CC BY
8
I
BADANIA I ROZWÖJ
kpt. dr Tomasz W^sierski3'*, mt. kpt. mgr inz. Oliwer Eszera)
a>Szkota Glowna Sluzby Pozarniczej / The Main School of Fire Service *Autor korespondencyjny / Corresponding author: twesierski@sgsp.edu.pl
Okreslanie sktadniköw srodköw pianotwörczych mog^cych miec decyduj^cy wptyw na zmniejszenie chtonnosci odpadöw sztywnej pianki poliuretanowej wzgl^dem odpadöw poakcyjnych pian
Determining the Components of Foaming Agents That Can Have a Decisive Impact On Reducing the Absorption Proprieties of Rigid Polyurethane Foam Waste in Relation to Post-Foaming Waste
Определение компонентов пенообразователей, которые могут оказать решающее влияние на снижение абсорбирующей способности отходов твердого пенополиуретана по сравнению с отходами после применения пены
ABSTRAKT
Cel: Celem publikacji jest eksperymentalne okreslenie skladniköw srodköw pianotworczych moggcych wplywac na zmniejszenie chlonnosci odpadöw sztywnej pianki poliuretanowej wzgl?dem odpadöw poakcyjnych piany. Pozwoli to na okreslenie mechanizmu procesu powodujgcego ograniczenie skutecznosci sorbentu w dzialaniach ratowniczych.
Metoda: Wykorzystano zmodyfikowang metod? Westinghousa oraz autorskg metod? analizy wyniköw uwzgl?dniajgcg ubytek masy powstajgcy na skutek parowania sorbatu z przestrzeni sorbentu. W badaniach uzyto jednolitego proszku sztywnej pianki poliuretanowej. Badaniu poddano wybrane kombinacje skladniköw stanowigcych koncentraty srodköw pianotwörczych: dodecylosiarczan sodu, 2-butanol i 1-undekanol.
Wyniki i dyskusja: Wykreslono zaleznosc masy sorbatu znajdujgcego si? w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania oraz wyznaczono maksymalng mas? teoretyczng dla wszystkich badanych ukladöw przez ekstrapolacj? prostej parowania do osi OY. Okreslenie wplywu wybranych skladniköw srodka pianotwörczego na sorpcj? odniesiono do sorpcji wody. W tym celu poröwnywano przeci?tne maksymalne masy teoretyczne otrzymane dla poszczegöl-nych ukladöw o röznych st?zeniach i zbadano ich zgodnosc wzgl?dem przeci?tnej wartosci otrzymanej dla wody. W tym celu skorzystano z kryterium poröwnawczego na poziomie istotnosci a = 0,1.
Wnioski: Podczas badan wst?pnych zauwazono zdecydowanie mniejszg chlonnosc odpadöw sztywnej pianki poliuretanowej wzgl?dem roztworöw srodköw pianotwörczych niz w przypadku wody. Badania wyraznie wykazaly, ze czynnikiem odpowiedzialnym za pogorszenie si? wlasciwosci pochla-niajgcych pumeksu jest obecnosc 1-undekanolu w srodku pianotwörczym, ktöry jest wykorzystywany jako stabilizator piany. Jest to oczywiscie dzia-lanie synergiczne z dodecylosiarczanem sodu. O ile sam dedecylosiarczan sodu powodowal niewielkg zmian? w zasorbowanej masie sorbatu (ok. 2%), o tyle dodatek 1-undekanolu przyczynil si? do zmiany az w 43%. Dodatek rozpuszczalnika (2-butanolu) powodowal juz niewielkg zmian? wlasciwosci chlonnych, przy czym chlonnosc niezaleznie od kombinacji nieznacznie si? zwi?kszala. Otrzymane wyniki pokazujg, ze czynnikiem odpowiedzialnym za zmniejszenie si? chlonnosci moze byc niskie napi?cie powierzchniowe, ktöre jest cechg charakterystyczng srodköw pianotwörczych zawierajgcych anionowe srodki powierzchniowo czynne. Spadek napi?cia powierzchniowego powoduje zmniejszenie si? wielkosci sil kapilarnych, a co za tym idzie - ulatwia wyciek cieczy z poröw sorbentu.
Badania wskazujg na pewne ograniczenia wykorzystania sztywnej pianki poliuretanowej w dzialaniach ratowniczych majgcych na celu usuwanie resztek roztworöw srodköw pianotwörczych lub tez roztworöw wodnych zawierajgcych ich slady.
Stowa kluczowe: odpady srodköw pianotwörczych, dzialania ratownicze, usuwanie zanieczyszczen, scieki popozarowe, chlonnosc sorbentöw Typ artykutu: oryginalny artykul naukowy
Przyj?ty: 11.04.2018; Zrecenzowany: 19.06.2018; Zatwierdzony: 05.07.2018; Procentowy wklad merytoryczny: T. W?sierski - 75%; O. Eszer - 25%;
Identyfikatory ORCID autorow: T. W?sierski - 0000-0002-9849-6539; O. Eszer - 0000-0002-3659-1952;
Prosz? cytowac: BiTP Vol. 50 Issue 2, 2018, pp. 50-62, doi: 10.12845/bitp.50.2.2018.4;
Artykul udost?pniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativec0mm0ns.0rg/licenses/by-sa/4.0/).
ABSTRACT
Aim: The aim of this publication is to experimentally identify the components of foaming agents that may have an impact on reducing the absorbency of rigid polyurethane foam waste in relation to post-foaming waste. This will allow to determine the mechanism behind the process which limits the sorbent's effectiveness in rescue operations.
Method: The research methods used were a modified Westinghouse test and a proprietary method of analysis of results taking into account the loss of mass following the evaporation of sorbate from the sorbent space. The tests used rigid polyurethane foam in the form of a solid powder. The tests examined selected combinations of ingredients that concentrate foaming agents, including sodium dodecyl sulphate, 2-butanol, 1-undecanol. Results and discussion: The dependence of the mass of sorbate solution absorbed in the pores of the sorbent as a function of dripping time and the maximum theoretical mass was determined for all tested systems by extrapolation of evaporation line to the OY axis. The determination of the influence of chosen ingredients of foaming agents on sorption was related to water sorption. To this end, the average maximum theoretical masses obtained for individual systems with different concentrations were compared and their compatibility with the average value obtained for water was examined. For this purpose, the comparative criterion was used at the level of significance a = 0.1.
Conclusions: During the preliminary tests, the sorptivity of rigid polyurethane foam was noticeably lower in the presence of foaming agents, as compared to water. The tests clearly show that the factor responsible for the deterioration of pumice absorption properties is the presence of 1-undecanol in the foam concentrate, which is used as a foam stabiliser. This is of course synergistic with sodium dodecyl sulphate. While sodium dedecyl sulphate alone caused a small change in the absorbed mass of sorbate (about 2%), the addition of undecan-1-ol caused as much as 43% change. The addition of a solvent (2-butanol), in turn, caused only a slight change in absorptive properties, with the absorbency being slightly increased irrespective of the combination. The obtained results indicate that the factor responsible for the drop in sorptivity may be the low value of surface tension, which is typical of foaming agents solutions containing anionic surfactants. The decrease in surface tension causes a reduction in the capillary force and, as a result, facilitates the leakage of liquid from sorbent pores. The results indicate some limitations in the use of rigid polyurethane foam in rescue operations aimed at removing residuals of foaming agent solutions or water solutions containing traces of such agents.
