CC BY
66
Список использованной литературы
1. Приказ МЧС России от 09.01.2013г. № 3 «Об утверждении Правил проведения личным составом федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы аварийно-спасательных работ при тушении пожаров с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения в непригодной для дыхания среде».
2. Самонов А.П., «Психология пожарных» - Пермь, ИПК «Звезда»,
1999.
3. «Организация и проведение занятий с личным составом газодымозащитной службы ФПС МЧС России», - Методические рекомендации, М., 2008.
4. Гуров А.В., Исаев А.А., Коршунов И.В. «Учебно-тренировочный комплекс для подготовки пожарных». Учебное пособие. - Воронеж: ВИ ГПС МЧС России, 2010.
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ПОРОШКОВЫХ СОСТАВОВ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ АКТИВНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫМИ В ЦЕЛЯХ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
А.С. Чащин, адъюнкт Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,
г.Санкт-Петербург
Использование наноразмерных порошковых огнетушащих веществ (ОТВ) при тушении различных типов пожаров оправдано их большой удельной поверхностью взаимодействия [1]. Подобный эффект возможно усилить с помощью депонирования, в данном случае, внедрения одного вещества (активного наноразмерного комплекса) в другое (метод экстремальной адсорбции [2]). В роли транспорта для наноразмерного комплекса может выступать минерал природный цеолит.
Комбинированные огнетушащие вещества на основе цеолитов, возможно, применять в огнетушителях и стационарных установках автоматического пожаротушения. Стоит отметить, что цеолиты применяются в различных порошковых составах для уменьшения показателя слёживаемости, т.е. сам по себе цеолит мелкой фракции обладает крайне низким показателем слёживаемости и высоким показателем текучести, что обеспечит длительный срок годности порошков на его основе.
Цеолит обладает высокой теплоёмкостью (850 Дж/(кгК)), что тоже
оказывает положительный эффект при обеспечении пожарной безопасности в совокупности с высокой удельной поверхностью взаимодействия [3]. То есть при попадании в очаг пожара сам по себе будет выступать охлаждающим агентом, а так как он способен служить носителем флегматизатора, ингибитора горения, которые в процессе нагревания приведут к снижению интенсивность горения вплоть до его прекращения.
насыщенным флегматизатором: 1 - Насыщенный огнетушащим веществом цеолит; 2 - Термическое воздействие на огнетушащее вещество; 3 - Слой ингибитора горения, создающийся при температурном расширении пор цеолита
Низкий показатель слёживаемости, а также возможность сорбировать газообразные и жидкие огнетушащие вещества позволяет обоснованно полагать, что применение цеолитов в роли носителя этих веществ повысит эффективность порошковых огнетушащих средств и их использование при тушении локальных загораний, в том числе и электроустановок под напряжением.
Иной способ получения наноразмерных огнетушащих порошков заключается в использовании буферного раствора с применением тетрабората натрия или соли ортофосфорной кислоты. В последнем молекулярно растворяется значительное количество карбоната кальция (мела без примесей). При подаче в очаг пожара, образовавшийся в воде гидрокарбонат кальция разлагается на наночастицы оксида кальция (охлаждающее действие) с выделением углекислого газа (флегматизирующее и изолирующее действие) и соединений бора или фосфора (ингибирующее действие).
Способ тушения лесных и торфяных пожаров путем образования в процессе тушения наноразмерного защитного слоя на поверхности горючего материала заключается в распылении комбинированного огнетушащего средства, но основе водного буферного раствора.
За основу буферного раствора взята вода. Для повышения ее огнетушащей эффективности применяется химическая модификация, а именно: создан буферный раствор с использованием тетрабората натрия (буры) для того, чтобы сместить кислотность раствора до создания слабощелочной среды. Создание такой среды необходимо для наилучшего
растворения в ней мела (СаС03), с которым происходит следующее: при смещении кислотности в сторону щелочной среды карбонат кальция переходит в гидрокарбонат кальция, который гораздо более растворим в воде.
Состав предлагаемого буферного раствора такой: №2Б407 10Н20 + СаС03. Данный буферный раствор будет обладать следующими свойствами: доступность и дешевизна, а также повышенный огнетушащий эффект. При действии такого раствора на очаг горения будут происходить сразу несколько реакций: СаНС03 будет диссоциировать в воде на Са(ОН)2 и Н2СО3, который тут же будет разлагаться на Н2О и углекислый газ (является ингибитором горения), а Са(ОН)2 под действием температуры разлагается на СаО и воду затрачивая на это энергию и охлаждая тем самым зону горения и препятствуя дальнейшему распространению пожара.
Для получения максимально насыщенного раствора СаНСО3 необходимо создать уровень кислотности раствора от 6,5 до 10,3. При соблюдении этих условий будет достигаться максимальный огнетушащий эффект, т.к. энергия, выделяемая очагом пожара будет расходоваться на разложение большего количества Са(ОН)2.
Таким образом, огнетушащий эффект достигается методом охлаждения (выделяемой в результате нагрева очагом пожара буферного раствора водой), разбавления (выделяемым в результате нагрева очагом пожара буферного раствора углекислым газом), а также химическим торможением реакции горения, т.к. большое количество энергии расходуется на разрушение межмолекулярных связей СаНСО3.
Подобный эффект достигается благодаря тому, что образовавшийся в воде гидрокарбонат кальция разлагается на наночастицы оксида кальция, при этом на зону горения оказывается охлаждающее действие, происходит в результате физико-химических процессов выделение углекислого газа, тем самым оказывается флегматизирующее и изолирующее действие, соединения бора оказывают мощное ингибирующее действие. Кроме этого при попадании предлагаемого ОТВ на поверхности образуется прочный наноразмерный защитный слой состоящий из соединений бора и оксида кальция который можно разрушить только механически [4].
