воды, использованной для приготовления раствора (наличие загрязнений, жесткость);

– температурный диапазон хранения раствора.

– материал, из которого изготовлена емкость для хранения раствора;

При хранении водных растворов пенообразователей срок их годности может сокращаться вследствие биологической и химической деструкции. Для снижения скорости деструкции в состав пенообразователей необходимо добавлять специальные химические компоненты.

Для предотвращения биологической деструкции целесообразно использовать биоциды, предназначенные для ингибирования роста и развития различного рода микроорганизмов, находящихся в рабочем растворе пенообразователя. Срок действия и применяемая концентрация биоцидов зависят от химических составов биоцида и компонентов, входящих в состав пенообразователя, а также условий хранения рабочего раствора огнетушащего вещества. Биоциды, используемые для пенообразователей, должны обладать следующими характеристиками:

– высокая биоцидная активность, состоящая из фунгицидной, бактерицидной и альгицидной;

– малая токсичность;

– совместимость с ПАВ и другими компонентами пенообразователя;

– нелетучесть, стабильность состава, устойчивость к хранению.

Для предотвращения химической деструкции целесообразно использовать добавки специальных химических компонентов, стабилизирующих пенообразователь. К таким компонентам относятся ингибиторы коррозии и буферные растворы для поддержания водородного показателя рН в течение всего срока хранения пенообразователя.

С увеличением жесткости воды пенообразующие и огнетушащие свойства рабочих растворов пенообразователей снижаются. Для сохранения этих свойств необходимо увеличивать концентрацию пенообразователей в растворах.

Вода для приготовления рабочего раствора пенообразователя не должна содержать примесей нефти и нефтепродуктов, а также веществ, способствующих разрушению и нейтрализации ПАВ, входящих в состав пенообразователей (пеногасители, катионные ПАВ и другие).

Важным компонентом пенообразователей являются ингибиторы коррозии, благодаря которым снижается воздействие на емкости для хранения и, как следствие, загрязнение огнетушащего вещества продуктами коррозии. Ингибиторы коррозии подразделяются:

– по механизму своего действия – на катодные, анодные и смешанные;

– по химической природе – на неорганические, органические;

– по водородному показателю раствора – для кислой, щелочной и нейтральной среды.

Используемые в составах пенообразователей ингибиторы коррозии должны обладать следующими характеристиками:

– высокий ингибиторный эффект;

– низкая токсичность;

– невысокая стоимость;

– совместимость с компонентами пенообразователя;

– нелетучесть, стабильность состава, устойчивость к хранению.

Кроме того, в ряде случаев установлено, что некоторые пенообразователи фактически непригодны для хранения в виде рабочих растворов, поскольку эти растворы утрачивают свои свойства в течение нескольких недель после приготовления. Это может быть связано с использованием при производстве пенообразователей ПАВ недостаточной степени очистки, а также быстрым гидролизом ПАВ.

Полученные нами ранее результаты исследований по изучению влияния добавок карбамида к рабочим растворам пенообразователей общего и целевого назначения, содержащим в составе диаммонийфосфат (динатрийфосфат), на удельную скорость потери массы стальных пластин показали, что наблюдается синергетический эффект действия добавок, и коррозионная активность раствора пенообразователя общего назначения снижается в 8 раз, а целевого назначения – в 6 раз.

Таким образом, проведенные исследования по изучению факторов, способствующих снижению сохраняемости пенообразователей при хранении их в системах автоматического пожаротушения, показали, что основной причиной ухудшения их качества при длительном хранении является химическая деструкция вследствие гидролиза и взаимодействия с материалом емкостей для хранения. Установлено, что для снижения коррозионной активности рабочих растворов пенообразователей общего и целевого назначения целесообразно использовать добавки ДАФ (ДНФ) и карбамида. Использование добавок ДАФ (ДНФ) и карбамида позволит снизить коррозионную активность и повысить сохраняемость растворов пенообразователей в системах автоматического пожаротушения.

Однако, применение добавок ДАФ (ДНФ) и карбамида к раствору пенообразователя не всегда кажется экономически нецелесообразным, поскольку их стоимость сравнима со стоимостью нового пенообразователя для приготовления рабочего раствора. Однако следует учесть, что эти добавки позволяют в несколько раз увеличить срок годности пенообразователя и получить экономический эффект в долгосрочной перспективе.

Проверка качества пенообразователя. В соответствии с Инструкцией о порядке применения пенообразователей для тушения пожаров и признании утратившим силу постановления Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 11 января 2005 г. № 2 (Постановление Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 24 июня 2009 г. № 32) при хранении пенообразователей и их рабочих растворов по истечении гарантийного срока хранения проводится проверка на соответствие их качества требованиям технических нормативных правовых актов (ТНПА). При необходимости проверка качества пенообразователей может проводиться и в период гарантийного срока пенообразователей. При использовании пенообразователей в автоматических системах пожаротушения пенообразователь из транспортной заводской емкости переливается в емкость системы пожаротушения (в виде концентрата или рабочего раствора), при этом существует вероятность загрязнения пенообразователя (например, смешение с остатками старого пенообразователя). В связи с этим проверка качества пенообразователя или его рабочего раствора, используемого в составе стационарных автоматических установок пожаротушения, проводится с периодичностью не реже 1 раза в 12 месяцев. Испытания пенообразователей должны проводиться в испытательных центрах (лабораториях), аккредитованных в Национальной системе аккредитации Республики Беларусь.

