CC BY
63
Индекс числа пожаров может быть использован для обоснования управленческих и кадровых решений, аналогично имеющему место широкому употреблению индекса Доу-Джонса в экономике и финансах.
Библиографический список
1. Пожары и пожарная безопасность в 2010 году: Статистический сборник/ Под общей редакцией В. И. Климкина. - М.: ВНИИПО, 2011. - 140 С.
2. Sullivan A.; Sheffrin S. M. Economics: Principles in action. — New Jersey: Pearson Prentice Hall, 2003. — P. 290.
3. Кайбичев И. А. Аналоги индекса Доу-Джонса в статистике пожаров// Актуальные проблемы обеспечения безопасности в Российской Федерации: V Всероссийская научно-практическая конференция (26 октября 2011 г.). Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2011. - Часть 1, С. 104 — 109.
4. Кайбичев И. А. Подход Доу-Джонса в статистике пожаров// Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика/ Материалы II Международной научно-практической конференции (Под общей редакцией д. т. н., профессора Р. Н. Минниханова). - Казань: ГУ «Научный центр безопасности жизнедеятельности детей», 2012, Часть II. - с. 639-646.
5. Кайбичев И. А. Индекс возгораний// Безопасность критичных инфраструктур и территорий / Материалы V Всероссийской конференции и XV Школы молодых ученых. Екатеринбург: УрО РАН, Изд-во АМБ, 2012. - с. 124-125.
6. Кайбичев И. А. Индекс возгораний в рамках подхода Доу-Джонса// XXIV Международная научно-практическая конференция по проблемам пожарной безопасности, посвященная 75-летию создания института: Тезисы докладов. М.: ВНИИПО, 2012, Часть 3. - с. 199-202.
Дисперсные системы
в технологиях ликвидации и предупреждения ЧС
Бобрышева С. Н., к. т. н., доц., проф. кафедры,
Кашлач Л. О., преп.,
Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь, г. Гомель
Гетерогенные дисперсные системы широко распространены в технологиях ЧС. И значение их для ликвидации и предупреждения ЧС будет неуклонно возрастать. Это обусловлено возможностью реализовать не свойственные индивидуальным составам и материалам свойства. Именно сочетание высокой поверхностной энергии и межфазных явлений дисперсных систем оказывает решающее влияние на эффективность огнетушащих средств (порошков, суспензий, гелей, пен, аэрозолей).
Дисперсными называют микрогетерогенные системы, состоящие из двух или более фаз, одна из которых образует непрерывную дисперсионную среду, в объеме которой равномерно распределены другие фазы в виде дисперсных час-
тиц с размерами в диапазоне от нескольких нанометров до сотни микрон. В технологиях ЧС важной задачей является выявления закономерностей образования и существования этих систем, а также возможности влиять и управлять этими процессами с целью обеспечения устойчивости и повышения эффективности требуемых свойств.
Современный ассортимент дисперсных материалов в качестве средств борьбы с пожарами различных классов, ликвидации разливов опасных веществ, снижения горючести материалов чрезвычайно разнообразен: это порошки, пены, быстротвердеющие пены, суспензии, эмульсии, аэрозоли и др. Кроме того известны дисперсные системы, относящиеся к предупреждающим средствам -антипирены.
Порошки. Огнетушащие порошковые составы (ОПС), как правило, представляют собой высокодисперсные системы на основе минеральных солей с различными функциональными добавками. Они имеют ряд преимуществ и могут быть использованы при ликвидации горения тлеющих веществ, горючих жидкостей, нефтяных и газовых фонтанов, а также для тушения горения оборудования, находящегося под напряжением, всех видов транспорта, боевой техники и т. д.
Большинство их преимуществ, а также огнетушащая эффективность и эксплуатационные свойства связаны с дисперсностью их компонентов. Частицы активной минеральной основы должны иметь оптимальные размеры, с точки зрения возможности нагреется до температуры испарения, разложения или расплава за время нахождения в пламени. Повышение содержания мелкой фракции активной основы в ОПС способствует усилению эффекта гомогенного или гетерогенного ингибирования горения, быстрому образованию расплава и образованию защитной экранирующей пленки на горящей поверхности.
Однако и недостатки огнетушащих порошков, также связаны с их дисперсностью. Так, слеживаемость и снижение текучести ОПС — является результатом агрегирования мелких частиц, обусловленным высокой химической активностью, кроме того, очень мелкий порошок может не попасть в объем пламени вследствие конвективного сопротивления тепловых потоков. Решить задачу оптимизации структуры и свойств позволяет использование полидисперсных функционально значимых компонентов ОПС [1].