Keywords: firefighting foam waste, rescue operations, contamination removal, post-fire sewage, sorbent sorptivity Type of article: original scientific article
Received: 11.04.2018; Reviewed: 19.06.2018; Accepted: 05.07.2018; Percentage contribution: T. Wçsierski - 75%; O. Eszer - 25%;
Authors' ORCID IDs: T. Wçsierski - 0000-0002-9849-6539; O. Eszer - 0000-0002-3659-1952; Please cite as: BiTP Vol. 50 Issue 2, 2018, pp. 50-62, doi: 10.12845/bitp.50.2.2018.4;
This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).
АННОТАЦИЯ
Цель: Цель публикации заключается в экспериментальном определении компонентов пенных концентратов, которые могут уменьшить впитываемость твердых отходов пенополиуретана по сравнению с отходами после использования пены. Это позволит определить механизм процесса, который ограничивает эффективность сорбента в спасательных операциях.
Метод: Использовали модифицированный метод Вестингхауса и оригинальный метод анализа результатов, включая потерю массы в результате испарения сорбата из пространства сорбента. В испытаниях использовался твердый пенополиуретан. Были испытаны выбранные комбинации ингредиентов пенного концентрата: додецилсульфат натрия, 2-бутанол и 1-ундеканол.
Результаты и обсуждение: Определена зависимость массы сорбата в порах сорбента как функция времени капания и определена максимальная теоретическая масса для всех исследованных систем путем экстраполяции прямой испарения к оси ОУ. Определение влияния отдельных компонентов пенного концентрата на сорбцию было связано с сорбцией воды. С этой целью сравнивались средние максимальные теоретические массы, полученные для отдельных систем с различными концентрациями, и их совместимость со средним значением, полученным для воды. Для этой цели использовался сравнительный критерий на уровне значимости а = 0,1.
Выводы: Во время предварительных испытаний наблюдалась значительно более низкая абсорбционная способность твердых отходов пенополиуретана в отношении пеноконцентратов, чем в случае воды. Исследования ясно показали, что фактором, ответственным за ухудшение свойств поглощения пемзы, является присутствие 1-ундеканола в пеноконцентрате, который используется в качестве стабилизатора пены. Этот эффект, конечно, синергичен с эффектом натрия додецилсульфата. В то время как натрия дедецилсульфат вызывал небольшое изменение в сорбированной массе сорбата (около 2%), добавление 1 -ундеканола способствовало изменению на 43%. Добавление растворителя (2-бутанола) уже вызывало небольшое изменение абсорбирующих свойств, причем впитывающая способность, независимо от комбинации, несколько возрастала. Полученные результаты показывают, что фактором, ответственным за снижение впитывающей способности может быть низкое поверхностное натяжение, что является отличительной чертой пенообразователей, содержащих анионные поверхностно-активные вещества. Уменьшение поверхностного натяжения приводит к уменьшению капиллярной силы, и, следовательно, облегчает утечку жидкостей из пор сорбента. Исследования показывают некоторые ограничения в использовании твердой полиуретано-вой пены во время спасательных операций, направленные на удаление остаточных растворов пены или водных растворов, содержащих их следовые количества.
Ключевые слова: отходы пенообразующих веществ, спасательные действия, ликвидация загрязнений, пожарные сточные воды, абсорбция сорбентов
Тип статьи:оригинальная научная статья
Принята: 11.04.2018; Рецензирована: 19.06.2018; Одобрена: 05.07.2018; Процентоне соотношение участия в статье: T. W^sierski - 75%; O. Eszer - 25%;
Идентификаторы ORCID авторов: T. W^sierski - 0000-0002-9849-6539; O. Eszer - 0000-0002-3659-1952;
Просим ссылаться на статью следующим образом: BiTP Vol. 50 Issue 2, 2018, pp. 50-62, doi: 10.12845/bitp.50.2.2018.4;
Настоящая статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/ licenses/by-sa/4.0/).
Wprowadzenie
Obecnie panujqcy trend w nauce i zagrozenia srodowisko-we powodujq, ze duzo uwagi poswi?ca si? problemom zwiqza-nym z poakcyjnymi odpadami srodkow pianotworczych [1-18]. Dotyczy to przede wszystkim ich trwatosci srodowiskowej oraz badan w zakresie otrzymywania coraz to nowych kompozycji sktadnikow aktywnych o lepszej biodegradowalnosci. Zdecydo-wanie mniej uwagi poswi?ca si? praktycznym aspektom usu-wania pozostatosci srodkow pianotworczych podczas zdarzen [14, 19]. Tylko w 2017 roku w trakcie dziatan wykorzystano po-nad 427 m3 srodkow pianotworczych, przy czym wi?kszosc in-terwencji stanowity zdarzenia o niewielkiej skali [20].
Jednym z rozwiqzan umozliwiajqcych bezpieczne, tanie i in -tuicyjne zbieranie rozlewisk jest wykorzystanie sorbentow, ktore - w zaleznosci od ich g?stosci nasypowej - mozna wykorzystac zarowno w dziataniach na powierzchni lqdu, jak i wody [21]. Ich biernosc chemiczna wzgl?dem chtoni?tych substancji, tatwosc i intuicyjnosc zastosowania, a takze mozliwosc pozniejszej kon-trolowanej utylizacji umozliwiajq wykorzystanie ich jako taniego i bezpiecznego srodka doczyszczania na miejscu zdarzenia. Ni -niejsze ich wtasciwosci powodujq, ze w 2017 roku w trakcie dzia -tan realizowanych tylko przez Panstwowq Straz Pozarnq (PSP) wykorzystano prawie 797 ton sorbentow [20]. Niestety, obecnie ich uzycie ogranicza si? jedynie do zbierania rozlewisk substan -cji niebezpiecznych. Praktycznie nie wykorzystuje si? sorbentow do sorbowania odpadow srodkow pianotworczych oraz sciekow popozarowych, Niemniej jest to mozliwe w przysztosci, zwtasz-cza w przypadku doczyszczania miejsca zdarzenia oraz zwi?k-szajqcej si? swiadomosci ekologicznej ratownikow.
Badania wst?pne przeprowadzone w laboratorium fizyki i chemii Szkoty Gtownej Stuzby Pozarniczej (SGSP) wykazaty wyraznie mniejszq chtonnosc odpadow sztywnej pianki poliu-retanowej wzgl?dem roztworow srodkow pianotworczych. To pokazuje, ze cz?sc porow sorbentu jest niedost?pna, czego przyczynq moze byc mi?dzy innymi powstawanie p?cherzykow piany w przestrzeni chtonnej lub obnizenie napi?cia powierzch -niowego utatwiajqcego wykapywanie sorbatu.
Majqc na celu przeanalizowanie czynnika wptywajqcego na ograniczenie przestrzeni chtonnej sorbentu, nalezy wziqc pod uwag? sktad chemiczny poszczegolnych koncentratow srodkow pianotworczych. W przypadku zwiqzkow typu S, klasy A oraz AFFF gtownymi sktadnikami sq zwiqzki powierzchniowo czyn-ne, rozpuszczalniki organiczne, stabilizatory piany, inhibitory korozji. Zwiqzki powierzchniowo czynne stanowiq do 20% masy koncentratu srodka, natomiast rozpuszczalniki organiczne oraz substancje przeciwdziatajqce zamarzaniu mogq sumarycznie stanowic az do 60% tej masy. W przypadku zwiqzkow klasy P, FP, FFFP gtownymi sktadnikami sq hydrolizaty proteinowe (10-50%) oraz glikole stanowiqce razem nie wi?cej niz 20% [2]. Stqd tez w badaniach postanowiono zbadac wptyw popularnych zwiqzkow b?dqcych sktadnikami srodkow pianotworczych i petniqcych w nich rozne funkcje. Zwiqzkami tymi sq: dodecylosiarczan sodu (SDS) - popularny surfaktant anionowy, 2-butanol - rozpusz-czalnik organiczny zwtaszcza w starszych typach srodkow pianotworczych, 1-undekanol - mogqcy byc stabilizatorem piany.
