МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Всероссийский научно-исследовательский
институт противопожарной обороны

УТВЕРЖДАЮ

Начальник ГУ ГПС МВД России

Е.А. Серебренников

16.10.1996 г.

ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ДЛЯ ТУШЕНИЯ
ПОЖАРОВ

ИНСТРУКЦИЯ

МОСКВА 1996

В инструкции представлены сведения о пенообразователях, применяемых на территории России в целях пожаротушения, их классификация, назначение и технические требования согласно действующим нормативным документам. Приведена информация о порядке применения, транспортирования и хранения, проверки качества, регенерации, утилизации и обезвреживания, стабилизации свойств пенообразователей и их растворов. Изложены основные требования безопасности и охраны окружающей среды.

Инструкция предназначена для сотрудников Государственной противопожарной службы, специализированных проектных организаций и других предприятий, занимающихся вопросами исследования и эксплуатации пенных средств тушения.

Инструкция подготовлена сотрудниками ВНИИПО МВД России (В.В. Пешков, С.Ю. Лебедев) и ГУ ГПС МВД России (В.П. Кузьмин) .

С введением в действие настоящей инструкции утрачивает силу предыдущая («Порядок применения, транспортирования, хранения и проверки качества пенообразователей для тушения пожаров». - М.: ВНИИПО, 1989).

Данная инструкция разработана на основе результатов экспериментальных исследований и опыта применения пенных средств тушения подразделениями Государственной противопожарной службы (ГПС). В ней учтены требования и нормы следующих стандартов:

Таблица 1

Внешний вид	Однородные жидкости от светло-желтого до темно-коричневого цвета без осадка и посторонних включений
Водородный показатель (рН )
Концентрация рабочего раствора, % (об.), не менее, для получения:
пены средней кратности *
смачивателя
Кратность пены:
низкая, не более
средняя, не менее
выделение из пены, полученной на стендовой установке, 50 % объема жидкости
Время тушения н-гептана (бензина А-76) при интенсивности подачи рабочего раствора 0,038 дм 3 × м -2 × с -1 пеной средней кратности, с, не более
Показатель смачивающей способности, с, не более

* При жесткости питьевой воды по ГОСТ 2874-82 .

1.5. Пенообразователи целевого назначения

1.5.1. К данной группе пенообразователей относятся САМПО, ПО-6НП, ФОРЭТОЛ, «Универсальный», «Морской».

Они используются для получения пены при тушении нефтепродуктов и горючих жидкостей различных классов, наиболее пожароопасных объектов, а также для применения с морской водой.

Все пенообразователи целевого назначения отличаются повышенной огнетушащей эффективностью, однако фторсодержащие пенообразователи дороже, чем углеводородные.

Пенообразователи содержат следующие компоненты:

САМПО и ПО-6НП - вторичные алкилсульфаты со стабилизирующими добавками;

«Морской» - смесь углеводородных ПАВ со стабилизирующими добавками;

ФОРЭТОЛ - смесь фторсодержащих и углеводородных ПАВ с добавками полимерных соединений;

«Универсальный» - смесь углеводородных и фторсодержащих ПАВ.

1.5.2. В соответствии с действующей нормативно-технической документацией по своим показателям должны отвечать нормам, приведенным в табл. .

Таблица 2

Пенообразователи целевого назначения

			«Морской»		«Универсальный»
Внешний вид	Однородные жидкости без осадка и посторонних механических включений
Плотность при 20 ° С, кг× м -3 , не менее
Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм 2 × с -1 , не более
Температура застывания, ° С, не выше, минус
Водородный показатель (рН )
Концентрация рабочего раствора * , % (об.), не менее
Кратность пены:
низкая, не более
средняя, не менее
Устойчивость пены средней кратности, с, не менее:
разрушение 50 % объема пены из ГПС-100 в 200 л емкости
разрушение 50 % объема пены, полученной на стендовой установке
выделение из пены, полученной на стендовой установке, 50 % объема жидкости
Время тушения с, при интенсивности подачи рабочего раствора дм 3 × м -2 × с -1 не более
н-гептана (бензина А-76)
этилового спирта
Гарантийный срок хранения, мес.

* Для всех пенообразователей (кроме «Морского») при жесткости питьевой воды не выше 10 мг-экв× л -1 .

2. ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ

2.1. Пенообразователи общего назначения

2.1.1. Данные пенообразователи используются для получения пены различной кратности и растворов смачивателей при тушении горючих жидкостей, твердых сгораемых материалов, волокнистых и тлеющих веществ, для защиты строительных конструкций, технологических аппаратов и хранящихся материалов от воздействия тепловых потоков.

2.1.2. Пенообразователи общего назначения могут образовывать пену низкой (до 20), средней (20 - 200) и высокой (более 200) кратности.

