泡沫滅火劑都有哪些種類(lèi)?
對于火災,連專(zhuān)業(yè)消防員都頭痛的可能就是石化企業(yè)的火災了,里面燃燒的多數都是易燃易爆產(chǎn)品,甚至是有毒有害產(chǎn)品,普通的消防劑是行不通的,該如何滅火呢?
在機械泡沫方面,人類(lèi)從上世紀初開(kāi)始使用合成泡沫滅火劑??墒呛铣膳菽瓕Ω妒突馂男Ч焕硐?,于是人們又開(kāi)發(fā)了蛋白泡沫、水成膜泡沫、氟蛋白泡沫、成膜氟蛋白泡沫。為了對付醇類(lèi)火災,人們還開(kāi)發(fā)了抗醇泡沫滅火劑。
(一)蛋白泡沫滅火劑
1922年,美國標準石油公司的詹寧斯把動(dòng)物膠和硫酸亞鐵注射到汽油的表面,防止其蒸發(fā)起火,這是世界上最早把蛋白泡沫用于消防。后來(lái),德國的威森保魯和斯培瑪發(fā)現,蛋白質(zhì)加水分解物是最好的泡沫滅火劑。他們把蛋白質(zhì)加水分解物與硫酸亞水溶液作為兩種水溶液分別放置。使用時(shí)混合起來(lái),吸入空氣攪拌發(fā)泡,以后他們又在蛋白質(zhì)加水分解物中添加硫酸亞鐵鹽,作為一種濃縮劑使用,開(kāi)發(fā)了現在的蛋白泡沫。它們5%的濃度與淡水、海水組成混合液,發(fā)生8倍的泡沫,能穩定地留在石油的表面。至今,德國漢堡的斯塔瑪公司還在銷(xiāo)售這種泡沫滅火劑。
從第二次世界大戰末期到戰后初期,泡沫滅火劑研究的重心從歐洲轉移到美國。1946年,美國制定了關(guān)于蛋白泡沫滅火劑的陸、海軍聯(lián)合技術(shù)要求(JAN-C-266),美國駐歐洲、亞洲的軍隊都按這一技術(shù)要求采購蛋白泡沫液,產(chǎn)生很大的影響。一時(shí)間,全世界的泡沫滅火劑幾乎都采用同一配方。后來(lái),研究人員試用蛋白、魚(yú)粉、飛禽毛等作為原料,用燒堿加水分解牛、馬等血液干粉等,制成的蛋白泡沫液,從而使蛋白的泡沫液的原料更多元化了。我國的蛋白泡沫滅火劑技術(shù)發(fā)展相對較晚,不過(guò)在1967年,上海消防器材廠(chǎng)和北京消防器材廠(chǎng)研制成功6%蛋白泡沫滅火劑,之后國產(chǎn)的蛋白泡沫滅火劑逐步替代了進(jìn)口產(chǎn)品。
(二)氟蛋白泡沫滅火劑
蛋白泡沫在對付油品火災時(shí),有卓越徹底耐油性、耐火性,但有流動(dòng)性差,泡沫容易受到油品污染的弱點(diǎn)。為了解決這些問(wèn)題,美國的國民泡沫公司于1965年開(kāi)發(fā)了商品為AER-O-FOAMXL的氟蛋白泡沫。氟蛋白泡沫流動(dòng)性好,并且在受油品污染的情況下也不輕易消泡,能以液下噴射的形式使用。在歐美地區,氟蛋白泡沫問(wèn)世后很快就替代了蛋白泡沫成為保護大型油罐的主流滅火劑?,F在,說(shuō)到蛋白類(lèi)泡沫,歐美一般是指氟蛋白泡沫。
1982年,天津消防研究所研制出氟蛋白泡沫滅火劑,并先后在北京消防器材廠(chǎng)、沈陽(yáng)于洪消防器材廠(chǎng),洛陽(yáng)郊區消防藥劑廠(chǎng)、揚州江亞消防藥劑有限公司等10多個(gè)廠(chǎng)家投產(chǎn)。1993年,公安部天津消防研究所研制出多功能氟蛋白泡沫滅火劑,并在興化消防藥劑廠(chǎng)投產(chǎn)。
(三)合成泡沫滅火劑