Introduction
Recent trends in science, coupled with environmental risks, have caused a lot of attention to be given to issues related to foaming agent waste produced during rescue operations [1-18]. The focus is especially on their environmental safety and the development of new active ingredients with enhanced biodegradability. Practical aspects of foaming agent residual removal tend to receive significantly less attention [14, 19]. In 2017 alone, more than 427 m3 of foaming agents was used during rescue operations, most of which during small-scale interventions [20].
One of the solutions to contain a spillage in a safe, cost-effective and user-friendly way is to use sorbents, which - depending on their bulk density - can be used on both land and water surfaces. Their chemical neutrality in relation to any absorbed substances, easy and intuitive use, and subsequent controlled neutralisation make them cost-effective and safe agents for cleaning accident sites. Because of these properties, in 2017 the State Fire Service (PSP) alone used nearly 797 tonnes of sorbents in its operations [20]. Unfortunately, their use is now limited to containing dangerous substance spills. Sorbents are hardly ever used to absorb foaming agent residue or post-fire sewage. But this could be the case in the future, especially given the need for cleaning accident sites and the growing environmental awareness of rescue professionals.
Preliminary research conducted in the Physics and Chemistry Lab at the Main School of Fire Service (SGSP), has shown that rigid polyurethane foam has a significantly lower sorptivity in relation to foaming agent solutions. This suggests that some sorbent pores are inaccessible, which could be caused, e.g., by foam bubbles in the sorptive space or by reduced surface tension which facilitates sorbate dripping.
In order to identify factors that reduce sorbents' sorptive area, it is important to consider the chemical composition of each foaming agent concentrate. In type S, class A and AFFF compounds, their main ingredients are surface active agents, organic solvents, foam stabilisers, and corrosion inhibitors. Surface active agents, or surfactants, constitute up to 20% of the concentrate mass, and organic solvents and antifreeze substances combined can account for up to 60% of the mass. In class P, FP, and FFFP compounds, their main ingredients are protein hydrolysates (10-50%) and glycols which together make up no more than 20% [2]. This is why in this study we decided to examine the impact of popular ingredients of foaming agents and their various functions. These ingredients are sodium dodecyl sulphate (SDS), a popular anionic surfactant; 2-Butanol, an organic solvent used especially in older types of foaming agents; and 1-undecanol, which can be used as foam stabiliser.
Metodyka badan
Stanowisko badawcze
Badania chtonnosci maksymalnej wykonano modyfikowang metodg Westinghousa. Metod^ podstawowg b^dgcg elementem badan kwalifikacyjnych sorbentow przeznaczonych do wyko-rzystania przez PSP zawarto w rozporzgdzeniu Ministra Spraw Wewn^trznych i Administracji z dnia 20 czerwca 2007 r. w spra -wie wykazu wyrobow stuzgcych zapewnieniu bezpieczenstwa publicznego lub ochronie zdrowia i zycia oraz mienia, a takze zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobow do uzytkowania (Dz. U. r. Nr 143, poz. 1002). Przedstawiona w niniejszym arty-kule modyfikacja jest autorskg koncepcjg interpretacji wynikow. Stanowisko badawcze przedstawiono na ryc. 1.
Study methodology
Test stand
Maximum sorptivity tests were carried out using a modified Westinghouse method. The primary method for testing sorbents to be used by PSP was described in the Regulation of the Minister of the Interior and Administration of 20 June 2007 on the list of products used for public security and health, life, and property protection, and the rules for authorising the use of such products (Journal of Laws No. 143, item 1002). The modification described in this paper is our own approach to result interpretation. The test stand is shown in Fig. 1.
Rycina 1. Schemat stanowiska badawczego. 1) waga analityczna 2) stozkowa siatka z pumeksem 3) zlewka na srodkiem badanym 4) statyw 5) stoper 6) szalka Petriego z pumeksem
Figure 1. A schematic representation of the test stand. 1) an analytical balance 2) a cone-shaped mesh with pumice 3) a beaker with the tested compound 4) a support 5) a stopwatch 6) a Petri dish with pumice Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Przed przystgpieniem do badan wtasciwych przesiano od-pad sztywnej pianki poliuretanowej w celu otrzymania jedno-litego proszku o granulacji 0 < 1 mm. Zdj^cie mikroskopowe pianki poliuretanowej wykorzystanej w badaniach przedstawiono na ryc. 2.
Before proceeding to the tests proper, we sifted rigid polyu -rethane foam waste to obtain a homogeneous powder with grain size 0 < 1 mm. A microscopic photo of polyurethane foam used in the study is shown in Fig. 2.
Rycina 2. Zdj^cie mikroskopowe sztywnej pianki poliuretanowej uzytej w badaniach Figure 2. A microscopic photo of rigid polyurethane foam used in the study Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Badaniu poddano wybrane kombinacje sktadnikow mogqcych wchodzic w sktad koncentratow srodkow pia-notworczych: dodecylosiarczan sodu (SDS), 2-butanol i 1-undekanol. Zbadano 10 g wczesniej przesianego odpadu pian -ki poliuretanowej, po czym proszek umieszczono w stozkowym, metalowym sitku ze stali nierdzewnej o srednicy 70 cm, wyso-kosci 7,5 cm i oczkach 0,25 mm. Tak przygotowanq prôbkç za-nurzono w roztworze sorbatu. Sorbent zanurzano w sorbacie na 10 minut az do czasu catkowitego zwilzenia, przy czym tak dtugi czas byt konieczny jedynie w przypadku wody jako odno-snika. Nastçpnie prôbkç wieszano na wczesniej wytarowanej wadze i uruchamiano pomiar czasu. W trakcie pomiaru zapisy-wano masç pumeksu wraz z sorbatem w funkcji czasu przez 40 minut. Po odjçciu masy sitka i sorbentu obliczano masç sorbatu ms. Na podstawie otrzymanych wynikow sporzqdzono wykresy zaleznosci masy sorbatu w funkcji czasu przebywania na siatce. Na poczqtkowym etapie zawieszenia w sitku nastçpuje wyciek, a nastçpnie wykapywanie sorbatu z przestrzeni sorbentu. Na pozniejszym etapie proces kapania ustaje. Ubytek masy nastç -puje poprzez parowanie sorbatu. Wartosc maksymalnej masy sorbatu mo zasorbowanej w przestrzeni sorbentu uzyskiwano przez ekstrapolacje prostej parowania do osi OY. Jako prostq parowania zdefiniowano prostq zwiqzanq z ubytkiem masy sorbatu z przestrzeni sorbentu na skutek procesu parowania. Wy-kreslano jq, tqczqc punkty pomiarowe, dla ktorych nie obserwo -wano juz procesu wykapywania sorbatu z przestrzeni sorbentu, przez co ubytek masy mogt powstawac jedynie poprzez parowanie. Ekstrapolacja prostej do osi OY pozwolita na uwzglçdnie -nie catkowitej masy sorbatu parujqcego z przestrzeni sorbentu, przez co otrzymano maksymalnq masç sorbatu pochtoniçtego w czasie t = 0. Metodç wyznaczania m0 przedstawiono na ryc. 3. Standardowa metoda Westinghousa w obliczeniach uwzglçd -niata jedynie zasorbowanq masç sorbatu po 40 min ociekania bez pomiaru i analizy masy sorbatu w funkcji czasu.
