F-500微胞囊滅火劑滅火機理及其應用

1、F-500微胞囊滅火劑滅火機理及其應用王麗敏中國人民武裝警察部隊學院消防指揮系 河北廊坊 065000摘要：本文介紹了F-500微胞囊滅火劑的滅火機理，既降低水的表面張力，增強滲透及擴展能力；快速降溫及形成和保持微胞，消除維持燃燒或爆炸的基本條件；中斷自由基鏈式反應，使得滅火速度快，效率高。同時又介紹了其在撲救A、B類火災、個人防護服裝清洗、油田清艙、油艙、儲罐清洗等領域的應用。關鍵詞：F-500滅火劑 微胞囊技術 消防應用1.前言目前國內(nèi)外常用的滅火劑有水、泡沫滅火劑、干粉滅火劑、二氧化碳滅火劑、金屬滅火劑等。水的冷卻作用較好，而且廉價，是目前使用最廣泛的滅火劑，但由于水表面張力小，較好的流

2、動性降低了其對可燃物質的冷卻作用，表面張力小使得水對于某些可燃物質的潤濕性較差，不能充分發(fā)揮水的滅火效能。泡沫滅火劑是一種水系滅火劑，利用冷卻作用、覆蓋隔離作用和窒息作用來滅火，主要用于油品火災。干粉滅火劑依靠化學抑制作用滅火，滅火效率高，速度快，但由于干粉滅火時對燃燒物的冷卻作用小，容易引起復燃，通常需與泡沫滅火劑聯(lián)用。二氧化碳滅火劑是利用被液化的二氧化碳在噴射過程中吸收大量的熱量及稀釋可燃氣體的作用來撲救火災，可用于撲救A、B、C類火災，但二氧化碳滅火劑高壓儲存時壓力太高，低壓儲存時需要制冷設備，儲存成本高且滅火濃度大。此外,二氧化碳在膨脹時能產(chǎn)生靜電放電，有可能引起著火。綜上所述，目前廣

3、泛使用的滅火劑都存在著這種或那樣的缺陷，因此，隨著科技的不斷發(fā)展，研究新型的、性能更完善的、無毒無公害的新型滅火劑是一個新的課題。本文介紹一種新型的滅火劑F-500微胞囊滅火劑，對其滅火機理及應用進行介紹?！癋-500”滅火功能，體現(xiàn)于微胞囊原理。“F-500”是以其與水的混合液，通過霧化噴射降低水的表面張力，實現(xiàn)對燃燒物充分的覆蓋，在燃燒物的液相和氣相分子周圍形成微胞囊，使燃燒物惰化，以其高分子量粒子吸收自由基的能量，加強對燃燒物結構的滲透，迅速降低燃燒溫度，抑制燃燒的鏈式反應，改變物質燃燒性狀的滅火原理。F- 500滅火劑是將微胞囊技術運用到消防領域的一種新型、高效、防爆、環(huán)保的滅火劑。具

4、有快速撲滅固體和液體火災，迅速降溫，消除濃煙，降低爆炸性氣體濃度，中和燃油等功能。F- 500滅火機理依賴于三個主要機制：降低表面張力、形成微胞、中斷自由基。降低水的表面張力由于水具有熱容量及汽化熱較大的物理性質，水滅火劑的滅火作用以冷卻作用為主。F-500滅火劑是一種水系滅火劑，通過降低水的表面張力，增大了水的擴散面積，使得冷卻作用發(fā)揮的更佳。有資料1表明，F(xiàn)-500滅火劑把水的表面張力從72 dyn/ cm 2 降低到小于33 dyn/ cm 2 (1 dyn/ cm 2= 0.1 N /m 2 )，這就使得更小水滴的形成，擴大了其比表面積，水的使用量可以減少而且冷卻效果更好。同時表面張力

