表面活性剂作为细水雾灭火添加剂的有效性研究

出于从环保角度考虑，细水雾灭火技术已被看作是卤代烷系列灭火剂的主要替代品，已成为当今国际火灾安全技术前沿的研究热点之一，但是单纯的细水雾灭火仍属于物理作用灭火，在灭火效果和应用范围上仍存在着不足，因此，为拓展细水雾灭火技术的应用范围和提高其功效，含添加剂的细水雾灭火技术的研究正逐渐升温并受到越来越多的关注。本项目拟对表面活性剂作为细水雾灭火添加剂的有效性进行全面、系统的研究：首先，对不同种类的表面活性剂添加到细水雾中的灭火时间、降温速率及烟气抑制能力等参数进行测试，掌握含不同种类表面活性剂细水雾的灭火有效性规律；其次，对不同表面活性剂复配作为细水雾添加剂的灭火性能进行研究，探讨最佳复配方式及配比；再次，从表面活性剂的分子结构、界面性质、对水雾特性的影响等多方面来阐释其添加到细水雾中的灭火机制；最后，对添加到细水雾中灭火有效的具有潜在应用价值的表面活性剂，还需要考察其腐蚀性、毒性及环保特性。

本项目总体上能按照原定计划开展对表面活性剂作为细水雾灭火添加剂有效性的研究工作，并基本达到了预期研究目标，目前已发表学术论文6篇，申请发明专利5项，另还有多篇学术论文正在或计划撰写中。通过相关研究工作，主要得到如下结论：.1. 本项目所研究的各类表面活性剂均能不同程度地增强细水雾的灭火能力。总体说来，非离子表面活性剂中的烷基糖苷、脂肪胺聚氧乙烯醚类表面活性剂以及两性表面活性剂中的甜菜碱型表面活性剂在增强细水雾灭火能力方面性能比较优异；.2. 表面活性剂种类不同，其表面物理化学性质也不同，相应水溶液的表面张力值以及对燃油的乳化能力也有较大差别，进而会对细水雾灭火造成很大影响。一般来说，水溶液表面张力越低，乳化能力越强，相应细水雾的灭火性能就越好；.3. 由于表面活性剂能显著降低水的表面张力，因而以表面活性剂为添加剂的细水雾粒径分布要远远小于纯细水雾的粒径分布，从而有利于细水雾的汽化及对空气中氧浓度的稀释，进而达到促进窒息灭火作用的目的。但细水雾的粒径也不是越小越好，过小的粒径不易到达燃油表面，从而会削弱对燃油的乳化作用，对灭火不利；.4. 相比纯细水雾，含有表面活性剂的细水雾对火灾烟气中一氧化碳等有害气体的生成有不同程度的抑制作用；.5. 对于同类表面活性剂而言，疏水碳链长短及亲水基大小都会对水溶液的界面物理化学性质造成很大影响，表面张力和乳化能力彼此相差较大，细水雾的粒径分布也会产生一定的差别，这些差异都会对相应细水雾的灭火能力带来很大影响；.6. 同一表面活性剂作为细水雾灭火添加剂时，表面活性剂的临界胶束浓度值（cmc）的存在对灭火性能有很大的影响，使得灭火时间与表面张力一样，都随着表面活性剂浓度的增加而呈现先降后升的变化规律；.7. 对于分子结构中有含氮元素官能团的表面活性剂，如脂肪胺聚氧乙烯醚类和甜菜碱类表面活性剂，它们的表面张力值并不太低，乳化能力也不是太好，但作为细水雾灭火添加剂的性能却比较优异，这可能与某些含氮官能团易形成自由基，并参与抑制燃烧的自由基链式反应有关；.8. 对表面活性剂进行适当筛选后进行复配，形成的二元或三元复配物作为细水雾添加剂具有很好的灭火有效性，特别是三元复配物性能非常优异，如果配方设计时能充分考虑到各组分不同的性能优势，则复配物就有可能实现优势互补和增效，进而产生1+1＞2的协同作用，从而极大增强细水雾的灭火能力。