We tested selected combinations of ingredients that can be found in foaming agent concentrates, namely sodium dodecyl sulphate (SDS), 2-Butanol, and 1-undecanol. We examined 10 g of pre-sifted polyurethane foam waste, with the powder placed inside a cone-shaped, stainless-steel sieve with a diameter of 70 cm, height of 7.5 cm, and mesh of 0.25 mm. The sample was submerged in a sorbate solution. The sorbent was submerged in a sorbate for 10 minutes until it became completely moist, but such a long time was necessary only for water as a reference. Next, the sample was suspended on a pre-tared balance and the stopwatch was started. During time measurement, pumice and sorbate mass was recorded as a function of time for 40 minutes. Having subtracted the masses of the sieve and the sorbent, we calculated the mass of the sorbate, m . On the
' ' s
basis of the results, we drew diagrams representing correlations between sorbate mass as a function of time on the mesh. During the initial stages of suspension in the mesh, the sorbate leaks, and then drips from the sorbent. At a later point, the dripping stops. The mass is reduced by sorbate evaporation. The maximum sorbate mass, m , absorbed within the sorbent,
' o' '
was calculated by extrapolating the evaporation line to the OY axis. The evaporation line was defined as a line related to the sorbate mass reduction within the sorbent as a result of evaporation. It was drawn by connecting measurement points for which no sorbate dripping was observed in the sorbent, i.e., mass reduction could only take place through evaporation. The extrapolation of the line to the OY axis helped account for the total mass of the sorbate evaporated from the sorbent, thus producing the maximum mass of sorbate absorbed over time t = 0. The method for calculating m0 is shown in Fig. 3. In the calculations, the standard Westinghouse method accounted only for the absorbed mass of the sorbate after 40 minutes of leaking, without measuring or assessing the mass of the sorbate as a function of time.
Rycina 3. Wyznaczanie maksymalnej masy sorbatu zasorbowanej w przestrzeni sorbentu mo uzyskiwanej przez ekstrapolacje prostej parowania do osi OY. Oznaczenie: ms - masa sorbatu
Figure 3. Determining the maximum mass of absorbed solution in the sorbent space mo by extrapolating the evaporation line to the OY axis. Key: ms - sorbate mass Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Materiaty uzyte w badaniach Odpad sztywnej pianki poliuretanowej
W badaniach wykorzystano proszek pumeksowy firmy PUMICE I.M.P.A. S.C., ktory jest sproszkowanym odpadem sztywnej pianki poliuretanowej. Uzyty w badaniach proszek
Materials used in the study Rigid polyurethane foam waste
The study used a pumice powder by PUMICE I.M.P.A. S.C., which is a powdered rigid polyurethane foam waste. The pumice powder used in the study is flammable, with
pumeksowy jest tatwopalny - jego temperatura zaptonu wy-nosi 200°C. W tabeli 1. przedstawiono jego podstawowe wta-sciwosci fizykochemiczne.
a flash point at 200°C. Table 1 presents its key physicochem -ical properties.
Tabela 1. Podstawowe wtasciwosci fizykochemiczne odpadu sztywnej pianki poliuretanowej Table 1. Key physicochemical properties of rigid polyurethane foam waste
Stan fizyczny/State proszek o granulacji 0 s 1 mm/powder with grain size 0 s 1 mm
Barwa/Colour roznokolorowy/Various colours
Zapach/Smell brak/none
Temperatura zaptonu/Flash point 200°C
G^stosc nasypowa/Bulk density 0,188 kg/dm3
Stabilnosc i reaktywnosc/Stability and reactivity produkt stabilny/stable
Ptywalnosc/Buoyancy unosi si? na powierzchni wod/floats on water surfaces
Magazynowanie/Storage szczelnie zamkni?te opakowanie/tight container
Termin waznosci/Expiry date bezterminowo/indefinite
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Dodecylosiarczan sodu
W badaniach uzyto odczynnika firmy FLUKA AG zawierajq-cego co najmniej 99% SDS. Przy produkcji srodków pianotwór-czych dodecylosiarczan sodowy jest czçsto wykorzystywany jako surfaktant anionowy obnizajqcy napiçcie powierzchniowe. Jego wtasciwosci przedstawiono w tabeli 2:
Sodium dodecyl sulphate
The study used a reagent by FLIKA AG containing at least 99% of SDS. Sodium dodecyl sulphate is often used in the production of foaming agents as an anionic surfactant to reduce surface tension. Its properties are described in Table 2 below.
Tabela 2. Wtasciwosci fizykochemiczne dodecylosiarczanu sodu Table 2. Physicochemical properties of sodium dodecyl sulphate
Wzór chemiczny/Chemical formula C12H25SÜ4Na
Masa czqsteczkowa/Particle mass 2BB,3B g/mol
Forma/State ciato state
PH 7,5-9,0
Temperatura topnienia/Melting point 204-207°C
Temperatura wrzenia/Boiling point 3B0°C
Temperatura zaptonu/Flash point >150°C
Gçstosc/Density 1.1 kg/dm3 (20°C)
Gçstosc nasypowa/Bulk density 0,49-0,56 kg/dm3
Rozpuszczalnosc w wodzie/Water solubility 0,15 kg/dm3 (20°C)
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
2-Butanol
W badaniach uzyto alkoholu 2-butanolu (minimalna zawar-tosci 99,5%) firmy CHEMPUR. Jest to rozpuszczalnik organicz-ny zapewniajqcy rozpuszczalnosc surfaktantów w srodku pia-notwórczym. Jego wtasciwosci fizykochemiczne przedstawiono w tabeli 3:
2-Butanol
The study used 2-butanol by CHEMPUR (minimum alcohol content 99.5%). It is an organic solvent for dissolving surfactants in foaming agents. Its physicochemical properties are presented in Table 3 below.
Tabela 3. Wtasciwosci fizykochemiczne 2-butanolu Table 3. Physicochemical properties of 2-butanol
Wzór chemiczny/Chemical formula C4H9OH
Stan fizyczny/State Ciecz/ liquid
Kolor/Colour Bezbarwny/ Colourless
Zapach/Smell tagodny, podobny do alkoholu/ mild, similar to alcohol
Temperatura krzepni^cia/Freezing temperature -115°C
Temperatura wrzenia/Boiling point 101°C
Temperatura zaptonu/Flash point tygla zamkni^tego: 24°C/ closed-cup: 24°C
Granica palnosci lub wybuchowosci/Flammability limit dolny 1,4%; lower 1.4%
gorny 9,8%; upper 9.8%
Pr^znosc pary/Vapour pressure 17 hPa (w 20°C)/17 hPa (at 20°C)
G^stosc/Density 0,81 kg/dm3
Temperatura samozaptonu/Autoignition temperature 390°C
Masa czqsteczkowa/Particle mass 74,14 g/mol
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
1-Undekanol
W badaniach uzyto l-undekanolu (minimalna zawartosci 99,5%) firmy SERVA. Standardowo jest to zwiqzek wykorzystywa-ny w przemysle spozywczym jako substancja zapachowa. W srod-kach pianotwórczych jednowodorotlenowe, dtugo-tancuchowe alkohole alifatyczne petniq funkcjç stabilizatora powstatej piany. Wtasciwosci fizykochemiczne l-undekanolu podano w tabeli 4:
Tabela 4. Wtasciwosci fizykochemiczne l-undekanolu Table 4. Physicochemical properties of l-undecanol
1-Undecanol
The study used 1-undecanol by SERVA (minimum content 99.5%). This compound is normally used in the food industry as a flavouring and fragrance ingredient. In foaming agents, monohydroxy long-chain aliphatic alcohols serve to stabilise the foam. The physicochemical properties of 1-undecanol are presented in Table 4 below.