5、的降低還增加了水的潤濕表面積和水對固體燃料表面孔隙的滲透能力，加快了水的吸熱反應，可以迅速降低火場溫度。F500通過與水按適當比例混合，快速均勻地噴灑在燃燒物表面，其效果是普通水的610倍。2.2 F-500 具有兩親性分子結構F-500 是一種兩親性表面活性劑分子，它具有一個極性端(親水) 和一個非極性端(疏水)。極性端是可溶于水的，而非極性端不溶于水。當極性端溶解在水滴中，非極性端卻排斥水分子， 而尋求其它分子(即燃料) 和輻射能(即熱量)。因此，F(xiàn)-500具有如下性質：(1) 快速降溫F-500 獨特的分子結構的第一個優(yōu)點是快速的熱量吸收。F-500 分子的非極性端從水滴中伸出，當水滴集

6、中作用在火上，F(xiàn)-500 分子充當了一個吸熱設備，通過分子將它傳到溶解在水滴內(nèi)部的極性端。一旦熱量被傳送到溶解在水滴中的F-500 極性端，極性端加熱水滴內(nèi)部的分子并將它們轉變?yōu)檎羝?，從而導致了快速的降溫，同時產(chǎn)生很少的蒸汽。根據(jù)克萊姆大學測試結果2表明，F(xiàn)- 500 可在使用后1秒鐘內(nèi)將輻射熱從625降到53，由于熱量的快速削減，大大降低了周圍結構的自燃和燃燒的危險。(2) 微胞的形成和保持F-500 獨特的分子結構的第二個優(yōu)點是微胞的形成和保持。F-500分子的非極性尾端(疏水) 從水滴中突出，尋求其它分子，比如燃燒過程釋放出來的烴類分子。當F-500水滴聚合，突出的非極性尾端圍繞烴類分子

7、，基本上把燃燒四要素的燃料元素包裹在球形微胞內(nèi)(包裹對液相和氣相燃料都有效)。一群F-500分子排列在一組烴類分子周圍，形成了一個球形微胞“化學繭”。微胞外表面帶有負電荷，使它們互相排斥(就像電荷排斥)，烴類分子分散在水中，濃度過低而不能支持燃燒。這種化學包裹燃料的特殊方法提供給用戶許多優(yōu)勢。F-500微胞包裹無論液相還是氣相的燃料，使液體不可燃，氣體不會爆炸。（3）中斷自由基鏈式反應對于有焰燃燒，燃燒過程中會產(chǎn)生大量自由基，而自由基高速碰撞燃料，便能釋放出熱量和更多的自由基，這就建立了一種傳播燃燒過程的鏈式反應。這些自由基是維持燃燒持續(xù)進行的必要條件。如果這些自由基能夠被消耗，燃燒四要素中的

8、鏈式反應被破壞，那么有焰燃燒也就中止了。 F-500因為其高分子量, 在碰撞過程中吸收自由基的能量, 從而抑制鏈式反應。當燃燒系統(tǒng)的能量因為自由基的高能量被吸收而減少，燃燒就停止。綜上所述，F(xiàn)-500同時作用于燃燒四要素的三個元素。因此其滅火效率高，抗復燃能力強。尤其獨特的是，F(xiàn)-500能夠在燃料分子周圍形成和保持微胞，把燃料變成了不可燃材料，從根本上消除了維持燃燒或爆炸的基本條件。F-500濃縮液是無腐蝕、可完全生物降解、無危險的合成濃縮液，用水稀釋后使用于滅火設備，固定或移動系統(tǒng)。由于藥劑或產(chǎn)品可能不相容，在裝入F-500之前，藥劑儲罐須排盡任何泡沫或濕潤劑。對于A、B類火災的撲救由于F-

9、500的快速降溫作用及表面張力降低的特性，使得F-500在A類物質表面的潤濕面積增大，同時又具有很好的滲透能力，因此對于材料表面存在微孔的A類物質（如木材、紙張、棉花等）火災效果顯著。F-500滅火劑的兩親性及獨特的微胞結構，使得其非極性端尋求烴類等非極性物質，這樣使得非極性物質被包裹于F-500分子中，同時極性端由于帶有相同電荷而互相排斥，降低了易燃易爆氣體濃度。有資料表明，F(xiàn)-500滅B類火的時間與原液消耗是泡沫滅火劑的六到十分之一，如果是A類火，加百分之一的話，滅火效果可以提高20到30倍。通常來說，對于所有A類火災（如荒地、汽車、建筑物、輪胎、木材、紙張、干草、稻草、棉花、玻璃纖維、垃