Все ОТВ, применяемые для тушения лесных и торфяных пожаров можно подразделить на пять категорий: растворы, эмульсии, пены, суспензии и твердые вещества. Каждую из этих категорий можно разделить еще на несколько подгрупп отличающихся между собой по физико-химическим свойствам и механизмам тушения.
Наряду с буферным раствором буры в пожаротушении возможно использование водоугольной суспензии с наночастицами пирокарбона в водном растворе. В данном случае появляется возможность использовать наночастицы технического углерода, которые выпускаются в промышленном масштабе, и диспергировать их в воде. Потребуется
поверхностно-активные вещества для повышения гидрофильности пирокарбона и создания угольной взвеси в растворе [5].
Следующее вещество, хлорсилан, относится к растворам. Способ получения заключается в том, что наноразмерные частицы ОТВ образуются в процессе диспергирования (распыления) и сброса(слива) с определенной высоты огнетушащего агента и протекания сложной физико-химической реакции взаимодействия агента и влаги воздуха. В качестве огнетушащего агента применяются хлорсиланы, а именно тетрахлорид кремния.
Применение хлорсиланов позволит достигнуть эффект тушения сразу по нескольким направлениям, при этом будут реализованы практически все известные способы тушения. В настоящее время существует четыре основных способа прекращения горения на пожаре, а именно охлаждение, разбавление, изоляция и ингибирование (химическое торможение реакций окисления).
Благодаря своим физико-химическим свойствам хлорсиланы, прежде всего тетрахлорсилан, обладают массой превышающей более чем пять раз массу воздуха, при распылении способны образовывать облако, стремящееся вниз в котором уже будут происходить сложные физико-химические процессы, а именно процессы гидролиза, в результате которых образуется смесь продуктов реакции и сконденсированной влаги воздуха. В состав смеси образующейся в процессе распыления входят: мощный ингибитор процессов горения - хлороводород, высокоплотная наноразмерная смесь оксидов кремния, при этом между частицами образуются критически малые расстояния, в результате чего блокируется цепная реакция горения, на поверхности горючих веществ (материалов) и/или частиц образуется защитный слой препятствующий образованию выхода продуктов термодеструкции. Образующаяся в процессе распыления коллоидная система, достигающая поверхности земли, выполняет роль огнетушащего вещества по выше описанному механизму, при этом также происходит проникновение ОТВ в толщу торфяного массива и тем самым реализуется механизм подавления процессов гетерогенного горения.
Таким образом, при тушении лесных и торфяных пожаров реализуются:
- охлаждение зоны горения за счет интенсивного испарения огнетушащего вещества;
- разбавление продуктов горения и вытеснение кислорода воздуха из зоны горения в процессе диспергирования ОТВ, его испарения и т.д.;
- ингибирования протекающих окислительно-восстановительных реакций горения за счет образования в процессе химической реакции хлороводорода;
- изоляции и ингибирования при образовании, в ходе протекающих химических реакций, наноразмерных частиц оксида кремния.
С данным способом пожаротушения лесов и торфяных массивов
сложно провести аналогию, поскольку применяемые способы тушения в основном предназначены только для создания заградительных (опорных) полос. Некоторые из них в основном водные растворы поверхностно активных веществ применяются также и для тушения, при этом ОТВ готовится в процессе полета и при сбросе оказывает огнетушащее действие аналогичное чистой воде [6].
Не следует забывать про использование в целях пожаротушения золь-гель вещества. В частности, неорганические золи, в роли которые может выступать даже канцелярский силикатный клей, и неорганические гели, растворенные в воде твёрдые наночастицы. Как в золях, так и в гелях находятся макромолекулы твёрдых частиц, которые при попадании на поверхность с высокой температурой начинают разлагаться и переходят в твёрдые частицы с большой поверхностью, в процессе чего происходят охлаждение, изоляция зоны горения [7].
Использование отмеченных в статье наноразмерных порошковых огнетушащих веществ, благодаря их большой удельной поверхности взаимодействия и комплексному огнетушащему эффекту позволит добиться высокой эффективности при тушении различных типов пожаров.
Список использованной литературы
1. Баратов А.Н., Вогман Л.П. Огнетушащие порошковые составы. -М.: Стройиздат, 1982.
2. Пименова М.А. Разработка мобильных производств активных углей для жизнеобеспечения населения в чрезвычайных ситуациях: Автореферат дисс... на соискание ученой степени канд. техн. наук / М.А. Пименова. - СПб., 2005.
3. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - Л.: Химия, 1984. -
352 с.
4. Патент № 2510754 Огнетушащий раствор и способ тушения пожара с помощью этого раствора.
5. Гемиш З., Шарафутдинова Т.К., Емельянова А.Н., Чикурова А.А., Никитин Н.А. Влияние электрических переменных полей на критическую концентрацию мицеллообразования (ккм) сульфанола в его водных растворах / III научно-технической конференции молодых ученых «Неделя науки - 2013», Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет).
6. Патент № WO 2011078727 A1 Способ тушения пожара.
7. Иванов А.В., Гаджиев Ш.Г. Использование водногелевых составов для тепловой защиты технологического оборудования и персонала на пожаре. Обеспечение безопасности жизнедеятельности: проблемы и перспективы / Седьмая международная практическая конференция. Министерство по ЧС Республики Беларусь.
