[發(fā)明專利]一種玄武巖三相泡沫滅火劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110265044.7
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113117281B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖國清;李媛媛;林蘭忻;陳春燕;李芳洲;夏鼎國;曾樹義;秦少龍
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: A62D1/02
• 分類號: A62D1/02;A62D1/04
• 代理公司: 成都智言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51282
• 代理人: 蔣秀清

本發(fā)明公開了一種玄武巖三相泡沫滅火劑及其制備方法，屬于滅火劑技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)兩相滅火劑使用的氟碳表面活性劑、螯合劑等有毒有害，且滅油類火災(zāi)時泡沫易破裂、不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明首先對玄武巖進(jìn)行表面改性處理，然后用多巴胺對玄武巖進(jìn)行表面包覆，再用硅烷偶聯(lián)劑對玄武巖進(jìn)行原位接枝改性。按照配方比例稱取十二烷基磺酸鈉、有機(jī)硅表面活性劑、烷基糖苷、十二烷基甜菜堿、丙二醇、十二醇、聚丙烯酰胺和去離子水混合處理并稀釋后再加入改性玄武巖粉末制得。本發(fā)明產(chǎn)品通過添加固體微粒以增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性，從而提高泡沫滅火劑的滅火效率。本發(fā)明是一種環(huán)保型泡沫滅火劑，具有良好的市場發(fā)展前景和重要的社會價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于消防滅火材料領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫滅火劑，更具體涉及一種高效玄武巖三相泡沫滅火劑及其制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的兩相泡沫滅火劑在撲滅池火災(zāi)以及油品類火災(zāi)中起到了重要作用。泡沫滅火劑主要通過冷卻、屏蔽和隔熱三個作用來撲滅火災(zāi)。兩相泡沫是由表面活性劑水溶液及氣體組成的分散體系，其高比表面積表面能導(dǎo)致熱力學(xué)不穩(wěn)定。導(dǎo)致泡沫衰減的主要機(jī)理是泡沫的排水，聚結(jié)和粗化。不穩(wěn)定的小氣泡之間會發(fā)生聚結(jié)從而形成較大的氣泡。在重力和拉普拉斯壓差的驅(qū)動下，液膜中的水自動流向Plateau邊界，導(dǎo)致液膜變薄，并且在不同大小氣泡之間的壓力差的存在下導(dǎo)致液膜粗化和破裂。泡沫滅火劑中的表面活性劑可以吸附在氣/液界面從而形成穩(wěn)定的泡沫。由于表面活性劑具有降低表面張力的作用，因此可以通過降低不同氣泡間的壓力梯度來減緩排水速度。但是由于表面活性劑分子在液膜處的吸附是可逆的，在油和高溫等因素的干擾下，低的黏附能導(dǎo)致表面活性劑易于解吸，結(jié)果導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性差。

因此泡沫滅火劑在實(shí)際應(yīng)用中，普遍存在高溫下熱穩(wěn)定性差、抗復(fù)燃能力低等突出問題。為了解決兩相泡沫中起泡劑分子形成的界面膜強(qiáng)度低，液膜排液快，易消泡的問題，現(xiàn)有許多學(xué)者嘗試在兩相泡沫中添加耐燒粉體形成空氣、水和固體微粒的固、液、氣三相共存的泡沫體系，稱之為三相泡沫。

相比于傳統(tǒng)的氣液兩相泡沫，由于固體微粒的加入勢必將影響液膜中水的析出速度及泡沫的穩(wěn)定性，此外固體顆粒的性質(zhì)特別是表面特性也會對液膜強(qiáng)度和液膜的穩(wěn)定性有很大影響。許多研究人員對三相泡沫穩(wěn)定機(jī)制進(jìn)行了深入研究。據(jù)證明，只有具有適當(dāng)潤濕性的顆粒才具有優(yōu)異的穩(wěn)泡性能，三相泡沫的穩(wěn)定性在很大程度上還取決于固體顆粒的大小，形狀和濃度。固態(tài)納米顆粒，例如二氧化硅，CaCO3和氧化鋁，通常用于穩(wěn)定三相泡沫系統(tǒng)。然而，由于高昂的成本和納米顆粒的團(tuán)聚問題，使用納米顆粒穩(wěn)定泡沫在大型油田中的應(yīng)用受到限制。玄武巖在中國福建、河南、黑龍江等省廣泛分布，其不僅價格便宜易得，加工方便，還具有耐高溫性好，隔熱性能好的優(yōu)點(diǎn)。玄武巖三相泡沫滅火劑有利于在撲滅油氣火災(zāi)時在油面形成一層隔氧隔熱層，從而快速撲滅火災(zāi)。

國內(nèi)外對三相泡沫滅火劑的研究并不是很多，鮮有一些學(xué)者嘗試從不同的應(yīng)用場景和使用方式進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，它們雖然在某個具體應(yīng)用場景具有優(yōu)異性能，但仍然存在各種問題。

例如專利CN1776195、CN210698570U、CN205042006U、CN2841966等都是針對煤礦礦井的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境對泡沫發(fā)泡裝置進(jìn)行改進(jìn)，但是并未說明三相泡沫的滅火原理以及制作方式，且應(yīng)用場景受到局限。

專利CN110448852A、CN108421196A、CN102836516A等描述了三相泡沫的制作方式，但均添加了氟碳類表面活性劑。2009年4月,聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(EPA)通過了《關(guān)于持久性有機(jī)污染物POPs的斯德哥爾摩公約》將AFFF中所含的全氟辛烷磺酸(PF0S)及其鹽類等9大類物質(zhì)列入了持久性有機(jī)污染物(POPs)的行列。

綜上所述，目前國內(nèi)外研究的三相泡沫滅火劑存在的缺點(diǎn)分別是：研究內(nèi)容較少，大多基于具體應(yīng)用場景對發(fā)泡裝置進(jìn)行改進(jìn)，泡沫液中添加了對環(huán)境不友好的表面活性劑。三相泡沫滅火技術(shù)還不成熟。

發(fā)明內(nèi)容