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CN113209538A - 一种扑灭酒精火灾的灭火剂及其制备方法 - Google Patents

一种扑灭酒精火灾的灭火剂及其制备方法 Download PDF

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CN113209538A
CN113209538A CN202110469311.2A CN202110469311A CN113209538A CN 113209538 A CN113209538 A CN 113209538A CN 202110469311 A CN202110469311 A CN 202110469311A CN 113209538 A CN113209538 A CN 113209538A
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Abstract

本发明公开了一种扑灭酒精火灾的灭火剂及其制备方法,属于消防领域,具体涉及灭火剂领域,以解决现有的灭火剂扑灭酒精火灾的效率低下,不足以对付大规模和流淌性酒精火灾的问题,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体,分散剂,分散剂助剂,防腐剂,乳化剂,助悬剂,去离子水,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑。炭黑干燥处理后与非金属矿物微粒配伍,不仅可以作为防燃涂层,遇到燃烧液体,均会漂浮在表面,起到隔离火焰与空气的作用,部分处理后的炭黑即使燃烧,立即会生成CO2,在燃烧点周边,由CO2形成很好的燃烧隔离层,非金属矿物微粒分子热稳定性高,不能燃烧,也不支持燃烧,中断燃烧反应链,使得燃烧火焰快速熄灭。

Description

一种扑灭酒精火灾的灭火剂及其制备方法
技术领域
一种扑灭酒精火灾的灭火剂及其制备方法,本发明属于消防技术领域,具体涉及灭火剂技术领域。
背景技术
酒精属于易燃的水溶性的极性液体,具有易蒸发、易受热膨胀、易流动扩散、易燃烧和易爆炸等特点,并且其燃烧温度高,还容易形成流淌火,在白天燃烧时火焰不易察觉,给救援人员灭火也造成很大的难度,会造成人员伤亡和财产的损失。
国内目前大多数消防产品普遍存在品种单一、技术含量较低,外观、功能等方面同质化严重等问题,尤其是对待B类火灾时,产品成熟度普遍较低。目前常用的扑灭酒精火灾的灭火剂中,如干粉灭火剂,泡沫灭火剂很难扑灭酒精所引发的火灾,抗溶性水成膜泡沫灭火剂扑灭酒精火灾的效率仍然偏低,不足以对付大规模和流淌性的酒精火灾,而且这些产品在扑灭火灾的过程中,容易生成有毒的化合物。
炭黑是在天然气裂解过程中产生的,传统处理方式采用水洗炭黑混合烟气的工艺,炭黑经水洗后形成黑色悬浮状液,即炭黑水。一般的处理做法是将其部分脱水后直接填埋,但是该废弃物产量大,就地填埋会极大地污染环境,同时这种处理方式也是对炭黑资源的一种浪费。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种扑灭酒精火灾的灭火剂及其制备方法,以解决现有的灭火剂扑灭酒精火灾的效率低下,不足以对付大规模和流淌性酒精火灾的问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种扑灭酒精火灾的灭火剂,按重量份数计,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体10-25份,分散剂2-3份,分散剂助剂0.1-0.3份,防腐剂0.03-0.05份,乳化剂0.2-0.4份,助悬剂0.1-0.2份,去离子水71-82份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑。
本申请的技术方案中:将天然气裂解过程中产生的副产物炭黑进行去杂,处理后的炭黑化学性质稳定,沸点和燃点都很高,抗燃能力强,可以用来做防燃涂料层,而且遇到燃烧液体,会漂浮在表面,起到隔离火焰和空气的作用。部分炭黑即使发生燃烧,立即会生成CO2,在燃烧点周边,由CO2形成很好的燃烧隔离层,阻止燃烧的继续进行,具有防燃和阻燃的双重作用;非金属矿物微粒分子结构稳定,分子热稳定性高,不能燃烧,也不支持燃烧,同样能隔离空气,淬灭自由基,中断燃烧反应链,使得燃烧火焰快速熄灭,再者,非金属矿物微粒具有耐高温、耐强酸碱的特性,在溶剂中分散悬浮性好,有粘性,受热后可以很好的漂浮在燃烧的酒精表面,再次起到隔离火焰与空气的作用,灭火效率高。
