CN110448852B - 灭油火用三相泡沫及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灭油火用三相泡沫及其配制方法，主要解决现有技术中灭火速度慢、不适用于石化油罐火灾的问题。本发明通过采用一种灭油火用三相泡沫，包括粉体颗粒、水成膜泡沫灭火剂、溶剂，水成膜泡沫灭火剂占水成膜泡沫灭火剂与溶剂的混合物的比重为2～7％，粉体颗粒占水成膜泡沫灭火剂与溶剂形成的泡沫液的比重为0.2％～20％的技术方案较好地解决了上述问题，可用于石化罐区消防中。

Description

灭油火用三相泡沫及其配制方法

技术领域

本发明涉及一种灭油火用三相泡沫及其配制方法，即在气液两相灭火泡沫中加入适量粉体颗粒得到高稳定性泡沫，属于石化罐区消防安全技术领域。

背景技术

三相泡沫是指在传统气液两相泡沫灭火剂中添加固体粉末，固体粉末与泡沫中的表面活性剂协同作用，提高泡沫中气泡的稳定性。通常，三相泡沫的析液时间、油面热稳定性、灭火后抗复燃性能都优于气液两相泡沫。

当前，用于三相泡沫制备的粉体主要有粉煤灰、空心玻璃微珠等。粉煤灰制备的三相泡沫主要用于煤矿火灾，相对一定量的泡沫液，粉体颗粒的用量较大。专利CN102836516B“一种油品灭火用空心玻璃微珠三相泡沫及其制备方法”，主要成分为8-15％的普通蛋白泡沫灭火剂和3-10％的空心玻璃微珠，余量为水。所用的空心玻璃微珠经含氟硅烷偶联剂憎油处理而得到，泡沫的抗烧和抗复燃性能优于普通蛋白泡沫灭火剂，且稳定性显著提高。本专利采用超细二氧化硅固体颗粒，且颗粒在泡沫中的质量浓度不超过1％。

专利CN1103598A“三相泡沫灭火技术”将灭火干粉加到泡沫液中或风流中，具有泡沫和干粉两种灭火方法的综合效果，干粉用全硅化的碳酸氢钠干粉或ABC干粉，干粉量占泡沫总重量的3～20％。

国外采用空心玻璃微珠制备的三相泡沫流体，主要用于地下驱油，玻璃微珠的用量在10％以上。由于空心玻璃微珠的成本较高，且用量较大，空心玻璃微珠三相泡沫的成本也较高；石化领域的大型储罐油类火灾扑救需要消耗大流量泡沫，故空心微珠三相泡沫不适用于大型储罐油类火灾扑救。当前，针对大流量灭油类火灾的三相泡沫及其配制方法的专利成果尚未见到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中灭火速度慢、不适用于石化油罐火灾的问题，提供一种新的灭油火用三相泡沫，具有灭火速度快、适用于石化油罐火灾的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的灭油火用三相泡沫的配制方法。

为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种灭油火用三相泡沫，包括粉体颗粒、水成膜泡沫灭火剂、溶剂，水成膜泡沫灭火剂占水成膜泡沫灭火剂与溶剂的混合物的比重为2～7％，粉体颗粒占水成膜泡沫灭火剂与溶剂形成的泡沫液的比重为0.2％～20％。

上述技术方案中，优选地，溶剂为去离子水。

上述技术方案中，优选地，水成膜泡沫灭火剂占水成膜泡沫灭火剂与溶剂的混合物的比重为3％或6％。

上述技术方案中，优选地，粉体颗粒为有粉煤灰、二氧化硅或氧化锌颗粒，颗粒的粒径范围纳米级和微米级，纳米级的粒径范围为30nm～1000nm，微米级的粒径范围为1μm～60μm，粉体颗粒的浸润性分为疏水性和亲水性两种。

上述技术方案中，优选地，粉体颗粒为二氧化硅，二氧化硅亲水颗粒为气相法或沉淀法制得的二氧化硅实心颗粒，所采用的疏水二氧化硅颗粒为纳米二氧化硅颗粒表面做疏水改性后制得，改性剂有硅烷；疏水性二氧化硅颗粒主要为微米级，亲水性二氧化硅颗粒有纳米级和微米级。

上述技术方案中，优选地，粉体颗粒的浸润性为疏水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为90°～180°，亲水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为0°～90°。

上述技术方案中，优选地，粉体颗粒的浸润性为疏水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为140°，亲水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为75°。