Суспензии — это дисперсные системы, в которых дисперсной фазой явля-
у
ются частицы твердого вещества размером более 10 м, а дисперсионной средой — жидкость. Можно дать суспензиям и другое определение: суспензии — это взвеси порошков в жидкостях.
Использование суспензий при тушении пожаров предполагает определенный уровень эксплуатационных свойств, которые лимитируются содержанием дисперсной фазы. Конкретные значения концентрации дисперсной фазы, в котором начинается структурообразование, индивидуальны и зависят, в первую очередь, от природы фаз, формы частиц дисперсной фазы, температуры, механических воздействий.
Для тушения твердых горючих материалов описано применение суспензий, состоящих из жидкой дисперсионной среды — воды и твердых взвешен-
ных в ней частиц бентонитовой глины с натрийкальцийборатом, фосфогипса с тринатрийфосфатом или диаммонийфосфатом в присутствии метилцеллю-лозы. Суспензии используются для борьбы с лесными пожарами в основном с воздуха.
Пены. Пена представляет собой грубодисперсную двухфазную систему, состоящую из ячеек, заполненных газом и разделенных пленками жидкости. Важным параметром пен, оказывающим влияние на огнетушащую способность и область применения, является ее дисперсность и кратность. Чем выше дисперсность пены, тем выше ее кратность, но меньше подвижность.
Воздушно механическая пена (ВМП) низкой кратности имеет ограниченное применение, она используется для тушения разлитых нефтепродуктов, складов древесины и волокнистых материалов, т. к. она хорошо проникает в неплотности и плохо удерживается на поверхности. Следует помнить, что вследствие высокой плотности существует вероятность погружения пены низкой кратности внутрь горючей жидкости.
Широкое применение ВМП средней кратности. Дальность подачи струи такой пены 10 — 13 м. Она является основным средством тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах и на разлитых поверхностях. Она также используется для вытеснения дыма при объемном тушении, изоляции расположенных рядом с очагами пожара объектов от воздействия тепловых и газовых потоков. Но после применения пены в подвалах и тоннелях, шахтах и т. д. отдельные очаги горения необходимо ликвидировать водяными струями.
ВМП высокой кратности эффективно применяется для осаждения радиоактивных загрязнений из воздуха, тушения пожаров органических растворителей, тушения пожаров на кораблях, в библиотеках, архивах, шахтах и т. д. Но у нее имеются недостатки: подача ее на значительное расстояние затруднена; она легко сдувается ветром и восходящими потоками продуктов горения; быстро разрушается при контакте с сухими предметами и очень чувствительна к воздействию высоких температур; при ее использовании в закрытых помещениях должно быть предусмотрено отверстие для удаления воздуха и т. д.
Пена, как и любая дисперсная система, является неустойчивой. Это связано с наличием избытка поверхностной энергии, пропорциональной поверхности раздела фаз жидкость — газ. Поэтому с момента образования пен в ней протекают процессы старения, в результате которых пена меняет свою дисперсность и свойства.
Особым видом пены является быстротвердеющая пена с различными функциональными наполнителями. Основой быстротвердеющей пены являются термореактивные смолы, чаще всего карбамидоформальдегидная. Важное значение в ее составе играет пенообразователь, позволяющий получить пену необходимой кратности. При нанесении на поверхность пена с добавкой отвердите-ля (серной кислоты) быстро твердеет, образуя слой негорючего пенопласта. Быстротвердеющая пена предназначена для защиты от воспламенения сгораемых объектов, находящихся вблизи от пожара, прокладки заградительных полос и локализации лесных пожаров.
Гели. Гели также как и пены относятся к связнодисперсным системам, причем для образования геля часто необходимы минимальные концентрации дисперсной фазы. Для предотвращения потерь жидкофазных огнетушащих средств (суспензий, воды), связанных со стеканием их с вертикальных и наклонных горящих поверхностей при ликвидации пожаров класса А используются гелеобразующие составы. Огнетушащий состав в этом случае представляет собой два отдельно хранимые раствора: гелеобразующего компонента -обычно силиката щелочного материала и водорастворимых, ингибирующих горение солей (обычно аммоний фосфаты), взаимодействующих с силикатом с образованием не текучего геля. Гель образует слой, способный прочно закрепляться на вертикальных поверхностях, дополнительно оказывая изолирующий эффект.