此外,本申请的灭火剂为固液混合体系,具有很强的渗透性能,能更远距离输送,使得消防人员有更好的灭火安全距离。炭黑干燥处理后与非金属矿物微粒配伍,非金属矿物微粒不燃烧,也不支持燃烧,不仅可以作为防燃涂层,遇到燃烧液体,处理后的炭黑和非金属矿物微粒均会漂浮在表面,起到隔离火焰与空气的作用,部分处理后的炭黑即便燃烧,会立即生成CO2,在燃烧点周边,由CO2形成很好的燃烧隔离层,总体上中断燃烧反应链,使得燃烧火焰快速熄灭,不仅灭火效率高,而且适用于大规模和流淌性酒精火灾。
优选的,按重量份数计,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体17份,分散剂2.5份,分散剂助剂0.2份,防腐剂0.04份,乳化剂0.3份,助悬剂0.15份,去离子水76份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑。
优选的,所述非金属矿物微粒与所述处理后的炭黑的质量比为1-3:1。
优选的,所述非金属矿物微粒为凹凸棒石、膨润土及云母中的一种或多种。
优选的,所述非金属矿物微粒为凹凸棒石和膨润土,所述凹凸棒石、膨润土和处理后的炭黑之间的质量比为1:0.8:1。
所述处理后的炭黑的制备方法包括如下步骤:
步骤1、将炭黑进行水洗形成炭黑水,之后加入浓硫酸,使混合溶液中硫酸的浓度为
2-4mM,对混合溶液进行2.5GHZ高频电场,0.5-1kW的电场处理以及80-120Khz,0.1-0.4kW超声波,去除杂质,得到初步处理液;
步骤2、初步处理液静止2个小时后,将漂浮在表层的炭黑收集起来,进行真空抽滤0.5-1h,得到含水量30-40%的炭黑湿粉;
步骤3、将炭黑湿粉加热初干燥,加热时间为1-2h,加热温度为200-300℃,加热过程中适当搅拌,得到炭黑粗干粉;
步骤4、将炭黑粗干粉微波干燥,加热时间为15-20min,加热温度90-95℃,得到炭黑粉体即处理后的炭黑干粉(微波干燥后的炭黑粉体中水分含量小于15%)。
优选的,所述分散剂为巴斯夫分散剂,如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯),所述分散剂助剂为巴斯夫分散助剂,如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。
优选的,所述防腐剂为苯甲酸钠、脱氢乙酸钠和山梨酸钾中的至少一种。
优选的,所述非金属矿物微粒粒径为50-80μm。
优选的,所述乳化剂为op-10。
优选的,所述助悬剂为天然高分子助悬剂,为黄原胶和/或阿拉伯胶。
一种扑灭酒精火灾的灭火剂的制备方法,包括如下步骤:按上述重量份,取去离子水,加入原料粉体,搅拌15-20min,加入分散剂、分散助剂及助悬剂,继续搅拌10-15min,再加入乳化剂,防腐剂,搅拌10-15min,即得。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明中,干燥处理后与非金属矿物微粒配伍,不仅可以作为防燃涂层,遇到燃烧液体,均会漂浮在表面,起到隔离火焰与空气的作用,部分处理后的炭黑即使燃烧,立即会生成CO2,在燃烧点周边,由CO2形成很好的燃烧隔离层,非金属矿物微粒分子结构稳定,分子热稳定性高,不能燃烧,也不支持燃烧,中断燃烧反应链,使得燃烧火焰快速熄灭,不仅灭火效率高,而且适用于大规模和流淌性酒精火灾;
2、本发明中,在制备炭黑水中,在水洗的炭黑液中,加入了硫酸,在酸性条件下,对炭黑液进行2.5GHZ高频电场,0.5-1kW的电场处理以及80-120Khz,0.1-0.4kW超声波处理,这样可以将炭黑液中的大部分空隙水分子带出来,形成游离水,炭黑会缓慢上升,漂浮在液面;
3、本发明中,利用非金属矿物微粒如凹凸棒石等成分分子结构稳定,分子热稳定性高,不能燃烧,也不支持燃烧,能隔离空气,造成燃烧窒息;另一方面云母以及膨润土分子结构稳定,具有耐高温、耐强酸碱的特性,在溶剂中分散悬浮性好,有粘性,受热后可以很好的漂浮在燃烧的酒精的表面,再次起到隔离火焰与空气的作用;利用天然气裂解后的副产炭黑,其化学性质稳定,耐热耐高温,能很好地附着在燃烧液体表面,隔绝空气与火焰;
4、本发明中,利用微米级粉粒(凹凸棒石、膨润土、云母、炭黑)在本悬浮液体系中能够能长期地稳定的悬浮,实现了在扑灭火焰时使悬浮液体系中的微米级颗粒能够隔离空气,并且还能够快速隔离可燃物和火焰,降温,以迅速消除火灾。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种扑灭酒精火灾的灭火剂,按重量份数计,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体10份,分散剂2份,分散剂助剂0.1份,防腐剂0.03份,乳化剂0.2份,助悬剂0.1份,去离子水71份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑,非金属矿物微粒粒径为50-80μm,非金属矿物微粒为凹凸棒石和膨润土,凹凸棒石、膨润土和处理后的炭黑之间的质量比为1:0.8:1,所述分散剂为巴斯夫分散剂,所述分散剂助剂为巴斯夫分散助剂,防腐剂为苯甲酸钠,乳化剂为op-10,助悬剂为质量比为1:1的阿拉伯胶和海藻酸钠。