2.1.3. Пенообразующие и огнетушащие свойства пенообразователей в значительной мере зависят от жесткости воды (наличия солей кальция и магния), используемой для получения рабочих растворов * . С увеличением жесткости воды снижаются пенообразующие и огнетушащие свойства пенообразователей. Для сохранения этих свойств необходимо увеличивать концентрацию рабочих растворов (при использовании морской воды увеличивается и интенсивность подачи пены) (табл. ).

* Показатели жесткости воды по регионам страны определяются в органах Санэпиднадзора и Водоканалтреста на местах.

Таблица 3

Концентрация рабочих растворов пенообразователей на воде различной жесткости

	Концентрация, % (об.), при жесткости воды, мг-экв× л -1
			130 (морская вода)

2.1.4. Возможность использования оборотной воды предприятий для получения рабочих растворов пенообразователей необходимо определить заранее в каждом конкретном случае. Вода для приготовления раствора не должна содержать примесей нефти и нефтепродуктов.

2.1.5. Рабочие растворы пенообразователей предварительно готовят в предназначенной для этого емкости, например в цистерне пожарной автомашины, либо получают с помощью пеносмесителей и дозирующих устройств.

2.1.6. Пену средней кратности получают с помощью генераторов типа ГПС . Допускается использование пеногенераторов других конструкций, прошедших испытания и рекомендованных к применению в установленном порядке. Ствол для пены средней кратности, используемый при определении времени тушения, описан в ГОСТ Р 50588-93 .

Схема установки для получения пены высокой кратности в лабораторных условиях представлена в ГОСТ Р 50588-93 .

2.1.7. При использовании пенообразователей общего назначения основным средством тушения жидких нефтепродуктов является пена средней кратности (оптимальное значение 100 ± 20). Пена низкой кратности менее эффективна, особенно при тушении пламени жидкостей с низкой температурой кипения.

Пену средней кратности можно использовать не только для поверхностного, но и для объемного тушения пожаров в подвалах, небольших по объему помещениях, на чердаках, подвижном транспорте (в т.ч. водном), в кабельных каналах и т.п. Для объемного тушения используется также пена высокой кратности. Низкократная пена из пенообразователей этого класса используется при тушении пламени высококипящих жидких нефтепродуктов, твердых горючих материалов, а также для охлаждения горящего и соседнего с ним оборудования.

Огнетушащая способность низкократных пен из пенообразователей общего назначения в значительной степени зависит от способа подачи пены и пенообразующих устройств, поэтому интенсивность ее подачи при тушении определяется в каждом конкретном случае.

Нормативная интенсивность подачи пены средней кратности при тушении зависит от типа пенообразователя и вида горючей жидкости. Рекомендуемые показатели нормативной интенсивности для тушения нефти, нефтепродуктов и органических жидкостей различных классов приводятся в справочном пособии . Там же указаны концентрации ряда водорастворимых жидкостей, при которых возможно их тушение пеной из пенообразователей общего назначения. В нормативно-технических документах [ , ] даются усредненные значения интенсивности подачи пены средней кратности из пенообразователей общего назначения: при тушении нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки 28 °С и ниже - 0,08 дм 3 × м -2 × с -1 с температурой вспышки выше 28 °С - 0,05 × м -2 × с -1 .

2.1.8. Пенообразователи общего назначения, в том числе забракованные и не подлежащие регенерации, используют в качестве растворов смачивателей при тушении волокнистых гидрофобных (водоотталкивающих) горючих материалов (торф, хлопок, вата, ткань, бумага, древесина и т.п.). Это в 1,5 - 2 раза повышает эффективность тушения водой. Для получения растворов смачивателя рекомендуются рабочие концентрации, указанные в табл. . Интенсивность подачи растворов смачивателей для тушения большинства твердых материалов составляет 0,05 - 0,1 дм 3 × м -2 × с -1 .

2.2. Пенообразователи целевого назначения

2.2.1. Данные пенообразователи целесообразно использовать в соответствии с назначением, указанным в технических условиях. Это особенно актуально для пенообразователей, изготовленных на основе дорогостоящего фторированного сырья, а также пенообразователей иностранного производства.

2.2.2. Пенообразователи САМПО и ПО-6НП предназначены для получения пены низкой, средней и высокой кратности. Они имеют повышенную огнетушащую способность и применяются при тушении нефтепродуктов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и пожароопасных объектов. Данные пенообразователи эффективны при объемном тушении; могут применяться при тушении водорастворимых органических жидкостей с учетом их предварительного разбавления водой или рабочим раствором пенообразователя. При использовании пенообразователей с водой повышенной жесткости (15 - 30 мг-экв × л -1) концентрация их рабочих растворов увеличивается до 9 % (об.). При использовании морской воды рекомендуется концентрация 12 % (об.), а интенсивность подачи при тушении бензина увеличивается до 0,08 дм 3 × м -2 × с -1 .

