Исследование пенообразующих свойств некоторых веществ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 250 1975

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕНООБРАЗУЮЩИХ СВОЙСТВ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ

С. А. БАБЕНКО, Л. Ф. ПРОСБКОВА, О. И. ПОПОВА, В. К. ТЕЛЬНОВА, Е. В. ЧАБАН

(Представлена научным семинаром кафедр ПМАХП и ОХТ)

В последние годы воздушно-механическая пена нашла широкое применение для тушения многих горящих веществ и прежде всего жидкостей, имеющих удельный вес меньше удельного веса воды.

Воздушно-механическая пена получается на ячейках сетки, куда подается мелкораспыленная пенообразующая жидкость, представляющая собой раствор пенообразователя в воде и в значительных объемах— воздух [1].

Кратность и стойкость, определяющая огнегасительные свойства пены, обусловливается, главным образом, качеством пенообразователей. Наибольшее распространение в практике пожаротушения получил пенообразователь ПО-1. Однако недостаточная кратность и особенно малая стойкость пены, полученной с применением пенообразователя ПО-1, побудили нас выполнить настоящую работу.

В качестве пенообразователей испытывались следующие вещества:

1. Пенообразователь ПО-1, состоящий из керосинового контакта, костного клея, зтиленгликоля и соды каустической.

2. Сульфатное мыло — продукт переработки древесины в целлюлозно-бумажной промышленности.

3. Мыло рисайкла получалось путем омыления рисайкла, продукт нефтепереработки.

4. Аминонитропарафин (АНП)—катионоактивное вещество.

5. Пенореагент — отход производства синтетических жирных кислот.

6. Сточная вода Кемеровского коксо-химического завода, содержащая 0,53 г/л масла, 0,28 г/л фенолов, 0,32 г/л пиридиновых оснований. Кроме того, в состав сточной воды входит аммиак, хлориды, сульфаты и другие вещества.

Вещества, пронумерованные 2, 3, 4, обладают наряду с пенообра-зующими также и собирательными свойствами, поэтому применяются в горно-перерабатывающей промышленности для флотации полезных ископаемых.

Оценка пенообразующих свойств указанных веществ проводилась путем замера кратности и стойкости пен по методу Ергиковского [2] и по ГОСТ 6943-54 [3]. Первый метод более производителен и позволяет исследовать пены любой устойчивости.

Кратность воздушно-механической пены определяется количеством воздуха, находящегося в его составе, и может быть выражена как от-

ношение объема пены к объему пенообразующей жидкости или в сопоставимых условиях высотой столба пены. Под стойкостью пены подра-

Таблица 1 Высота столба и стабильность пены

Наименование веществ Концентрация исследуемых веществ в воде, % Высота столба пены, см Время жизни пены, сек

0 5 8 50

ПО —1 1,0 28 110

2,0 40 360

1,0 15 50

АНП 2,0 20 620

4,0 35 880

Сульфатное мыло 2,0 6,0 10 25 125 660

Мыло рисайкла 1,0 6,0 5 30 45 180

Пенореагент 2,0 4,0 10 40 5 35

Сточная вода 100 30 5

Сточная вода-}- ПО—1 (1:1) 2,0 23 840

Сточная вода + ПО—1 (1:2) 2,0 35 900

зумевается способность ее сохраняться в течение определенного времени.

Исследовалось влияние на кратность и устойчивость пены концентрации пенообразователя в воде и соотношения добавок к пенообразователю ПО-1. Температура воды равнялась 18° С. В табл. 1 приведены результаты замера высоты столба пены и ее жизни с добавлением различных пенообразователей. Начинались исследования с концентрации 0,1% и увеличивались до 2—6%. Исследуемые реагенты дают значительную кратность пены и стойкость при достижении концентрации 2%. АНП показал хорошее пенообразование при рН = 2. В остальных опытах, за исключением сточной воды, среда нейтральная. Сточная в.ода дает обильную пену, но. очень нестойкую.

Поскольку реагенты АНП и сульфатное мыло, дающие лучшие результаты по пенообразованию, дороги и не могут быть рекомендованы для целей пожаротушения, на следующем этапе исследования стави-, лась цель нахождения количества этих , добавок к пенообразователю ПО-1 с целью повышения его свойств. Добавки АНП, сульфатного.

4. Заказ 2838.