Wzór czqsteczkowy/Chemical formula CllH23OH
Stan fizyczny/State Ciekty/liquid
Kolor/Colour Bezbarwny/Colourless
Zapach/Smell Owocowy/Fruity
Temperatura krzepni^cia/Freezing temperature ll-l6°C
Temperatura wrzenia/Boiling point 243°C
Temperatura zaptonu/Flash point ll3°C
G^stosc/Density 0,83 kg/dm3 (w 20°C)/0.83 kg/dm3 (at 20°C)
Rozpuszczalnosc w wodzie/Water solubility 5,7 ■ l0-6 kg/dm3 (w 20°C)/5.7 ■ l0-6 kg/dm3 (at 20°C)
Temperatura samozaptonu/Autoignition temperature 253°C
Masa czqsteczkowa/Particle mass l72,3 g/mol
Lepkosc kinematyczna/Kinematic viscosity przy 20°C 20 mm2/s /at 20°C 20 mm2/s przy 40°C l0 mm2/s /at 40°C l0 mm2/s
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Przygotowywanie roztworów wzorcowych w celu okreslenia wptywu poszczególnych sktadników na chtonnosc
Na podstawie zakresów stçzen poszczególnych sktadników oryginalnych koncentratów pianotwórczych oraz wziqwszy pod uwagç zarówno to, ze w dziataniach ratowniczych najczç-sciej wykorzystuje siç roztwór koncentratu srodka pianotwór-czego o stçzeniu 3%, jak i cel polegajqcy na wykazaniu, który ze sktadników ma decydujqcy wptyw na obnizenie chtonno-sci, przebadano roztwory o nastçpujqcym sktadzie masowym:
Preparation of model solutions to determine the impact of each ingredient on sorptivity
Based on the concentration ranges of each ingredient across original foaming agent concentrates, and given the fact that rescue operations usually use 3% concentrates, and that our goal was to determine which ingredient had the greatest impact on reducing sorptivity, we tested solutions with the following mass compositions:
- 0.3% of mass - sodium dodecyl sulphate;
- 0,3% mas. dodecylosiarczanu sodu;
- 0,3% mas. dodecylosiarczanu sodu oraz 0,729% mas. 2-butanolu;
- 0,3% mas. dodecylosiarczanu sodu oraz 0,028% mas. 1-undekanolu;
- 0,3% mas. dodecylosiarczanu sodu; 0,729% mas. 2-bu-tanolu oraz 0,028% mas. 1-undekanolu.
W dalszej czçsci artykutu stçzenia bçdq podawane w po-staci procentu masowego.
- 0.3% of mass - sodium dodecyl sulphate and 0.729% of mass - 2-butanol;
- 0.3% of mass - sodium dodecyl sulphate and 0.028% of mass - 1-undecanol;
- 0.3% of mass - sodium dodecyl sulphate; 0.729% of mass - 2-butanol and 0.028% of mass - 1-undecanol.
From this point forward in the article, concentrations shall be given as mass percentages.
Wyniki badan
Test results
Zaleznosc masy sorbatu znajdujqcego siç w porach sorben -tu w funkcji czasu ociekania dla wszystkich badanych uktadöw przedstawiono na ryc. 4-8. Badania danych pröbek wykonywa-no kilkukrotnie w celu sprawdzenia i uzyskania odtwarzalnych wyniköw pomiaröw.
The correlations between the mass of sorbate in the sorb-ent's pores as a function of dripping time for each tested composition are presented in Figs. 4-8. The samples were tested several times to verify the results and ensure measurement re -sult reproducibility.
Woda
Water
34
33
Sfj
« 32-=
31 30 ■
\ \ — - woda/water
\ m„~ 31,51 g
10
20 t [min]
30
40
Rycina 4. Wykres zaleznosci masy wody znajdujgcej si^ w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania. Sorbent - odpad sztywnej pianki poliuretanowej. Proszek o granulacji 0 < 1 mm
Figure 4. Correlation between the mass of water in the sorbent's pores as a function of dripping time. Sorbent - rigid polyurethane foam waste. Powder with grain size 0 < 1 mm Source: Opracowanie wtasne. Zrodto: Own elaboration.
Dodecylosiarczan sodu
Sodium dodecyl sulphate
Rycina 5. Wykres zaleznosci masy 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodu (SDS) znajdujgcego siç w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania. Sorbent - odpad sztywnej pianki poliuretanowej. Proszek o granulacji 0 < 1 mm
Figure 5. Correlation between the mass of 0.3% sodium dodecyl sulphate (SDS) solution in the sorbent's pores as a function of dripping time. Sorbent - rigid polyurethane foam waste. Powder with grain size 0 < 1 mm Source: Opracowanie wtasne. Zrodto: Own elaboration.
Dodecylosiarczan sodu + 2-butanol
Sodium dodecyl sulphate + 2-butanol
Rycina 6. Wykres zaleznosci masy 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodu (SDS) + 0,729-procentowego 2-butanolu znajdujgcych siç w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania. Sorbent - pumeks. Proszek o granulacji 0 < 1 mm
Figure 6. Correlation between the mass of 0.3% sodium dodecyl sulphate (SDS) + 0.729% 2-butanol solution in the sorbent's pores as a function of dripping time. Sorbent - pumice. Powder with grain size 0 < 1 mm Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Dodecylosiarczan sodu + 1-undekanol
Sodium dodecyl sulphate + 1-undecanol
Rycina 7. Wykres zaleznosci masy 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodu (SDS)+ 0,028-procentowego 1-undekanolu znajdujgcych
siç w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania. Sorbent - odpad sztywnej pianki poliuretanowej. Proszek o granulacji 0 < 1 mm.
Figure 7. Correlation between the mass of 0.3% sodium dodecyl sulphate (SDS) + 0.028% 1-undecanol solution in the sorbent's pores as
a function of dripping time. Sorbent - rigid polyurethane foam waste. Powder with grain size 0 < 1 mm
Zrodto: Opracowanie wtasne.
Source: Own elaboration.
Dodecylosiarczan sodu + 2-butanol + 1-undekanol Sodium dodecyl sulphate + 2-butanol + 1-undecanol
0 10 20 30 40 11 min|
Rycina 8. Wykres zaleznosci masy 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodu (SDS) + 0,729-procentowego 2-butanolu + 0,028-procentowego 1-undekanolu znajdujçcych siç w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania. Sorbent - odpad sztywnej pianki poliuretanowej. Proszek o granulacji 0 < 1 mm
Figure 8. Correlation between the mass of 0.3% sodium dodecyl sulphate (SDS) + 0.729% 2-butanol + 0.028% 1-undecanol solution in the sorbent's pores as a function of dripping time. Sorbent - rigid polyurethane foam waste. Powder with grain size 0 < 1 mm Source: Opracowanie wtasne. Zrodto: Own elaboration.