這種合成泡沫滅火劑稱(chēng)為A類(lèi)泡沫,其成分是烴類(lèi)表面活性劑。合成泡沫原本的目的是用于A類(lèi)火災,而不是B類(lèi)火災。在遇到極小規模的油類(lèi)火災,并且手頭只有表面活性劑的泡沫的場(chǎng)合,大量噴射也能滅火,但是泡沫在油面上很快破壞。合成泡沫滅火劑主要用于發(fā)中、高倍數泡沫,但也可作為低倍數泡沫使用。其實(shí),作為泡沫滅火劑使用,表面活性劑比蛋白泡沫早。早在1903年,德國在銨皂水溶液注入二氧化碳、氮氣,生成空氣泡沫。
1930年,德國的戴姆勒、左魯斯等在十二烷基硫酸鈉中加入作為穩定劑的動(dòng)物膠等。為了延長(cháng)析水時(shí)間,他們又添加了羧甲基纖維素和作為抗凍劑的醇類(lèi),繼續進(jìn)行研究。這種表面活性劑以2%~4%的水溶液使用,發(fā)泡倍數可達10~18倍,但它的耐油性,耐火性都不佳,對付石油火災不是十分有效。在第二次世界大戰以后,曾經(jīng)有一段時(shí)間合成表面活性劑泡沫在市場(chǎng)上銷(xiāo)聲匿跡。
從20世紀60年代起,日本的石油化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展,生產(chǎn)出大量各種類(lèi)型的表面活性劑,生產(chǎn)了20多種表面活性劑泡沫滅火劑推向市場(chǎng)。由于這類(lèi)泡沫以低倍數應用于油品火災不如蛋白泡沫,人們就把它們發(fā)成高倍數泡沫滅火,即一舉把大量的泡沫送到油品的火焰部位滅火。表面活性劑泡沫滅火劑產(chǎn)生的高倍數泡沫還能用于撲救一般建筑火災。
隨著(zhù)70年代日本經(jīng)濟的繼續成長(cháng),道路的油品槽車(chē)、汽車(chē)日益增多,普通家庭里燃油爐越來(lái)越普及,從而使原來(lái)局限于油罐區、石化企業(yè)的油類(lèi)火災,在路上、住宅發(fā)生的機會(huì )也大大增加。地方的消防部門(mén)為了采取相應的對策,采購了不少表面活性劑類(lèi)的泡沫滅火劑。1975年,日本頒布了“泡沫滅火劑技術(shù)要求部令”其中對表面活性劑類(lèi)的泡沫滅火劑也做了規定,從而給人們帶來(lái)了這種泡沫能撲救石油類(lèi)火災的錯覺(jué),使日本儲備表面活性劑泡沫滅火劑的消防部門(mén)進(jìn)一步增加,合成表面活性劑泡沫滅火劑在日本進(jìn)入了黃金時(shí)期。
2003年,日本十勝沖地區遭遇地震時(shí)發(fā)生了油罐火災,消防隊用合成表面活性劑泡沫滅不了火,此后大都數消防隊達成了不能用表面活性劑泡沫撲救油類(lèi)火災的共識。此后,日本很少用表面活性劑泡沫撲救油類(lèi)火災,主要把它作為A類(lèi)泡沫使用,用于壓縮空氣泡沫系統(CAFS)。但由于各地的消防隊對于多大的火災用多大的量不明白,在性?xún)r(jià)比方面形成瓶頸,因此在撲救A類(lèi)火災上用合成表面活性劑泡沫也減少了。
在歐美,二戰以后基本上不把合成表面活性劑泡沫用于油類(lèi)火災,70年代,美國開(kāi)發(fā)了壓縮空氣泡沫系(CAFS)后,合成表面活性劑泡沫作為A類(lèi)泡沫使用的數量增加。隨著(zhù)CAFS推廣到世界各地,作為A類(lèi)泡沫使用的合成表面活性劑泡沫滅火劑的產(chǎn)量也相應地上升,合成表面活性劑泡沫滅火劑再次受到人們的青睞。
在國內,1975年,公安部上海消防研究所,遼寧煤碳研究所等6個(gè)單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)出粉劑型高倍數泡沫滅火劑。1990年,公安部天津消防研究所研制出第三代耐濕并耐煙的高倍數泡沫滅火劑,并在北京川合消防材料廠(chǎng)投產(chǎn)。
