Nghiên cứu xây dựng hệ chất hoạt động bề mặt bền nhiệt ứng dụng trong công nghệ sản xuất chất tạo bọt chữa cháy

3.4.2. Thử nghiệm theo Tiêu chuẩn Việt Nam

Để đánh giá chất lượng bọt chữa cháy đã chế tạo một cách chính xác nhất, nhóm nghiên cứu đã phối hợp đơn vị kiểm nghiệm của Cục Cảnh sát Phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ C07 tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm theo TCVN hiện hành TCVN 7278-1 : 2003 và TCVN 7278-3 : 2003. Đây là tiêu chuẩn dùng để kiểm định cho các sản phẩm chất tạo bọt chữa cháy sản xuất trong nước hoặc nhập khẩu tại Việt Nam. Kết quả thử nghiệm được trình bày tại bảng 3.51 và bảng 3.52:

Bảng 3.51: ết quả thử nghiệm đối với phun mạnh

Tên chất tạo bọt chữa cháy

Tỷ lệ pha trộn

Thời gian dập tắt đám cháy

Theo TCVN 7278-1 : 2003

Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước

0,5% với nước ngọt

150 giây

Hiệu quả dập cháy: cấp I (≤ 180 giây)

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 136 trang tài liệu này.

Bảng 3.52: ết quả thử nghiệm đối với phun nhẹ

Tên chất tạo bọt chữa cháy

Tỷ lệ pha trộn

Thời gian dập tắt đám cháy

Thời gian cháy lại

Theo TCVN 7278-1

: 2003 và TCVN 7278-3 : 2003

Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước

0,5% với nước ngọt

232 giây

525 giây

- Hiệu quả dập cháy: cấp I (≤ 300 giây)

- Mức chống cháy lại: D (≥ 300 giây)

Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu

1% với nước ngọt

165 giây

716 giây

- Hiệu quả dập cháy: cấp AR I (≤ 180 giây)

- Mức chống cháy lại: B (≥ 600 giây)

Kết quả cho thấy, các chất tạo bọt chữa cháy chế tạo được trên cơ sở hệ chất HĐBM bền nhiệt của luận án đáp ứng các đặc tính, chỉ tiêu k thuật, hiệu quả dập cháy và như thời gian cháy lại. Các kết quả thực nghiệm khẳng định khả năng bền nhiệt, hiệu quả của các sản phẩm chất tạo bọt chữa cháy nghiên cứu, đáp ứng các tiêu chuẩn k thuật do TCVN 7278-1 : 2003 và TCVN 7278-3 : 2003 quy định.

3.4.3. Thử nghiệm theo quy mô nhỏ chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước AFFF có chứa natri silicat

Qua nghiên cứu trong chương 3 thấy việc sử dụng natri silicat có khả năng mang lại hiệu quả dập cháy cao hơn so với những hợp chất còn lại. Do đó, luận án lựa chọn dung dịch bọt chữa cháy AFFF có chứa thành phần natri silicat để thử nghiệm đánh giá sự ảnh hưởng đến hiệu quả chữa cháy và chống cháy lại theo quy mô nhỏ. Sự tương tác giữa ngọn lửa và bọt chữa cháy được thể hiện như trong hình 3.18 và 3.19.

60s 75s 100s 130s Hình 3 18 Thử nghiệm hiệu quả dập cháy của dung dịch bọt AFFF 1

60s

75s

100s

130s

Hình 3.18: Thử nghiệm hiệu quả dập cháy của dung dịch bọt AFFF có chứa natri silicat

Ngọn lửa lan nhanh trên toàn khay chứa nhiên liệu sau khi được đốt cháy. Sau 60s tính từ khi châm lửa, bề mặt nhiên liệu hoàn toàn bốc cháy, bắt đầu phun bọt AFFF có chứa natri silicat để dập cháy. Ngọn lửa dần được kiểm soát do lớp màng nước hình thành cản trở quá trình bay hơi nhiên liệu và ngăn cản nhiên liệu tiếp xúc với oxy ngoài môi trường. Do đó ngọn lửa dần được dập tắt. Sau quá trình thử nghiệm thu được kết quả thời gian dập tắt của bọt mang đi thử là 63 s. Tiếp tục

tiến hành xác định thời gian chống cháy lại của dung dịch bọt ghi lại được các hình ảnh như trong hình 3.18 và xác định được thời gian chống cháy lại.

Sau khi dập tắt hoàn toàn được ngọn lửa, lớp màng nước tạo thành trên bề mặt nhiên liệu bắt đầu bị phân hủy, tiết nước. hi lớp màng mỏng dần đi, hơi nhiên liệu bắt đầu thoát ra và nhanh chóng bị đốt cháy bởi nồi đốt đặt giữa khay. Thời gian trôi qua với sự tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa cháy lại, màng nước bắt đầu bị phân hủy nhanh hơn. Sau gần 600s thấy nhiên liệu trong khay đốt sôi mạnh, hơi nhiên liệu bốc lên nhiều hơn trong khi màng nước đã kém bền dẫn đến ngọn lửa nhanh chóng lan rộng khắp miệng khay. ết quả ghi nhận được thời gian chống cháy lại của dung dịch AFFF chứa thành phần natri silicat là 585s.