Dyskusja
Okreslenie wptywu srodka pianotworczego na sorpcjç od-niesiono do sorpcji wody. W tym celu porownywano przeciçtne maksymalne masy teoretyczne otrzymane dla poszczegolnych uktadow i zbadano ich zgodnosc wzglçdem przeciçtnej wartosci otrzymanej dla wody. Zbiorcze wyniki porownania przedstawio -no w tabeli 5. W analizie skorzystano z kryterium porownawcze-go na poziomie istotnosci a = 0,1.
Discussion
The determination of the impact of foaming agents on sorp -tion was compared with water sorption. For this purpose, we compared average maximum theoretical masses for each com -position with the average results for water. All comparison results are presented in Table 5. In our analysis, we used a comparison criterion at significance level a = 0.1.
Woda
Wartosc srednia maksymalnej masy wody zasorbowanej dla trzech serii pomiarowych na 10 g pumeksu wynosi:
^ SX.
X =-•- = 31,51 g
n
Otrzymane odchylenie standardowe od wartosci sredniej wynosi natomiast:
S-
№ - X )2 I n (n -1)
= 0,59
gdzie:
88
Water
The average maximum mass of water absorbed per 10 g of pumice across three measurements is ZX.
X =-•- = 31.51 g
n
Standard deviation from the average is
Ri-Xf
S- =.—--L. = 0.59
where
e(x,. - X ) =(X1 - X ) +(X2 - X ) +(X3 - X ) = 6,
jest sumq kwadratow odchylen od wartosci sredniej.
Na poziomie istotnosci a = 0,1 i dla wspotczynnika t-Studen -ta ta = 2,92 niepewnosc pomiaru sorpcji wynosi:
AX = SX x t2 = 1,71
Czyli wspotczynnik zmiennosci Vx pomiaru maksymalnej masy teoretycznej dla wody na 10 g pumeksu wynosi (1,71/30,2) x 100% = 5,7%. Otrzymany wynik wskazuje na ak-ceptowalny rozrzut wynikow pomiarow, a zatem na wtasciwq odtwarzalnosc.
n (n -1)
-X)2 =(X1 -X)2 +(X2 -X)2 +(X3 -X)2 = 6.88
is a sum of squared deviations from the average.
At significance level a = 0.1 for Student's t-test ta = 2.92 sorp -tion measurement uncertainty is
AX = SX x t2 = 1.71
So variability Vx for the measurement of the maxi-mum theoretical mass for water per 10 g of pumice is (1.71/30.2) x 100% = 5.7%. This suggests an acceptable distribution of measurement results, hence satisfactory reproducibility.
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu
Wartosc przeciçtna i niepewnosc pomiaru wyliczone dla piçciu pomiarow maksymalnej masy teoretycznej dla 0,3-pro-centowego roztworu dodecylosiarczanu sodowego na poziomie istotnosci a = 0,1 wynosi 30,87+/-1,38 g.
Szacowanie zgodnosci wartosci srednich (wody oraz 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodu) na za-danym poziomie istotnosci przeprowadzono za pomocq kryterium porownawczego wedtug wzoru przedstawionego ponizej: Xwoiy- Xzwi,zku\< AXwoJy+ AXzwitzku
0,64 < 3,09 zgodnosc
Srednie pochtoniçte maksymalne masy teoretyczne wody i 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodowego mozna uznac za zgodne na mocy kryterium porownawczego. Zatem mozna stwierdzic, ze dodatek dodecylosiarczanu sodu o tym stçzeniu nie wptywa istotnie na chtonnosc pumeksu na zadanym poziomie istotnosci.
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu + 0,729-procentowy 2-butanol
Wartosc przeciçtna i niepewnosc pomiaru wyliczone dla piç-ciu pomiarow maksymalnej masy teoretycznej dla 0,3-procentowe-
0.3% sodium dodecyl sulphate
The average and measurement uncertainty calculated for five maximum theoretical mass measurements for 0.3% sodium dodecyl sulphate solutions at significance level a = 0.1 is 30.87+/-1.38 g.
The averages (water and 0,3% sodium dodecyl sulphate solution) were compared for compatibility at the assumed significance level using a comparative criterion based on the formula presented below.
Xwoiy- Xzwi,zku\< AXwoiy+ &Xzwjqzku
0.64 < 3.09 compatibility
Average maximum absorbed theoretical masses of water and 0.3% sodium dodecyl sulphate solution can be considered compatible on the basis of the comparative criterion. Therefore, it can be concluded that this concentration of sodium dodecyl sulphate does not have any significant impact on pumice sorp -tivity at the assumed significance level.
0.3% sodium dodecyl sulphate + 0.729% 2-butanol
The average and measurement uncertainty calculated for five maximum theoretical mass measurements for 0.3% sodium
go roztworu dodecylosiarczanu sodowego + 0,729-procentowego 2-butanolu na poziomie istotnosci a = 0,1 wynosi 31,65+/-1,94 g.
Szacowanie zgodnosci wartosci srednich na zadanym poziomie istotnosci przeprowadzono za pomocq kryterium porow-nawczego wedtug wzoru przedstawionego ponizej:
Xwody- Xzwi,zku\< AXwoJy+ AXzw^ku
0,14 < 3,65 zgodnosc
Srednie pochtoniçte maksymalne masy teoretyczne wody i 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodowego + 0,729-procentowego 2-butanolu mozna uznac za zgodne na mocy kryterium porownawczego. Zatem mozna stwierdzic, ze zarowno badany uktad, jak i dodatek 1-butanolu do dodecylosiarczanu sodowego nie wptywa istotnie na chtonnosc pumeksu na zadanym poziomie istotnosci w odniesieniu do badan wody.
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu + 0,028-procentowy 1-undekanol
Wartosc przeciçtna i niepewnosc pomiaru wyliczone dla piç-ciu pomiarow maksymalnej masy teoretycznej dla 0,3-procenotwe-go roztworu dodecylosiarczanu sodowego + 0,028-procentowego 1-undekanolu na poziomie istotnosci a = 0,1 wynosi 18,03+/-1,54 g.
Szacowanie zgodnosci wartosci srednich na zadanym poziomie istotnosci przeprowadzono za pomocq kryterium porow-nawczego wedtug wzoru przedstawionego ponizej:
Xwody- Xzrn:izku\< AXwody+ t&zwiçzku
13,48 < 3,25 sprzecznosc
Srednie pochtoniçte maksymalne masy teoretyczne wody i 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodowego + 0,028-procentowego 1-undekanolu nie mozna uznac za zgodne na mocy kryterium porownawczego. Zatem mozna stwierdzic, ze na zadanym poziomie istotnosci badana mieszanina chtonie siç istotnie stabiej w przestrzeni chtonnej pumeksu niz woda. Mozna rowniez wysnuc wniosek, ze dodatek 1 -undekanolu do dodecylo -siarczanu sodowego decydujqco wptywa na chtonnosc pumeksu.