处理后的炭黑的制备方法包括如下步骤:
步骤1、步骤1、将炭黑进行水洗形成炭黑水,之后加入浓硫酸,使混合溶液中硫酸的浓度为2mM,对混合溶液进行2.5GHZ高频电场,0.5kW的电场处理以及80Khz,0.1kW超声波,去除杂质,得到初步处理液;
步骤2、初步处理液静止2个小时后,将漂浮在表层的炭黑收集起来,进行真空抽滤0.5h,得到含水量40%的炭黑湿粉;
步骤3、将炭黑湿粉加热初干燥,加热时间为1h,加热温度为300℃,加热过程中适当搅拌,得到炭黑粗干粉;
步骤4、将炭黑粗干粉微波干燥,加热时间为15min,加热温度95℃,得到炭黑粉体即处理后的炭黑干粉,微波干燥后的炭黑粉体中水分含量小于13%。
一种扑灭酒精火灾的灭火剂的制备方法,包括如下步骤:按上述重量份,取去离子水,加入凹凸棒石、膨润土和处理后的炭黑,搅拌15min,加入分散剂、分散助剂及助悬剂,继续搅拌10min,再加入乳化剂,防腐剂,搅拌10min,即得。
实施例2
在实施例1的基础上,一种扑灭酒精火灾的灭火剂,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体17份,分散剂2.5份,分散剂助剂0.2份,防腐剂0.04份,乳化剂0.3份,助悬剂0.15份,去离子水76份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑,非金属矿物微粒粒径为50-80μm,非金属矿物微粒为凹凸棒石和云母,凹凸棒石、云母和处理后的炭黑之间的质量比为1:1:1,所述分散剂为巴斯夫分散剂,所述分散剂助剂为巴斯夫分散助剂,防腐剂为脱氢乙酸钠,乳化剂为op-10,助悬剂阿拉伯胶。
处理后的炭黑的制备方法包括如下步骤:
步骤1、将炭黑进行水洗形成炭黑水,之后加入浓硫酸,使混合溶液中硫酸的浓度为3mM,对混合溶液进行2.5GHZ高频电场,0.75kW的电场处理以及100Khz,0.25kW超声波,去除杂质,得到初步处理液;
步骤2、初步处理液静止2个小时后,将漂浮在表层的炭黑收集起来,进行真空抽滤0.7h,得到含水量35%的炭黑湿粉;
步骤3、将炭黑湿粉加热初干燥,加热时间为1.5h,加热温度为250℃,加热过程中适当搅拌,得到炭黑粗干粉;
步骤4、将炭黑粗干粉微波干燥,加热时间为18min,加热温度93℃,得到炭黑粉体即处理后的炭黑干粉,微波干燥后的炭黑粉体中水分含量小于13%。
一种扑灭酒精火灾的灭火剂的制备方法,包括如下步骤:按上述重量份,取去离子水,加入凹凸棒石、云母和处理后的炭黑,搅拌17min,加入分散剂、分散助剂及助悬剂,继续搅拌12min,再加入乳化剂,防腐剂,搅拌13min,即得。
实施例3
在实施例1的基础上,一种扑灭酒精火灾的灭火剂,按重量份数计,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体10-25份,分散剂2-3份,分散剂助剂0.1-0.3份,防腐剂0.03-0.05份,乳化剂0.2-0.4份,助悬剂0.1-0.2份,去离子水71-82份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑,非金属矿物微粒粒径为50-80μm,非金属矿物微粒为膨润土和云母,膨润土,云母和处理后的炭黑之间的质量比为1:2:1,所述分散剂为巴斯夫分散剂,所述分散剂助剂为巴斯夫分散助剂,防腐剂为山梨酸钾,乳化剂为op-10,助悬剂为质量比为1:1的黄原胶和阿拉伯胶。
处理后的炭黑的制备方法包括如下步骤:
步骤1、将炭黑进行水洗形成炭黑水,之后加入浓硫酸,使混合溶液中硫酸的浓度为4mM,对混合溶液进行2.5GHZ高频电场,1kW的电场处理以及120Khz,0.4kW超声波,去除杂质,得到初步处理液;
步骤2、初步处理液静止2个小时后,将漂浮在表层的炭黑收集起来,进行真空抽滤1h,得到含水量40%的炭黑湿粉;
步骤3、将炭黑湿粉加热初干燥,加热时间为2h,加热温度为200℃,加热过程中适当搅拌,得到炭黑粗干粉;
步骤4、将炭黑粗干粉微波干燥,加热时间为20min,加热温度90℃,得到炭黑粉体即处理后的炭黑干粉,微波干燥后的炭黑粉体中水分含量小于13%。
一种扑灭酒精火灾的灭火剂的制备方法,包括如下步骤:按上述重量份,取去离子水,加入膨润土,云母和处理后的炭黑,搅拌20min,加入分散剂、分散助剂及助悬剂,继续搅拌15min,再加入乳化剂,防腐剂,搅拌15min,即得。
上述实施例中,所述分散剂为巴斯夫分散剂,如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯),所述分散剂助剂为巴斯夫分散助剂,如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。