300s

540s

630 s

Hình 3.19: Thử nghiệm chống cháy lại của dung dịch bọt AFFF có chứa natri silicat

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

1. Luận án nghiên cứu chất hoạt động bề mặt bền nhiệt có ý nghĩa khoa học cho ngành k thuật hóa học, góp phần làm rò hơn vai trò của chúng như khả năng làm giảm sức căng bề mặt, tăng độ bền nhiệt, độ tương hợp, khả năng tạo bọt… trong các chất tạo bọt chữa cháy;

2. Đã lựa chọn và tối ưu hóa được 02 hệ chất hoạt động bề mặt bền nhiệt, giúp chủ động trong việc chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước (AFFF) và chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu (AR-AFFF) đáp ứng TCVN 7278;

3. Đã xác định vai trò tích cực của các hợp chất chứa silic (natri silica, gel silica, siloxan) trong thành phần chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước (AFFF) làm tăng hiệu quả chữa cháy của sản phẩm.

KẾT LUẬN

Từ những kết quả nghiên cứu thu được, có thể kết luận một số điểm chính như sau:

1. Với chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước AFFF: Đã lựa chọn được hệ các chất hoạt động bề mặt gồm DuPont™ Capstone® fluorosurfactant 1440, Alkyl polyglucosides, Lauryl hydoxysulfo betaine, Nonylphenol ethoxylates với nồng độ tối ưu hóa các chất lần lượt là 104 g/kg; 251 g/kg; 150 g/kg và 75 g/kg đảm bảo bền nhiệt và tương hợp tốt. Tại nồng độ tối ưu của chất hoạt động bề mặt, sức căng bề mặt của hệ đạt giá trị thấp nhất là 17,06 mN/m. Đã xác định được thứ tự phối trộn tối ưu như sau: Nước; DuPont™ Capstone® fluorosurfactant 1440; Lauryl hydoxysulfo betaine; Nonylphenol ethoxylates; Alkyl polyglucosides; Butyldiglycol; Glyxerin; Hydroxyethyl cellulose; Urea và thời gian khuấy là 40 phút, tốc độ khuấy là 180 vòng/phút.

2. Với chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu AR-AFFF: Đã lựa chọn được hệ các chất hoạt động bề mặt có sự tương hợp tốt và bền nhiệt bao gồm Fluoroalkyl betaine, Sodium laury ether sunfat, Nonylphenol ethoxylates, Partially fluorinated acrylic copolymer với nồng độ tối ưu hóa các chất lần lượt là 111 g/kg; 227 g/kg; 113 g/kg và 106 g/kg. Tại nồng độ tối ưu của chất hoạt động bề mặt, sức căng bề mặt của hệ đạt giá trị thấp nhất là 17,56 mN/m. Đã xác định được thứ tự phối trộn tối ưu như sau: Nước; Fluoroalkyl betaine; Partially fluorinated acrylic copolymer; Sodium laury ether sunfat; Nonylphenol ethoxylates; Butyldiglycol; Glyxerin; Hydroxyethyl cellulose; Xanthan gum; Ureaa và thời gian khuấy là 50 phút, tốc độ khuấy là 180 vòng/phút.

3. Đã nghiên cứu, khảo sát được một số hợp chất chứa silic trong nâng cao đặc tính bọt chữa cháy. Các hợp chất này có khả năng nâng cao hiệu quả dập cháy cũng như tính ổn định cho các sản phẩm bọt chữa cháy, có tiềm năng lớn trong việc phát triển sản phẩm bọt thân thiện với môi trường. Trong đó hợp chất natri silicat hàm lượng 1% có hiệu quả vượt trội hơn.

4. Đã tiến hành thử nghiệm thực tế sản phẩm bọt chữa cháy chế tạo được. Kết quả cho thấy với phương pháp phun mạnh thời gian dập cháy của chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước AFFF là 150 giây. Với phương pháp phun nhẹ

thời gian dập tắt đám cháy và thời gian chống cháy lại của AFFF lần lượt là 232 giây và 525 giấy; của AR-AFFF là 165 giây và 716 giây, các kết quả đáp ứng TCVN 7278. Đã thử nghiệm chất tạo bọt AFFF chứa 1% natri silicat với thời gian dập cháy theo phương pháp phun nhẹ là 63 giây và thời gian chống cháy lại là 585 giây, hiệu quả dập cháy tốt hơn so với AFFF thông thường.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

1. Nguyen Thi Ngoan, Luong Nhu Hai, Do Son Hai, Vuong Van Truong, Nguyen Thi Mua, Le Van Thu, Study and selection of surfactant systems to use for manufacture aqueous film-forming foam concentrate (AFFF), Vietnam Journal of Chemistry, 56(3E1,2), 266-271, 2018.