Аэрозоли — это гетерогенные свободнодисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы солей и оксидов щелочных металлов находятся во взвешенном состоянии в среде газов: воздуха, продуктов реакции - углекислого и угарного газа, оксидов азота, аммиака, цианидов. Для аэрозолей, как и для других дисперсных систем, характерна агрегативная и седиментационная неустойчивость проявляющаяся в коагуляции, коалесценции и оседании дисперсной фазы, что приводит к изменению состава и свойств этих систем. Химический состав аэрозолей и огнетушащих порошков практически аналогичен, но дисперсность частиц аэрозоля на несколько порядков выше. Если бы удалось получить огнетушащий порошок такой дисперсности как в аэрозоле, то длительное хранение и надежная доставка его в зону пожара была бы невозможна в силу активных агломерационных процессов. По показателям огнетушащей способности, автономности, простоты эксплуатации аэрозоли превосходят другие известные дисперсии. Поскольку огнетушащая способность аэрозоля, так же как и в других дисперсных гетерогенных системах зависит от размера частиц, то исследуется возможность синтеза нанодисперсных порошков неорганических соединений, обеспечивающих огнетушащую способность. Тем более, что образующаяся при горении взвесь разделенных частиц конденсированных продуктов в газообразных продуктах горения достаточно устойчива и процессы агломерации частиц в таких системах значительно затруднены. Они могут оставаться наноразмерными и после окончания горения и охлаждения.
Антипирены. Современные технологии предупреждения ЧС предусматривают создание пожаробезопасных материалов, снижение их воспламеняемости и горючести. Особенно это касается полимерных и композиционных материалов, ассортимент и объемы производства которых неуклонно растут. Обладая высокой горючестью, полимеры повышают общую пожароопасность, а, выделяя при горении большое количество ядовитых газов, — гибельно действуют на человека и окружающую среду. Снижение горючести полимеров достигается в основном путем введения в их состав добавок антипиренов.
Есть сведения, что введение в полимерную матрицу нанодисперсных неорганических структур, способствует повышению их огнестойкости [2]. Этим и обусловлен огромный интерес к слоистым алюмосиликатам, склонным к при-
нудительному диспергированию. Авторами работы в качестве антипиренов использованы разрабатываемые ископаемые Республики Беларусь — глины. Однако, глины по своей природе гидрофильны, в связи с чем обладают низкой совместимостью с полимерами.. Для получения глины наноразмерной дисперсности использовалась планетарная мельница. Дисперсность оценивались с помощью экспериментально-вычислительного комплекса «НАНОТОП- 203.
Нанодисперсный минерал, обладающий высокой поверхностной энергией является наиболее подходящим объектом для модифицирования, придающих веществу необходимые свойства, в данном случае гидрофобные. Результаты дифференциально-термического анализа показали появление новых эндотермических эффектов модифицированной глины. Замечено также смещение температурных параметров полимера в сторону более высоких температур при добавлении даже незначительных количеств (1,5 %) модифицированной глины. Таким образом, модифицированная глина может служить альтернативным вариантом галогенсодержащим антипиренам [2].
Адсорбенты. Для Республики Беларусь вопрос ликвидации аварийных разливов нефти очень актуален в связи с наличием разветвленной сети коммуникаций по транспортировке нефти и нефтепродуктов. Решением проблемы является создание эффективных экологически безопасных и экономически выгодных адсорбентов нефти и нефтепродуктов. В этой связи востребованы глины месторождений Беларуси. Их адсорбционная активность определяется характером пористости, величиной удельной поверхности и особенностями кристаллической структуры адсорбента. Адсорбционные процессы в таких материалах, как показали исследования, протекают в основном в межслоевом пространстве разбухающих пакетов. Для повышения эффективности природных адсорбентов используются приемы нанотехнологий. Наноадсорбенты работают как твердотельная матрица, причем активно используется способность к модификации с помощью различных методов обработки.
В ГИИ МЧС РБ получены первые результаты по получению нефтесорбен-та на основе модифицированной глины. При использовании полученного неф-тесорбента на поверхности бензина образуется относительно устойчивая пленка, при этом адсорбент в течение 30 мин поглощает пятно бензина, агломерирует и легко удаляется с поверхности воды [3].
Библиографический список
1. Бобрышева С. Н., Боднарук В. Б., Кашлач Л. О., Зуборев А. И. Проблемы и перспективы разработки отечественных огнетушащих порошков.// Чрезвычайные ситуации: образование и наука, № 2 (6), 2011, — С.97-105
2. Бобрышева С. Н., Подобед Д. Л., Кашлач Л. О. Снижение горючести полимерных материалов. / ЧС: образование и наука, № 2 (9), 2013, — С.28-33
3. Бобрышева С. Н., Журов М. М., Кашлач Л. О. Новые результаты разработки отечественных адсорбентов для нефти и нефтепродуктов.// Чрезвычайные ситуации: образование и наука, № 1 (8), 2012, — С.28-33
