- 化工與生活 滅火離不了的泡沫
- 發(fā)布日期：2019-12-20
大家在電影《緊急迫降》《中國機(jī)長》中都曾看到，為防止飛機(jī)與地面摩擦起火，消防員在跑道上噴灑出厚厚的泡沫；在電影《烈火英雄》中，消防員向油罐上不斷噴灑帶有泡沫的水溶液。那么，這些泡沫的主要成分是什么，又是怎樣滅火的呢？
泡沫滅火劑家族龐大
一位消防專家介紹，氣體泡沫是一種體積小、重量輕、表面被液體圍成的氣泡群，是撲救易燃、可燃液體火災(zāi)的有效滅火劑。凡能夠與水混溶，并可通過化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械方法產(chǎn)生滅火泡沫的滅火藥劑，都稱為泡沫滅火劑。
據(jù)了解，目前我國生產(chǎn)和使用的泡沫滅火劑，一般由發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、降黏劑、抗凍劑、助溶劑、防腐劑及水組成。根據(jù)泡沫特性和生成方式的不同，可分為蛋白泡沫滅火劑、氟蛋白泡沫滅火劑、水成膜泡沫滅火劑、高倍數(shù)泡沫滅火劑、化學(xué)泡沫滅火劑、抗溶泡沫滅火劑等。這些泡沫滅火劑適用于撲救油類可燃液體、可燃固體物質(zhì)火災(zāi)，特殊的泡沫滅火劑還可以撲滅水溶性可燃液體火災(zāi)，但不能用于撲救輕金屬火災(zāi)、遇水燃燒或爆炸物質(zhì)的火災(zāi)、帶電設(shè)備的火災(zāi)。
與一般的物理、生物制取泡沫不同，常用的化學(xué)泡沫滅火劑，主要是酸性鹽（硫酸鋁）和堿性鹽（碳酸氫鈉）與少量的發(fā)泡劑（植物水解蛋白質(zhì)或甘草粉）、少量的穩(wěn)定劑（三氯化鐵）等混合后，相互作用而生成的化學(xué)泡沫。
大家常見的化學(xué)泡沫滅火器內(nèi)有兩個(gè)容器，分別盛放兩種液體，它們是硫酸鋁和碳酸氫鈉溶液，兩種溶液互不接觸，不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)需要泡沫滅火器時(shí)，把滅火器倒立，兩種溶液混合在一起，就會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，與發(fā)泡劑作用便生成許多氣泡。
泡沫滅火的原理
“泡沫主要是通過物理作用來完成滅火的。”德州消防救援支隊(duì)高級(jí)工程師王海祥介紹說，泡沫滅火劑體輕、流動(dòng)性好，較久性和抗燒性強(qiáng)，黏著力大，并能迅速流散和漂浮在著火的液面上，形成嚴(yán)密的覆蓋層，使燃燒表面與空氣隔絕，遮斷火焰的熱輻射，防止燃燒體和附近可燃物質(zhì)的蒸發(fā)。同時(shí)，泡沫中的水蒸發(fā)可以降低燃燒表面氧氣濃度，冷卻燃燒表面或破壞物質(zhì)燃燒的其他條件，使火熄滅。
山東華魯恒升化工股份有限公司消防隊(duì)隊(duì)長秦浩告訴筆者，泡沫滅火主要取自3個(gè)作用。首先是冷卻作用，這也是滅火的主導(dǎo)作用。燃料表面的溫度加熱覆蓋泡沫，泡沫中的水被汽化，從而吸收了燃料表面熱量，降低了表面溫度，隨著泡沫的連續(xù)施加，在被冷卻了的燃料表面上形成了一個(gè)泡沫層。泡沫層析出的液體不斷向下移動(dòng)，與燃料接觸的泡沫層下部含水量增加，加速了冷卻作用。當(dāng)泡沫層厚度增加到一定程度，并且燃料表面被冷卻到所產(chǎn)生的蒸汽不足以維持燃燒時(shí)，火焰即被熄滅。
其次是窒息作用，主要表現(xiàn)在可以降低燃料表面氧的濃度，直至使燃料與大氣(氧)完全隔開。泡沫受到熱的燃料表面的作用以及火焰的熱輻射作用，其中的水分在燃料表面汽化，所產(chǎn)生的水蒸氣使燃料表面附近的氧濃度降低，削弱了火焰的燃燒強(qiáng)度，這有助于泡沫在燃料表面的積累和泡沫層形成，最后完全隔絕燃燒所需的氧的供給。
最后就是遮斷作用。在泡沫滅火過程中，泡沫可使已被覆蓋的燃料表面與尚未被泡沫覆蓋的燃料的火焰隔離開來，既可防止火焰與已被泡沫遮蓋的燃料表面直接接觸，又可遮斷火焰對(duì)這部分燃料表面的熱輻射，有助于泡沫冷卻作用的發(fā)揮，又可有助于窒息作用的加強(qiáng)。
制取泡沫是關(guān)鍵
正是因?yàn)榕菽跍缁鹬械姆欠沧饔茫灾迫∨菽陌l(fā)泡劑尤為關(guān)鍵。
據(jù)消防專業(yè)人士介紹，發(fā)泡劑均具有較高的表面活性，能有效降低液體的表面張力，并在液膜表面雙電子層排列而包圍空氣，形成氣泡，再由單個(gè)氣泡組成泡沫。以化學(xué)泡沫滅火器為例，當(dāng)酸性鹽、堿性鹽混合液和發(fā)泡劑從管中噴射出來后，一經(jīng)接觸空氣，可以迅速與空氣中的水汽發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生大量的泡沫。
發(fā)泡劑根據(jù)物化性質(zhì)主要分3類:化學(xué)發(fā)泡劑、物理發(fā)泡劑以及表面發(fā)泡劑。化學(xué)發(fā)泡劑是可以加入聚合物體系中，經(jīng)加熱分解后能釋放出氣體，并在聚合物組成中形成細(xì)孔的化合物，由于在發(fā)泡過程中主要產(chǎn)生二氧化碳和氮?dú)猓菀讓?duì)環(huán)境造成污染。而物理發(fā)泡劑、表面發(fā)泡劑主要以動(dòng)植物纖維為原材料，最大的優(yōu)點(diǎn)就是無毒、無味、無沉淀物，不會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。
常用的化學(xué)發(fā)泡劑又分為有機(jī)發(fā)泡劑和無機(jī)發(fā)泡劑，有機(jī)發(fā)泡劑包括偶氮化合物、磺酰肼類化合物、亞硝基化合物；無機(jī)發(fā)泡劑則包括碳酸鹽、硅酸鈉、碳化硅、炭黑等。這其中，碳酸鹽是常用的無機(jī)發(fā)泡劑，使用較多的主要是碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈉。碳酸氫鈉分解溫度較低，在100~140℃時(shí)即可放出部分二氧化碳，到270℃時(shí)就基本釋放完畢。