2. Nguyễn Thị Ngoan, Lương Như Hải, Đỗ Sơn Hải, Trần Văn Chức, Vũ Đình Ly, Lê Văn Thụ, Tối ưu hóa hệ chất hoạt động bề mặt bền nhiệt sử dụng trong bọt chữa cháy tạo màng nước (AFFF), Hội nghị các nhà khoa học trẻ toàn quốc trong lĩnh vực khoa học tự nhiên và công nghệ lần thứ IV – Hanoi, 2018.

3. Nguyen Thi Ngoan, Luong Nhu Hai, Do Son Hai, Vu Dinh Ly, Pham Thi Luu, Tran Van Chuc, Nguyen Thi Mua, Le Van Thu, Study and selection of surfactant systems to use for manufacturea alcohol resistant aqueous film- forming foam concentrate (AR-AFFF), Vietnam Journal of Chemistry, 57(2e1,2), 149-154, 2019.

4. Nguyen Thi Ngoan, Nguyen Van Thao, Luong Nhu Hai, Đo Son Hai, Vu Dinh Ly, Tran Van Chuc, Truong Hoang Son, Nguyen Thi Mua, Le Van Thu, Optimization of the surfactant systems for aqueous film-forming foam concentrates (AFFF), Vietnam Journal of Chemistry, 57(2e1,2), 316-321, 2019

5. Nguyen Thi Ngoan, Luong Nhu Hai, Do Son Hai, Vuong Van Truong, To Phuc Du, Truong Phuong Thao, Le Thi Thuy Hang, Le Van Thu, Study on the effects of sodium silicate to properties for aqueous film-forming foam concentrate, Vietnam Journal of Chemistry, 57(6E1,2), 59-63, 2019.

6. Nguyen Thi Ngoan, Luong Nhu Hai, Do Son Hai, Nguyen Thi Mua, Le Van Thu, Optimization of the surfactant system for using in alcohol resistant aqueous film-forming foam concentrate (AR-AFFF), Vietnam Journal of Chemistry, 58(5E1,2), 126-130, 2020.

7. Nguyen Thi Ngoan, Luong Nhu Hai, Do Son Hai, Nguyen Thi Mua, Le Van Thu, Study on the effects of foam stabilizers for aqueous film-forming foam concentrate, Vietnam Journal of Chemistry, 58(5E1,2), 131-135, 2020.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Báo cáo về tình hình cháy nổ năm 2020 của Cục Cảnh sát PCCC và CNCH, 2021.

2. H. Ohtani, Y. Koshba, Fire extinguishing agent and fire extinguishing method, US Patent, US 9782616 B2, 2017.

3. M. Izumida, S. Yanagisawa, Y. Ueda, Fire extinguishing agent and fire extinguishing method using same, US Patent, US 9776029 B2, 2017.

4. A.A. Bekaev, P.I. Strokov, A. Yu. oval’chuk, New fire-extinguishing method, Russian Engineering Research, 2012, 32(1), 75-77.

5. D. Kong, P. Liua, J. Zhang, M. Fan, C. Tao, Small scale experiment study on the characteristics of boilover, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2017, 48, 101-110.

6. L. Hu, Q. Wang, M. Delichatsios, S. Lu, F. Tang, Flame radiation fraction behaviors of sooty buoyant turbulent jet diffusion flames in reduced-and normal atmospheric pressures and a global correlation with Reynolds number, Fuel, 2014, 116,781–786.

7. R. Ananth, K.H. Hinnant, Mechanisms for fire suppression with aqueous foams and the role of surfactants, Paper presented at the 10th U.S. National Combustion Meeting, University of Maryland, 2017.

8. B.D. Ditch, J.L. Ris, T.K. Blanchat, M. Chaos, R.G. J. Bill, S.B. Dorofeev,

Pool fires—an empirical correlation, Combust Flame, 2013, 160, 2964– 2974.

9. D. Kong, Z. Zhang, P. Ping, G. Chen, X. He, H. Yang, Experimental study on burning behavior of crude oil pool fire in annular ice cavities, Fuel, 2018, 234, 464–472.

10. L. Hu, S. Liu, L. Wu, Flame radiation feedback to fuel surface in medium ethanol and heptane pool fires with cross air fluorw, Combust Flame, 2013, 160, 295–306.

11. X. Wu, C. Li, C. Zhao, Y. Sheng, S. Lu, The synthesis of an aqueous film forming foam concentration and the drainage characteristic of the foam, International Conference on Circuits and Systems, 2015, Paris, France.

12. L.R. Freire, N.A. Fernández, R.S. Alvarez, C.H. Jones, H. Peng, J.P. Giesy, M. Keswani, Sonochemical degradation of perfluorinated chemicals in aqueous