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu + 0,729-procentowy 2-butanol + 0,028-procentowy 1-undekanol
Wartosc przeciçtna i niepewnosc pomiaru wyliczone dla piçciu pomiarow maksymalnej masy teoretycznej dla 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodowego + 0,729-procentowego 2-bu-tanolu + 0,028-procentowego 1 -undekanolu na poziomie istotnosci a = 0,1 wynosi 19,83+/-1,39 g. Szacowanie zgodnosci wartosci sred -nich na zadanym poziomie istotnosci przeprowadzono za pomocq kryterium porownawczego wedtug wzoru przedstawionego ponizej:
Xwody — Xzmfzku\< AX^dy + bX-zwiqzku
11,68 < 3,10 sprzecznosc
Srednie pochtoniçte maksymalne masy teoretyczne wody i 0,3-procentowego roztworu dodecylosiarczanu sodowego + 0,729-procentowego 2-butanolu + 0,028-procentowego 1-undekanolu nie mozna uznac za zgodne na mocy kryterium
dodecyl sulphate solution + 0.729% 2-butanol at significance level a = 0.1 is 31.65+/-1.94 g..
The averages were compared for compatibility at the assumed significance level using a comparative criterion based on the formula presented below.
Xwoiy- Xzwi,zku\< №:woJy+ t&z^zku
0.14 < 3.65 compatibility
Average maximum absorbed theoretical masses of water and 0.3% sodium dodecyl sulphate solution + 0.729% 2-butanol can be considered compatible on the basis of the comparative criterion. Therefore, it can be concluded that neither the tested composition nor the addition of 1-butanol to sodium dodecyl sulphate have any significant impact on pumice sorptivity at the assumed significance level in relation to water.
0.3% sodium dodecyl sulphate + 0.028% 1-undecanol
The average and measurement uncertainty calculated for five maximum theoretical mass measurements for 0.3% sodium dodecyl sulphate solution + 0.028% 1-undecanol at significance level a = 0.1 is 18.03+/-1.54 g.
The averages were compared for compatibility at the assumed significance level using a comparative criterion based on the formula presented below.
Xwoiy- Xzrn:izku\< &Xw,iy+ i^zwi.zku
13.48 < 3.25 non-compatibility
Average maximum absorbed theoretical masses of water and 0.3% sodium dodecyl sulphate solution + 0.028% 1-unde-canol cannot be considered compatible on the basis of the com -parative criterion. Therefore, it can be concluded that at the as -sumed significance level the mixture is absorbed much poorer in the absorbent space of pumice compared to water. It can be further argued that the addition of 1-undecanol to sodium do-decyl sulphate strongly affects pumice sorptivity.
0.3% sodium dodecyl sulphate + 0.729% 2-butanol + 0.028% 1-undecanol
The average and measurement uncertainty calculated for five maximum theoretical mass measurements for 0.3% sodium dodecyl sulphate solution + 0.729% 2-butanol + 0.028% 1-undecanol at significance level a = 0.1 is 19.83+/-1.39 g. The averages were compared for compatibility at the assumed significance level using a comparative criterion based on the formula presented below.
Xwody — Xzmfzku\< &Xw0iy+ t&zw^zku
11.68 < 3.10 non-compatibility
Average maximum absorbed theoretical masses of water and 0.3% sodium dodecyl sulphate solution + 0.729% 2-bu-tanol + 0.028% 1-undecanol cannot be considered compatible on the basis of the comparative criterion. Therefore, it can be
porownawczego. Zatem mozna stwierdzic, ze na zadanym poziomie istotnosci badana mieszanina chtonie siç istotnie stabiej w przestrzeni chtonnej pumeksu niz woda.
concluded that at the assumed significance level the mixture is absorbed much poorer in the absorbent space of pumice compared to water.
Tabela 5. Wyniki kryterium porownawczego maksymalnych mas teoretycznych otrzymanych dla poszczegolnych kompozycji wzglçdem przeciçtnej wartosci otrzymanej dla wody. Poziom istotnosci a = 0,1
Table 5. Comparison results for maximum theoretical masses for each composition and the average values for water. Significance level a = 0.1
Kompozycja porownywana wzglçdem wody/Composition compared to water
Wynik kryterium porâwnawczego/Comparison result
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu/0.3% sodium dodecyl sulphate
zgodnosc/ compatibility
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu + 0,729-procentowy 2-butanol/ 0.3% sodium dodecyl sulphate + 0.729% 2-butanol
zgodnosc/compatibility
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu + 0,028-procentowy 1-undekanol/ 0.3% sodium dodecyl sulphate + 0.028% 1-undecanol
sprzecznosc/ non-compatibility
0,3-procentowy dodecylosiarczan sodu + 0,729-procentowy 2-butanol + 0,028-procentowy 1-undekanol/ 0.3% sodium dodecyl sulphate + 0.729% 2-butanol + 0.028% 1-undecanol
sprzecznosc/ non-compatibility
Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Podsumowujgc, mozna stwierdzic, ze analiza za pomocg kryterium porownawczego maksymalnych mas teoretycznych otrzymanych dla poszczegolnych kompozycji wzglçdem przeciçtnej wartosci otrzymanej dla wody wyraznie wykazata, ze czynnikiem odpowiedzialnym za pogorszenie wtasciwosci pochtaniajqcych pumeksu jest obecnosc 1-undekanolu w srodku pianotworczym.
To sum up, the comparison of the maximum theoretical masses for each composition and the average results for water clearly showed that the factor responsible for the deterioration of the absorptive properties of pumice is the presence of 1-un-decanol in the foaming agent.
Wnioski
Podczas badan wstçpnych zauwazono wyraznie mniejszq chtonnosc odpadow sztywnej pianki poliuretanowej wzglçdem roztworow srodkow pianotworczych. W celu okreslenia, ktory ze sktadnikow moze miec istotny wptyw na obnizenie chtonnosci pumeksu (odpadow sztywnej pianki poliuretanowej), przygotowano i zbadano roztwory dodecylosiarczanu sodu, dodecylosiarczanu sodu z 2-butanolem, dodecylosiarczanu sodu z 1-undekanolem oraz dodecylosiarczanu sodu z 1-undekanolem i 2-butanolem.
Badania wyraznie wykazaty, ze czynnikiem odpowiedzialnym za pogorszenie siç wtasciwosci pochtaniajqcych pumeksu jest obecnosc 1-undekanolu w srodku pianotworczym, ktory jest wykorzystywany jako stabilizator piany. O ile sam dedecylo-siarczan sodowy powodowat niewielkq zmianç w zasorbowanej masie sorbatu (ok. 2%), o tyle dodatek 1-undekanolu byt przy-czynq zmiany az w 43%. Dodatek rozpuszczalnika (2-butanolu) powodowat juz niewielkq zmianç wtasciwosci chtonnych, przy czym chtonnosc niezaleznie od kombinacji nieznacznie wzra-stata. Otrzymane wyniki pokazujq, ze czynnikiem odpowiedzialnym za zmniejszenie siç chtonnosci moze byc niskie napiçcie powierzchniowe, ktore jest cechq charakterystycznq srodkow pianotworczych zawierajqcych anionowe srodki powierzchnio-wo czynne [14]. Spadek napiçcia powierzchniowego powoduje zmniejszenie siç wielkosci sit kapilarnych, a co za tym idzie - utatwia wyciek cieczy z porow sorbentu [22].
Badania wskazujq na pewne ograniczenia wykorzystania sztywnej pianki poliuretanowej w dziataniach ratowniczych ma -jqcych na celu usuwanie resztek roztworow srodkow pianotwor-czych lub roztworow wodnych zawierajqcych ich slady. Biorqc pod uwagç proponowany mechanizm, nie mozna wykluczone,
Conclusions
During the preliminary tests we noticed that rigid polyurethane foam had a significantly lower sorptivity in relation to foaming agent solutions. In order to determine which of the ingredients significantly affects the reduction of pumice (rigid polyurethane foam waste) sorption, we prepared and tested solutions of sodium dodecyl sulphate, sodium dodecyl sulphate with 2-butanol, sodium dodecyl sulphate with 1-undecanol, and sodium dodecyl sulphate with 1-undecanol and 2-butanol.