2.2.3. Пенообразователь «Морской» предназначен для получения пены низкой, средней и высокой кратности на стандартном оборудовании с использованием морской и пресной воды. Он применяется для тушения пожаров классов А и В.

Пенообразователь «Морской» можно применять с использованием морской воды при тушении пожаров на морских и речных судах, нефтегазодобывающих установках, расположенных в акватории моря, а также на прибрежных объектах, в зоне размещения которых существует дефицит пресной воды, в районах с повышенным содержанием в воде солей кальция и магния. Нормативная интенсивность подачи рабочего раствора при тушении углеводородных жидкостей составляет не более 0,08 дм 3 × м -2 × с -1 .

2.2.4. Фторсодержащие пенообразователи ФОРЭТОЛ и «Универсальный» образуют пену низкой и средней кратности. Используются при тушении всех классов органических жидкостей, кроме химически взаимодействующих с водой. ФОРЭТОЛ экономически целесообразно применять для тушения водорастворимых легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, например спиртов. Так, тушение этилового спирта пеной средней кратности достигается практически без разбавления (на 3 %).

Пенообразователь «Универсальный» благодаря добавкам фторсодержащих ПАВ обеспечивает высокую эффективность тушения при малом расходе. Он способен образовывать на поверхности нефтепродуктов водную пленку, ускоряющую их тушение и препятствующую повторному возгоранию. Кроме традиционных способов тушения, подачи пены сверху в очаг горения, фторсодержащие пенообразователи могут использоваться для тушения пожаров углеводородных горючих жидкостей в резервуарах подслойным способом . Для получения пены низкой кратности применяются генераторы типа ГНП или ВПГ. Для приготовления раствора из отечественных пенообразователей в системах подслойного тушения категорически запрещается использовать воду жесткостью более 30 мг-экв × л -1 .

Таблица 4

Нормативные интенсивности подачи раствора фторсодержащих пенообразователей ФОРЭТОЛ и «Универсальный», дм 3 × м -2 × с -1

	Подача пены
	средней кратности на поверхность	низкой кратности на поверхность	низкой кратности в слой нефтепродукта
Дизельное топливо
Нефть с Т всп 28 °С и ниже
Нефть с Т всп более 28 °С

Следует отметить, что интенсивность подачи пены средней кратности из ФОРЭТОЛА и «Универсального» при тушении ряда полярных растворителей и спиртов может достигать значений 0,1 - 0,2 дм 3 × м -2 × с -1 .

2.2.5. При тушении некоторых бинарных смесей органических жидкостей пеной из ФОРЭТОЛА и «Универсального» огнетушащая способность может быть значительно ниже, чем при тушении составляющих компонентов. Например, при тушении пламени смеси уксусной кислоты и уксусного альдегида, состоящей из равных объемов компонентов, критическая интенсивность подачи в 3 раза больше, чем при тушении каждого отдельного компонента. Поэтому при определении нормы подачи пены для тушения пожаров в производственных условиях, где обращаются, как правило, смеси горючих веществ, необходимо учитывать наличие примесей, а также располагать сведениями по тушению пламени смесей при различных концентрациях компонентов [ , ].

3. ПОРЯДОК ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Порядок транспортирования установлен существующими ведомственными Правилами перевозок грузов по железным дорогам, а также автомобильным транспортом.

3.1. Все пенообразователи общего назначения и пенообразователи целевого назначения САМПО, ПО-6НП и «Морской» транспортируют в железнодорожных цистернах, оборудованных универсальным сливным прибором, а также в металлических бочках и емкостях из полимерных материалов в крытых цельнометаллических вагонах или автомобильным транспортом.

Пенообразователи целевого назначения ФОРЭТОЛ и «Универсальный» перевозят в емкостях из алюминиевых сплавов, полимерных материалов, нержавеющей стали, стекла, а также в металлических бочках с полимерным покрытием.

3.2. При перевозке железнодорожным транспортом в зимний период рекомендуется использовать цистерны, оснащенные системой пароподогрева. Наиболее эффективной является система «Юни-Темп», установленная на вагонах-цистернах ПО «Азовмаш» (г. Мариуполь) по ТУ 24.00.129-82.