上述技术方案中，优选地，粉体颗粒为疏水性颗粒时，制备三相泡沫的粉体颗粒占水成膜泡沫灭火剂与溶剂形成的泡沫液的比重为0.2％～6％，粉体颗粒为亲水性颗粒时，制备三相泡沫的粉体颗粒占水成膜泡沫灭火剂与溶剂形成的泡沫液的比重为3～20％。

为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种灭油火用三相泡沫的配制方法，将水成膜泡沫灭火剂与溶剂进行混合形成泡沫液，然后将粉体颗粒加入到泡沫液中，发泡后制得三相泡沫；或者，先将粉体颗粒与溶剂进行掺混，制成粉体水浆，然后将水成膜泡沫灭火剂与粉体水浆进行混合，制得三相泡沫。

上述技术方案中，优选地，在工业应用中，首先将粉体颗粒与去离子水混合搅拌，得到粉体水浆后，将粉体水浆与水成膜泡沫原液按照GB15308-2006进行配制，然后在泡沫发生器中制备三相泡沫。

本专利中，3％型的水成膜泡沫灭火剂是指水成膜泡沫泡沫灭火剂在与去离子水的混合物中所占比重分别为3％；6％型的水成膜泡沫灭火剂是指水成膜泡沫泡沫灭火剂在与去离子水的混合物中所占比重分别为6％。

本专利涉及内容是将定量疏水性能的粉体颗粒加入到水成膜泡沫灭火剂中，与水成膜泡沫灭火剂组成复配体系，形成协同稳定的三相泡沫。水成膜泡沫灭火剂中的氟碳表面活性剂降低了液固间的表面张力和自由能，而碳氢表面活性剂则降低了液液和液固间的界面张力，使得粉体颗粒在液态灭火剂上更利于附着，由此形成的三相泡沫更稳定，使水成膜泡沫灭火剂的析液时间加长，灭火速度更快；本专利提供的三相泡沫制备方法，主要采用微米或纳米级别的二氧化硅颗粒(白炭黑)，不仅用量少，成本相对空心玻璃微珠也低，故三相泡沫综合制备成本较低，特别适应于石化罐区油类全面积火灾的扑救，取得了较好的技术效果。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

实施例1

疏水微米级颗粒制备三相泡沫：采用3％型的水成膜泡沫灭火剂，将3mL的3％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与97mL去离子水混合，制成泡沫液。若采用6％浓度水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与94mL去离子水混合，制成泡沫液。粉体颗粒选用微米级二氧化硅疏水颗粒，粒径为1μm-60μm，颗粒表面在空气中水的接触角为100°-150°，将10g粉体颗粒加入到泡沫液中，在搅拌器或泡沫发生器中混合，制得三相泡沫。

实施例2

疏水纳米级颗粒制备三相泡沫：采用6％型的水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与94mL去离子水混合，制成100mL泡沫液。粉体颗粒选用纳米级二氧化硅疏水颗粒，粒径为20nm-500nm，颗粒表面在空气中水的接触角为100°-150°，将5g粉体颗粒加入到泡沫液中，在搅拌器或泡沫发生器中混合，制得三相泡沫。

实施例3

亲水微米颗粒制备三相泡沫：采用3％型的水成膜泡沫灭火剂，将3mL的3％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与97mL(3)去离子水混合，制成泡沫液。粉体颗粒选用微米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为1μm-60μm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将10g粉体颗粒加入到泡沫液中，在搅拌器或泡沫发生器中混合，制得三相泡沫。

实施例4

亲水微米颗粒制备三相泡沫：采用6％型的水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与94mL去离子水混合，制成泡沫液。粉体颗粒选用微米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为1μm-60μm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将10g粉体颗粒加入到泡沫液中，在搅拌器或泡沫发生器中混合，制得三相泡沫。

实施例5

亲水纳米颗粒制备三相泡沫：采用3％型的水成膜泡沫灭火剂，将3mL的3％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与97mL去离子水混合，制成泡沫液。粉体颗粒选用纳米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为20nm-500nm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将5g粉体颗粒加入到泡沫液中，在搅拌器或泡沫发生器中混合，制得三相泡沫。

实施例6

亲水纳米颗粒制备三相泡沫：采用6％型的水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与94mL水混合，制成泡沫液。粉体颗粒选用纳米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为20nm-500nm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将5g粉体颗粒加入到泡沫液中，在搅拌器或泡沫发生器中混合，制得三相泡沫。