The tests clearly showed that the ingredient responsible for the deterioration of the absorptive properties of pumice was the presence of 1-undecanol in the foaming agent, which is used for foam stabilisation. While sodium dodecyl sulphate alone caused only a slight change in the absorbed sorbate mass (approx. 2%), the addition of 1-undecanol caused a change by as much as 43%. The addition of a solvent (2-butanol) caused a slight change in absorptive properties, with sorption increas -ing slightly regardless of the combination. These results show that the factor responsible for reducing sorption can be low surface tension, which is typical of foaming agents with anionic surfactants [14]. The decrease in surface tension reduces capillary forces, and, consequently, supports the leaking of the liquid from sorbent pores [22].
The study suggests certain limitations in the use of rigid polyurethane foam in rescue operations intended to remove the residue of foaming agent solutions or water solutions with traces of such agents. The proposed mechanism can be typical of all sorbents, but this requires further study.
ze jest to cecha wspólna wszystkich sorbentów, która wymaga jednak doktadniejszego przebadania.
Niniejsza publikacja powstata w ramach projektu rozwojo-wego nr DOB-BIO6/06/113/2014 pt. Mobilny turbinowy system ratowniczo-gasniczy.
This paper was written under development project No. DO -B-BIO6/O6/113/2014 entitled Mobile turbo rescue and fire-fighting system.
Literatura
[1] Rakowska J., Porycka B., Nagrodzka M., Ekologicznekierunkizmian bazy surowcowej w koncentratach gasniczych, BiTP Vol. 19 Issue 3, 2010, pp. 107-116.
[2] Kröl B., Prochaska K., Chrzanowski t, Biodegradability of Firefight-ingFoams, „Fire Technology" 2012, 48, 173-181.
[3] Adams R., Simmons D., Ecological Effects of Fire Fighting Foams and Retardants, Conference Proceedings: Australian Bushfire Conference, Albury, July 1999.
[4] Bourgeois A., Bergendahl J., Rangwala A., Biodegradability of fluorinated fire-fighting foams in water, „Chemosphere" 2015, 131, 104-109.
[5] Chrzanowska M., Hupka J., Szewczulak t., Badania oczyszczania sciekowpozarowych metodq osadu czynnego, „Inzynieria Ekologicz-na" 2003, 8, 96-102.
[6] Colville S., McCarron N., Environmental issues associated with defence use of aqueous film forming foam (AFFF), Environmental Stewardship, Environment, Heritage and Risk Branch, May 2003.
[7] Hamilton S., Larson D., Finger S., Poulton B., Vyas N., Hill E., Ecological effects of fire retardant chemicals and fire suppressant foams, Northern Prairie Wildlife Research Center, Jamestown 1998.
[8] Kaszycki P., Kotoczek H., Wöjcik D., Bogacz E., Lubanski R., Inten-sywne oczyszczanie sciekowpo akcji gasniczej wzakladach rafineryj-nych, „Inzynieria Ekologiczna" 2003, 8, 51-58.
[9] Laitinen J., Koponen J., Koikkalainen J., Kiviranta H., Firefighters exposure to perfluoroalkyl acids and 2-butoxyethanol present in fire-fighting foams, „Toxicology Letters" 2014, 231, 227-232.
[10] Matozi^c D., Koniuch A., Wplywpianotworczych srodkowgasniczych i neutralizatorowna srodowisko naturalne, szczegolnie na organizmy wodne, BiTP Vol. 14, 2009, pp. 117-138.
[11] Norris L., Webb W., Effects of fire retardant on water quality, w: Proceedings of the symposium on fire and watershed management, N.H. Berg (red.), California 1988, 79-86.
[12] Señczuk W., Toksykologia wspófczesna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
[13] Mizerski A., Sobolewski M., Rozszerzona charakterystyka srodków pianotwórczych stosowanych wpozarnictwie i ratownictwie chemicz-nym, „Zeszyty Naukowe SGSP" 2007, 35, 33-52.
[14] Mizerski A., Sobolewski M., Król B., Piany gasnicze, Wydawnictwo SGSP, Warszawa 2006.
[15] Mizerski A., Ekologiczne aspekty stosowaniapian do gaszeniapozarów, „Przemyst Chemiczny" 2007, 11(86), 1079-1083.
[16] Mizerski A., Sobolewski M., Jabtonowski M., Piana kontra srodowisko, „Przeglgd pozarniczy" 2006, 1, 33-35.
[17] Vyas N., Hill D., Toxicity of fire retardant chemicals and fire suppressant foams to vertebrate and invertebrate wildlife species, International Wildland Fire Foam Symposium and Workshop, Ontario 1994.
[18] Traczewska T., Biologiczne metody oceny skazenia srodowiska, Oficy-na Wydawnicza Politechniki Wroctawskiej, Wroctaw 2011.
[19] The control of fire-water run-off from CIMAH sites to prevent environmental damage, Guidance Note EH70, Health and Safety Executive, 1995.
[20] http://www.straz.gov.pl/panstwowa_straz_pozarna/ 2017 [dost?p: 12.07.2018].
[21] Gancarczyk D., Jakubiec J., Sobolewski M., Effect of Sorbent Type on Efficiency of Oil Pollution Removal from Road Surface, „Zeszyty Naukowe SGSP" 2017, 61, 53-63.
[22] Ayala R.E., Casassa E.Z., Parfi G.D., A study of the applicability of the capillary rise of aqueous solutions in the measurement of contact angles in powder systems, „Powder Technology" 1987, 51(1), 3-14.
KPT. DR TOMASZ WfSIERSKI - Adiunkt w Zaktadzie Fizyki I Che-mii Szkoty Gtównej Stuzby Pozarniczej. Doktorat ukoñczyt na wy-dziale Chemii UAM w Poznaniu. Ze Pañstwowg Strazg Pozarng zwigzany od 2008 r, Specjalizuje si? w zakresie ratownictwa che-micznego.
ML. KPT. MGR INZ. OLIWER ESZER - Absolwent studiów stacjonar-nych II stopnia na kierunku inzynieria bezpieczeñstwa pozarowego w Szkole Gtównej Stuzby Pozarniczej w Warszawie. Dowódca Zast?-pu w JRG Morgg.
CAPTAIN TOMASZ WfSIERSKI, PH.D. - Assistant Professor at the Department of Physics and Chemistry, Main School of Fire Service. Completed his doctoral studies at the Faculty of Chemistry, Adam Mick-iewicz University in Poznan. Has been affiliated with the State Fire Service since 2008. Specialises in chemical rescue.
JUNIOR CAPTAIN OLIWER ESZER, M.ENG - Graduated from 2nd-cycle full-time studies in Fire Safety Engineering at the Main School of Fire Service in Warsaw. Company Officer at Morgg Fire & Rescue Unit.
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyzszego
Stworzenie angloj?zycznych wersji oryginalnych artykutów naukowych wydawanych w kwartalniku „BITP. Bezpieczeñstwo i Technika Pozarnicza" - zadanie finansowane w ramach umowy 658/P- DUN/2018 ze srodków Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyzszego przeznaczonych na dziatalnosc upowszechniajgcg nauk?.