Утилизация и регенерация пенообразователей, утративших свои свойства. Если по результатам испытаний пенообразователя установлено, что его качество не соответствует требованиям ТНПА, существуют следующие пути решения проблемы:

– утилизация и закупка нового пенообразователя;

– регенерация пенообразователя.

Под утилизацией понимается изменение целевого назначения или уничтожение вещества по причине невозможности или нецелесообразности его дальнейшего применения по основному назначению с обеспечением возможности вторичного использования таких изделий.

Пенообразователи общего назначения могут быть использованы в качестве растворов смачивателей при тушении твердых гидрофобных (водоотталкивающих) горючих материалов (торф, хлопок, вата, ткань, бумага, древесина). При использовании пенообразователей в качестве смачивателей готовятся рабочие растворы с концентрацией, указанной в технических условиях. Интенсивность подачи растворов смачивателей для тушения большинства твердых материалов составляет 0,05 – 0,1 дм3/(м2‧с). Пенообразователи возможно применять в качестве водных растворов технического моющего (обезжиривающего) средства при очистке загрязненных поверхностей.

Учреждением образования «Белорусский государственный технологический университет» предложен способ получения эффективных теплоизоляционных материалов и изделий на основе глинистого сырья Республики Беларусь и пенообразователя для тушения пожаров с истекшим сроком годности. Проведенные исследования показали целесообразность применения, утратившего свои свойства пенообразователя «Барьер-пленкообразующий» для получения ячеистых теплоизоляционных керамических материалов, что позволяет решить проблему утилизации пенообразователей для пожаротушения с истекшим сроком годности.

Вопрос уничтожения пенообразователей для тушения пожаров в Республике Беларусь в настоящее время не решен. По сведениям авторов, предприятий, осуществляющих уничтожение пенообразователей для тушения пожаров в Республике Беларусь, не установлено.

Регенерация пенообразователей для тушения пожаров позволяет обеспечить восстановление свойств пенообразователей. Это позволяет существенно сократить расходы предприятия на приобретение нового пенообразователя, а также решить проблему утилизации пенообразователя с истекшим сроком годности.

Как правило, пенообразователи выходят из строя по причине снижения кратности и устойчивости пены, а также выхода значений водородного показателя за пределы, установленные в ТНПА. Регенерация пенообразователей осуществляется путем добавления дополнительных порций пенообразователя, удовлетворяющего требованиям ТНПА, или других химических компонентов, обеспечивающих восстановление свойств пенообразователя до требуемых ТНПА значений. Университет гражданской защиты МЧС Беларусь проводит исследования возможности регенерации пенообразователей с разработкой заключения по способам регенерации.

Еще одним из путей повышения сохраняемости растворов пенообразователей при хранении их в стационарных системах пожаротушения является использование в составе пенообразователей специальных поверхностно-активных веществ, устойчивых к гидролизу. Данная задача является актуальной и будет решаться в ближайшее время при осуществлении научно-исследовательской деятельности в Университете гражданской защиты МЧС Беларуси.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Плетнев, М.Ю. Современные пенообразующие составы: свойства, области применения и методы испытаний / М.Ю. Плетнев, Б.Е. Чистяков, И.Г. Власенко // М.: НИИТЭХИМ, 1984. – 45 с.

2.      Шароварников, А.Ф. Противопожарные пены. Состав, свойства, применение / А.Ф. Шароварников. – М.: Знак, 2000. – 445 с.

3.      Казаков, М.В. Применение поверхностно-активных веществ для тушения пожаров / М.В. Казаков. – М.: Стройиздат, 1977. – 81 с.

4.      Навроцкий, О.Д. Исследования по повышению сохраняемости водных рабочих растворов пенообразователей / О.Д. Навроцкий, Ю.В. Заневская, В.К. Емельянов // Науковий вiсник Украiнського науково-дослiдного iнституту пожежноi безпеки. – 2011. – № 1 (23). – С. 56-62.

5.      Белугин, Д.С. Утилизация пенообразователя для тушения пожаров с истекшим сроком годности в производстве теплоизоляционных керамических материалов / Д.С. Белугин // Наука – шаг в будущее: XI студенческая научно-практическая конференция факультета «Технология органических веществ»: тезисы докладов, 5-6 декабря 2017 г. / Белорусский государственный технологический университет. – Минск: БГТУ, 2017. – С. 11.

6.      Дятлова Е.М. Теплоизоляционные керамические материалы на основе белорусского каолинового сырья и утилизируемого пенообразователя / Е.М.Дятлова, Р.Ю.Попов, Е.О.Богдан, Ю.А.Климош, О.А.Сергиевич, О.Д.Навроцкий // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2017. – № 1 (193). – С. 75-80.

Факультеты и филиалы


83eee8bf5cb8310150bcbd0e586bea54  

Календарь мероприятий

Июль 2020

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
29 30
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 1 2
Университет гражданской защиты МЧС Республики Беларусь logo
Республика Беларусь, г. Минск 220118 ул. Машиностроителей, 25
+375 (17) 340-35-57 +375 (17) 340-35-57 mail@ucp.by