(四)水成膜泡沫滅火劑
水成膜泡沫(AFFF)是美國的稱(chēng)法,也有許多國家稱(chēng)之為氟表面活性劑泡沫,因為其主要的成分是氟表面活性劑。
水成膜泡沫是美國發(fā)明的。1946—1952年,美國海軍技術(shù)研究所的特威斯曼在研究團體的濕潤性發(fā)現,氟表面活性劑既具有斥水性,又具有斥油性。該研究所的查布研究把氟表面活性劑作為滅火劑應用,并開(kāi)發(fā)了把它與干粉滅火劑一起使用的聯(lián)用系統。這種泡沫析出的氟表面活性劑水溶液在油表面形成薄膜,浮在上面,在滅火后抑止蒸汽發(fā)生并防止復燃。由于它在油的表面形成輕的水性薄膜,美國海軍就稱(chēng)其為輕水泡沫,并于1964年獲得專(zhuān)利。
這一專(zhuān)利后來(lái)轉讓給美國的3M公司,3M公司仍采用“輕水泡沫”這一商品后,后來(lái)其他公司也生產(chǎn)銷(xiāo)售這種泡沫滅火劑,由于軍方的技術(shù)要求上不能用商品名,這種泡沫統一改稱(chēng)水成膜泡沫(AFFF)。1979年,公安部天津消防研究所和上海有機所共同研制出第一代水成膜泡沫滅火劑,并在青島婁山消防器材廠(chǎng)投產(chǎn)。1995年,公安部天津消防研究所研制出第三代多用途水成膜泡沫滅火劑。
(五)抗醇泡沫滅火劑
1939年,德國的戴姆勒發(fā)明了在蛋白質(zhì)加水分解物中加入脂肪酸鋅皂,形成具有抗溶性的泡沫。1950年,金貝爾與克林福特在表面活性劑中添加海藻酸鈉。使泡沫抗溶,因為海藻酸鈉與醇接觸,生成不溶性的凝膠。1952年,美國的貝利用表面活性劑和乙醇胺,使乳酸鋁和脂肪酸在大豆蛋白質(zhì)水解物中分散的方法使蛋白泡沫抗溶,拉扎則用乙醇胺使脂肪酸鋅皂在蛋白質(zhì)中分散的方法達到同樣的目的??墒?,金屬皂類(lèi)的抗醇泡沫的致命缺點(diǎn)——過(guò)度時(shí)間短,無(wú)法克服。即濃縮液在與水混合的時(shí)間超過(guò)2~3分鐘就不發(fā)泡。因此配管必須短,無(wú)法在固定設備使用。1974年,美國的凱撒發(fā)現多糖類(lèi)高分子在接觸醇類(lèi)后凝膠化,于是把它添加在氟表面活性劑和烴類(lèi)表面活性劑里,形成抗醇泡沫,并取得專(zhuān)利。這種泡沫在環(huán)已酮表面形成水成膜,稱(chēng)為AR—AFFF或AFFF—AR,現在歐美使用得很多。日本的沖山開(kāi)發(fā)了在蛋白質(zhì)加水分解物中添加氟表面活性劑形成的抗醇泡沫。這種泡沫與過(guò)去的抗醇泡沫不同,不會(huì )在水溶液中產(chǎn)生沉淀物,并且不僅能撲救醇類(lèi)火災,還能撲救汽油等石油類(lèi)火災。
在這兩類(lèi)新的抗醇泡沫推廣應用后,金屬皂類(lèi)抗醇泡沫逐漸銷(xiāo)聲匿跡了。在我國,1976年公安部上海消防研究所和上海合成洗滌劑四廠(chǎng)共同研制出金屬皂抗醇泡沫滅火劑,并在上海合成洗滌劑四廠(chǎng)投產(chǎn)。
(六)成膜氟蛋白泡沫滅火劑
二十世紀八十年代,英國的英格斯公司開(kāi)發(fā)了成膜氟蛋白泡沫滅火劑,到了九十年代,我國公安部天津消防研究所也研制成功了成膜氟蛋白泡沫滅火劑。
當前,在泡沫滅火劑的技術(shù)上,國內的企業(yè)已基本趕上發(fā)達國家的水平了。