实验例1
使用6升的消防器及标配的喷头和喷管,将本申请实施例1-3制备的灭火剂按照《手提式水基型灭火器通用技术条件》(GB4351-1997)进行罐装,用氮气冲压1.2MPa后备用在直径为1.2m的圓盘中加入17L的99%酒精进行灭火试验。点燃酒精进行灭火,在离盘中心3.5m的距离进行灭火,多次测定其灭火时间,结果如表1。
表1.重复测试所制备灭火剂扑灭酒精火的性能。
Figure BDA0003044087410000061
实验例2
使用6升的消防器及标配的喷头和喷管,将本申请实施例1-3制备的灭火剂按照《手提式水基型灭火器通用技术条件》(GB4351-1997)进行罐装备用。再将准备好的30kg99%工业酒精倒入安全区域的地面,覆盖面积约20㎡;2名工作人员手持消防管站在安全位置做好灭火准备;用点火棒点燃酒精,预燃20秒钟。用灌装好的灭火器进行灭火,多次测定其灭火时间,结果如表2。
表2.重复测试所制备灭火剂扑灭流动酒精火的性能。
Figure BDA0003044087410000062
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于,按重量份数计,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体10-25份,分散剂2-3份,分散剂助剂0.1-0.3份,防腐剂0.03-0.05份,乳化剂0.2-0.4份,助悬剂0.1-0.2份,去离子水71-82份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑。
2.根据权利要求1所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:按重量份数计,所述灭火剂包括以下组分:原料粉体17份,分散剂2.5份,分散剂助剂0.2份,防腐剂0.04份,乳化剂0.3份,助悬剂0.15份,去离子水76份,原料粉体包括非金属矿物微粒及处理后的炭黑。
3.根据权利要求1或2所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:所述非金属矿物微粒与所述处理后的炭黑的质量比为1-3:1。
4.根据权利要求3所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:所述非金属矿物微粒为凹凸棒石、膨润土及云母中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:所述非金属矿物微粒为凹凸棒石和膨润土,所述凹凸棒石、所述膨润土和处理后的炭黑之间的质量比为1:0.8:1。
6.根据权利要求1或2所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:所述处理后的炭黑的制备方法包括如下步骤:
步骤1、将炭黑进行水洗形成炭黑水,之后加入浓硫酸,使混合溶液中硫酸的浓度为2-4mM,对混合溶液进行2.5GHZ高频电场,0.5-1kW的电场处理以及80-120Khz,0.1-0.4kW超声波,去除杂质,得到初步处理液;
步骤2、初步处理液静止2个小时后,将漂浮在表层的炭黑收集起来,进行真空抽滤0.5-1h,得到含水量30-40%的炭黑湿粉;
步骤3、将炭黑湿粉加热初干燥,加热时间为1-2h,加热温度为200-300℃,加热过程中以25-50r/min速度搅拌,得到炭黑粗干粉;
步骤4、将炭黑粗干粉微波干燥,加热时间为15-20min,加热温度90-95℃,得到炭黑粉体即处理后的炭黑干粉。
7.根据权利要求1或2所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于所述分散剂为巴斯夫分散剂,所述分散剂助剂为巴斯夫分散助剂。
8.根据权利要求1或2所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:所述防腐剂为苯甲酸钠、脱氢乙酸钠和山梨酸钾中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的一种扑灭酒精火灾的灭火剂,其特征在于:所述非金属矿物微粒粒径为50-80μm。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的扑灭酒精火灾的灭火剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:按上述重量份,取去离子水,加入原料粉体,搅拌15-20min,加入分散剂、分散助剂及助悬剂,继续搅拌10-15min,再加入乳化剂,防腐剂,搅拌10-15min,即得。
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