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灭火离不了的泡沫

  大家在电影《紧急迫降》《中国机长》中都曾看到,为防止飞机与地面摩擦起火,消防员在跑道上喷洒出厚厚的泡沫;在电影《烈火英雄》中,消防员向油罐上不断喷洒带有泡沫的水溶液。那么,这些泡沫的主要成分是什么,又是怎样灭火的呢?

  泡沫灭火剂家族庞大

  一位消防专家介绍,气体泡沫是一种体积小、重量轻、表面被液体围成的气泡群,是扑救易燃、可燃液体火灾的有效灭火剂。凡能够与水混溶,并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂,都称为泡沫灭火剂。

  据了解,目前我国生产和使用的泡沫灭火剂,一般由发泡剂、泡沫稳定剂、降黏剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂及水组成。根据泡沫特性和生成方式的不同,可分为蛋白泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂、水成膜泡沫灭火剂、高倍数泡沫灭火剂、化学泡沫灭火剂、抗溶泡沫灭火剂等。这些泡沫灭火剂适用于扑救油类可燃液体、可燃固体物质火灾,特殊的泡沫灭火剂还可以扑灭水溶性可燃液体火灾,但不能用于扑救轻金属火灾、遇水燃烧或爆炸物质的火灾、带电设备的火灾。

  与一般的物理、生物制取泡沫不同,常用的化学泡沫灭火剂,主要是酸性盐(硫酸铝)和碱性盐(碳酸氢钠)与少量的发泡剂(植物水解蛋白质或甘草粉)、少量的稳定剂(三氯化铁)等混合后,相互作用而生成的化学泡沫。

  大家常见的化学泡沫灭火器内有两个容器,分别盛放两种液体,它们是硫酸铝和碳酸氢钠溶液,两种溶液互不接触,不发生任何化学反应。当需要泡沫灭火器时,把灭火器倒立,两种溶液混合在一起,就会产生大量的二氧化碳气体,与发泡剂作用便生成许多气泡。

  泡沫灭火的原理

  “泡沫主要是通过物理作用来完成灭火的。”德州消防救援支队高级工程师王海祥介绍说,泡沫灭火剂体轻、流动性好,较久性和抗烧性强,黏着力大,并能迅速流散和漂浮在着火的液面上,形成严密的覆盖层,使燃烧表面与空气隔绝,遮断火焰的热辐射,防止燃烧体和附近可燃物质的蒸发。同时,泡沫中的水蒸发可以降低燃烧表面氧气浓度,冷却燃烧表面或破坏物质燃烧的其他条件,使火熄灭。

  山东华鲁恒升化工股份有限公司消防队队长秦浩告诉笔者,泡沫灭火主要取自3个作用。首先是冷却作用,这也是灭火的主导作用。燃料表面的温度加热覆盖泡沫,泡沫中的水被汽化,从而吸收了燃料表面热量,降低了表面温度,随着泡沫的连续施加,在被冷却了的燃料表面上形成了一个泡沫层。泡沫层析出的液体不断向下移动,与燃料接触的泡沫层下部含水量增加,加速了冷却作用。当泡沫层厚度增加到一定程度,并且燃料表面被冷却到所产生的蒸汽不足以维持燃烧时,火焰即被熄灭。

  其次是窒息作用,主要表现在可以降低燃料表面氧的浓度,直至使燃料与大气(氧)完全隔开。泡沫受到热的燃料表面的作用以及火焰的热辐射作用,其中的水分在燃料表面汽化,所产生的水蒸气使燃料表面附近的氧浓度降低,削弱了火焰的燃烧强度,这有助于泡沫在燃料表面的积累和泡沫层形成,最后完全隔绝燃烧所需的氧的供给。

  最后就是遮断作用。在泡沫灭火过程中,泡沫可使已被覆盖的燃料表面与尚未被泡沫覆盖的燃料的火焰隔离开来,既可防止火焰与已被泡沫遮盖的燃料表面直接接触,又可遮断火焰对这部分燃料表面的热辐射,有助于泡沫冷却作用的发挥,又可有助于窒息作用的加强。

  制取泡沫是关键

  正是因为泡沫在灭火中的非凡作用,所以制取泡沫的发泡剂尤为关键。

  据消防专业人士介绍,发泡剂均具有较高的表面活性,能有效降低液体的表面张力,并在液膜表面双电子层排列而包围空气,形成气泡,再由单个气泡组成泡沫。以化学泡沫灭火器为例,当酸性盐、碱性盐混合液和发泡剂从管中喷射出来后,一经接触空气,可以迅速与空气中的水汽发生反应并产生大量的泡沫。

  发泡剂根据物化性质主要分3类:化学发泡剂、物理发泡剂以及表面发泡剂。化学发泡剂是可以加入聚合物体系中,经加热分解后能释放出气体,并在聚合物组成中形成细孔的化合物,由于在发泡过程中主要产生二氧化碳和氮气,容易对环境造成污染。而物理发泡剂、表面发泡剂主要以动植物纤维为原材料,最大的优点就是无毒、无味、无沉淀物,不会对金属产生腐蚀,也不会对环境产生污染。

  常用的化学发泡剂又分为有机发泡剂和无机发泡剂,有机发泡剂包括偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物;无机发泡剂则包括碳酸盐、硅酸钠、碳化硅、炭黑等。这其中,碳酸盐是常用的无机发泡剂,使用较多的主要是碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠。碳酸氢钠分解温度较低,在100~140℃时即可放出部分二氧化碳,到270℃时就基本释放完毕。


关键字:泡沫灭火剂
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