49

мыла, мыла рисайкла, пенореагента к пенообразователю ПО-1 в соотношении 1:1 и 1 :2 и концентрация смеси 2% показали, что пенообра-зующие свойства ПО-1 ухудшаются. Добавки сточной воды значительно улучшили стойкость пены с 360 сек без добавок до 840-900 сек (табл. 1).

Таблица 2

Влияние количества сточной воды на пенообразующие свойства ПО-1

№ опытов Наименование веществ рН веществ Кратность пены Стойкость пены, мин

1 ПО-1 1,5 5,5 9

2 ПО-1 7,0 6,0 14

3 Сточная вода + ПО-1 - 1:2 3,0 6,0 31

4 Сточная вода + ПО-1 = Ы 4,0 5,0 28

'б Сточная вода + ПО — 2:1 5,0 3,0 15

6 Сточная вода + . ПО -1=4: 1 6,5 2,3 12

7 Сточная вода + ПО-1 =4:1 (10% Р-Р) 6,5 8,5 45

8 ПО-1 вспенивание сточной воды 1,5 9,0 20

9 ПО-1 вспенивание сточной + водопроводной воды (1:1) 1,5 8,5 80

Для нахождения оптимального количества сточной воды, добавляемой к пенообразователю ПО-1, когда его свойства будут наилучшими, проводились исследования кратности и стойкости пены по ГОСТ 6948-54. Концентрация пенообразователя, а также смесей, равнялась 2%, только для смеси сточных вод и ПО-1 в соотношении 4 : 1 концентрация равнялась 10%.

Чистый пенообразователь ПО-1, принятый для исследования, образует пену кратностью 5,5 и стойкостью 9 мин (табл. 2). Требования ГОСТ для пенообразователя ПО-1: кратность 10, стойкость 30 мин. Из сопоставления этих величин видно, что исследуемый ПО-1 значительно уступает требованиям, особенно по стойкости, рН ПО-1 равнялось 1,5. Согласно [3] ПО-1 должен иметь нейтральную среду, однако нейтрализация содой улучшила пенообразующие свойства ПО-1 незначительно. Предварительное смещение ПО-1 со сточной водой улучшает его пенообразующие свойства- При этом кратность и стойкость пен изменяются неодинаково. Лучшие результаты по кратности получены 50

в опыте 8, где пенообразователь ПО-1 смешивался со сточной водой в соотношении 1:50 и вспенивался без добавления воды. Стойкость пены, равная 80 мин, получена в опыте 9, когда ПО-1 добавлялся для вспенивания смеси сточной и водопроводной воды в соотношении 1:1. Так как доставка в больших количествах сточной воды к объекту пожара нерациональна, то, исходя из результатов опытов, можно рекомендовать для образования пены состав, состоящий из одной части сточной воды и двух частей ПО-1 (опыт 3). Расход пенообразователя при этом уменьшается на одну треть, а качество пены, судя по стойкости, увеличивается почти в 3,.5 раза по сравнению с пеной, образованной одним ПО-1. Заслуживает внимание также смесь из сточной воды и ПО-1 в соотношении 4:1 (опыт 7). 10%-ный состав такого пенообразователя (расход ПО-1 такой же, как и в опыте 1) образует пену кратности 8,5 и стойкостью 45 мин.

Роль пенообразователя сводится к понижению поверхностного натяжения жидкости. Это положение справедливо и в нашем случае. Чем меньше поверхностное натяжение, тем выше кратность пены (табл. 2 и 3). Повышение стойкости пены с одинаковым поверхностным натяжением жидкости можно объяснить возникновением тонких осадков при взаимодействии веществ, содержащихся в сточной воде и ПО-1.

ЛИТЕРАТУРА

1. Е. П. Савков, Г. Н. Васильев. Высокократное пеноэффективное средство тушения пожаров. М., Стройиздат, 1965.

2. Г. О. Ергиковский. Образование флотационной пены. ГОНТИ, М., 1939.

3. Инструкция о порядке транспортирования, хранения и проверки качества пенообразователей ПО—1 и ПО — 6. М., 1961.

Таблица 3

Поверхностное натяжение растворов, применяемых для пенообразования

№ дин

опытов см

1 40,3

3 44,0

4 43,8

5 47,7

6 51,2

7 39,2

8 36,6

9 40,0