实施例7

亲水微米颗粒制备三相泡沫：粉体颗粒选用微米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为1μm-60μm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将10g粉体颗粒加入到97mL(3)去离子水中，制得水浆。采用3％型的水成膜泡沫灭火剂，将3mL的3％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与水浆混合，制得三相泡沫。

实施例8

亲水微米颗粒制备三相泡沫：粉体颗粒选用微米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为1μm-60μm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将10g粉体颗粒加入到94mL(3)去离子水中，制得水浆。采用6％型的水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与水浆混合，制得三相泡沫。

实施例9

亲水纳米颗粒制备三相泡沫：粉体颗粒选用纳米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为20nm-500nm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将5g粉体颗粒加入到97mL(3)去离子水中，制得水浆。采用3％型的水成膜泡沫灭火剂，将3mL的3％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与水浆混合，制得三相泡沫。

实施例10

亲水纳米颗粒制备三相泡沫：粉体颗粒选用纳米级二氧化硅亲水颗粒，粒径为20nm-500nm，颗粒表面在空气中水的接触角为60°-85°，将5g粉体颗粒加入到94mL(3)去离子水中，制得水浆。采用6％型的水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与水浆混合，制得三相泡沫。

实施例11

将实施例1～10配制得到的三相泡沫用于油类火灾灭火。

按照实施例中所述方法，配置三相泡沫发生浆液6L，装到手提灭火器(8L)中。手提灭火器充装压力为1.2MPa，完成手提灭火器充装，灭火喷射时灭火器出口的负压吸气装置为发泡装置。在直径1.48m大油盘下层铺设20mm厚水层，然后倒入20L溶剂油(或汽油)。点燃油盘中的油。油燃烧1min后，开始用手提灭火器灭火。喷射泡沫时，泡沫流体沿油盘的切向方向进入，泡沫在油盘内形成旋转流淌，铺展在油面上。用手提灭火器喷射灭火，当油盘内的火焰熄灭时，认为油盘灭火完成，记录用手提灭火器灭火的时间，分析灭火器灭火效率。

结果如表1所示。

表1

比较例1

3％型两相泡沫：泡沫中不加颗粒，采用3％型的水成膜泡沫灭火剂。将3mL的3％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与97mL去离子水混合，制成泡沫液。结果如表1所示。

比较例1

6％型两相泡沫：泡沫中不加颗粒，采用6％型的水成膜泡沫灭火剂。若采用6％浓度水成膜泡沫灭火剂，将6mL的6％浓度水成膜泡沫灭火剂原液与94mL去离子水混合，制成泡沫液。结果如表1所示。

Claims (4)

1.一种灭油火用三相泡沫，包括粉体颗粒、水成膜泡沫灭火剂、溶剂，水成膜泡沫灭火剂占水成膜泡沫灭火剂与溶剂的混合物的比重为3％或6％，粉体颗粒占水成膜泡沫灭火剂与溶剂形成的泡沫液的比重为0.2％～6％；溶剂为去离子水；粉体颗粒为二氧化硅，颗粒的粒径范围为纳米级，纳米级的粒径范围为20nm～500nm，粉体颗粒的浸润性为疏水性或亲水性；所采用的疏水二氧化硅颗粒为亲水性二氧化硅颗粒表面做疏水改性后制得，改性剂有硅烷；粉体颗粒的浸润性为亲水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为60°～85°；粉体颗粒的浸润性为疏水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为90°～180°。

2.根据权利要求1所述灭油火用三相泡沫，其特征在于亲水性粉体颗粒的浸润性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为75°，疏水性粉体颗粒的浸润性为疏水性是指在颗粒表面在空气中水的接触角为140°。

3.一种权利要求1所述灭油火用三相泡沫的配制方法，将水成膜泡沫灭火剂与溶剂进行混合形成泡沫液，然后将粉体颗粒加入到泡沫液中，发泡后制得三相泡沫；或者，先将粉体颗粒与溶剂进行掺混，制成粉体水浆，然后将水成膜泡沫灭火剂与粉体水浆进行混合，制得三相泡沫。

4.根据权利要求3所述灭油火用三相泡沫的配制方法，其特征在于，在工业应用中，首先将粉体颗粒与去离子水混合搅拌，得到粉体水浆后，将粉体水浆与水成膜泡沫原液按照GB15308-2006进行配制，然后在泡沫发生器中制备三相泡沫。