10、圾搗碎機等）F-500的建議使用濃度為1%。F-500以3%和6%的濃度用在B類極性和非極性溶劑。通常的原則是，汽油、航空燃油、庚烷等液體可以使用3%的濃度撲滅，而甲醇，甲基叔丁基醚和甲基乙基酮可以用6%比例的F-500撲滅。F-500可充裝于滅火器內(nèi)使用。3.2 火場排煙由于F- 500中斷自由基的連鎖反應，使得自由基無法因結合形成煙灰和煙霧。根據(jù)克萊姆大學對橡膠燃燒使用F- 500后的試驗數(shù)據(jù)，可將能見度和光透射率提高68%，空氣傳播的非充分燃燒產(chǎn)生的有毒微粒減少97%。因此，可用于火場排煙，為滅火救援及人員逃生提供更有利的條件。3.3 清洗個人防護裝備當消防隊員處置完有毒有害氣體泄漏等事

11、故時，為加強消防隊員的健康和安全通常要對消防隊員的個人防護服裝、所使用的消防裝備進行洗消。目前所使用的洗消劑的功效都是有限的，此時選用3%濃度的F-500，就可以用來中和個人防護服等裝備上的碳氫化合物類材料。F-500不會損傷硬件如個人安全報警系統(tǒng)設備，自給式呼吸器，面具或背包等。F-500是無腐蝕和無危險的，因此，可以把對消防隊員的傷害威脅和健康風險減至最低。3.4清洗油倉、儲罐或管線F-500的作用不單單是滅火，對于大型油罐、管線的清洗，它的清洗的效果比較明顯?？梢宰鳛橐环N高級環(huán)保型清潔劑，其特點是：高效、安全、環(huán)保。將F-500與清水、鹽水混合使用，但溫水、熱水效果最好，因為溫水更有利于

12、形成微胞可以將更多的烴類分子被包裹住。這樣清洗油倉、儲罐或管線過程中的油污及產(chǎn)生的易燃易爆氣體被同時清除，而不會散發(fā)至大氣空間。F-500的使用濃度通常為3%-6%。清洗油倉、儲罐或管線時可以采用浸沒法、霧化法、蒸汽法和噴涂法等方法。加入F-500的特點是，油污及易燃易爆氣體迅速被清除，可大大加快清洗作業(yè)，因而縮短停產(chǎn)時間。其中噴涂法適用于清除罐壁及底部的油污，將F-500溶液噴涂在罐壁及底部。該方法不太適用于減少已在空氣中形成的烴類氣體。F-500除用于滅火外，還可用于礦山、煤礦的井下滅火，因為它降溫速度非常快。F-500 還能大量減少煙霧, 提高了消防員的能見度和安全性。因此，作為一種新型

13、滅火劑，F(xiàn)-500的使用會越來越廣泛。F-500 大量減少煙霧的能力, 提高了消防員的能見度和安全性。對燃燒的橡膠輪胎使用F-500 后表明，能見度和透光率提高了68%。F-500 為消防隊員提高可見度和安全性, 同時減少煙灰和燃燒副產(chǎn)物的毒性, 這些特點允許消防隊員進行更接近的、更積極的和更安全的滅火。參考文獻：1. 徐邵峰. 微胞囊技術及產(chǎn)品F-500多功能滅火劑.消防技術與產(chǎn)品信息，2005,8:72-74.2. F-500微胞囊滅火技術.水上消防,2007,4:42-43.The fire mechanism and application of F-500 microcapsule

14、extinguishing agentWangliminDepartment of Fire Fighting Command Academy, The Chinese people's Armed Force Academy, Langfang, Hebei Province 06500, ChinaAbstract：This paper introduces the mechanism of the F-500 extinguishing agent: reduces surface tension of water, increasing surface coverage and penetrating deep in to pores of Class A materials ; reduces heat rapidly and forms microcapsule, eliminating the basic maintenance conditions of combustion or explosion; interrupts the free radical chain reaction of combustion. The mechanism makes fast and efficient of putting out a fire. Simu