При транспортировке пенообразователей в стеклянной таре необходимо исключить возможность их замерзания. Оптимальной температурой отогрева замерзшего в любой таре пенообразователя является 20 - 30 °С. Все пенообразователи при неоднократном замерзании и последующем постепенном оттаивании не теряют своих первоначальных свойств. Поступивший замерзший пенообразователь необходимо разморозить, не допуская при этом его разбавления и разложения, затем перемешать и после этого производить разгрузку. Для разогрева пенообразователя можно использовать паровой змеевик с отводом конденсата за пределы цистерны, при этом температура пенообразователя в цистерне не должна превышать 60 °С.

3.3. Тара, предназначенная для транспортирования и хранения пенообразователей, должна быть чистой, без следов нефтепродуктов и химреактивов.

Степень заполнения тары должна быть не более 95 % объема. После заполнения тара с пенообразователем должна быть герметично закрыта и опломбирована.

На каждой единице транспортной тары должна быть маркировка с указанием:

страны и предприятия-изготовителя;

названия (условное обозначение) пенообразователя;

даты изготовления;

номера партии;

массы брутто и нетто;

количества мест в партии и номера места (для бочек и емкостей из полимерных материалов);

нормативно-технического документа.

Паспорт на пенообразователь должен содержать данные о соответствии результатов испытаний нормам технических требований, установленных в нормативно-техническом документе.

3.4. Пенообразователи всех типов рекомендуется хранить в концентрированном виде в закрытых емкостях (ПО-ЗАИ и ПО-ЗНП можно хранить в виде 50 %-ных водных растворов). Наименее стойким при длительном хранении является пенообразователь ПО-ЗАИ.

Температура в помещениях хранения пенообразователей должна быть не выше 40 °С и не ниже 5 °С, что обеспечивает сохранность продукта и возможность немедленного его использования. С повышением средней температуры на каждые 10 °С срок их хранения уменьшается в 2 раза. Оптимальная температура хранения пенообразователей составляет 20 °С.

Наилучшая сохранность пенообразователей обеспечивается при их хранении в емкостях из нержавеющей стали или полимерных материалов, в том числе в стальных емкостях с внутренним полимерным покрытием. В этих условиях срок хранения пенообразователей составляет не менее 10 лет.

Допускается хранение пенообразователей (кроме фторированных) в емкостях из углеродистой стали (марка Ст.3). Однако в результате коррозии металла качество пенообразователей ухудшается, что снижает сроки их хранения.

Срок хранения концентратов пенообразователей в емкостях из Ст.3 при температуре 20 °С составляет не менее: 5 лет - для ПО-6К, ТЭАС, ПО-6ТС, ПО-6НП, САМПО; 4 лет - для ПО-ЗАИ, ПО-ЗНП.

Фторированные пенообразователи следует хранить в алюминиевых емкостях или бидонах из полимерных материалов.

Запрещается использование железобетонных емкостей без полимерного покрытия для хранения пенообразователей.

3.5. Длительное хранение (более 1 месяца) пенообразователей в виде рабочих растворов в емкостях из углеродистой стали не допускается. При использовании емкостей из стекла, пластмассы или нержавеющей стали срок хранения водных растворов составляет 3 года. Аналогичные условия необходимы при хранении концентрированных пенообразователей более гарантийного срока. Пенообразователи САМПО и ПО-6НП запрещается хранить в виде раствора.

3.6. В случае необходимости при хранении или в условиях эксплуатации (при тушении) допускается смешивать биологически «мягкие» пенообразователи всех типов. При этом нормативные показатели подачи пены выбирают по наименее эффективному при тушении пенообразователю.

3.7. Одним из основных показателей, характеризующих сохраняемость пенообразователей при хранении, является величина водородного показателя и изменение его со временем.

Рекомендуется хранить пенообразователь ПО-ЗАИ при рН не менее 8, а ТЭАС и ПО-6ТС - не менее 7,3. Контроль за рН при хранении пенообразователей в пожарных частях следует осуществлять с помощью универсальной индикаторной бумаги или потенциометрическим методом.

3.8. При хранении рабочих растворов пенообразователей в стационарных установках пожаротушения рекомендуется использовать емкости, покрытые внутри полимерным материалом или изготовленные из нержавеющей стали. При отсутствии таких емкостей необходимо стабилизировать раствор пенообразователя (см. раздел настоящей инструкции) и проверять качество раствора каждые шесть месяцев.

4. СТАБИЛИЗАЦИЯ СВОЙСТВ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Стабилизация - система мероприятий, направленных на сохранение первоначальных пенообразующих и огнетушащих свойств пенообразователей и их растворов.

4.1. Для сохранения свойств пенообразователей и их растворов при хранении и эксплуатации необходимо:

при разработке составов пенообразователей предусматривать содержание компонентов, снижающих отрицательное воздействие процесса гидролиза (разложение ПАВ под действием воды), коррозии материала емкости, влияния бактерий;

строго соблюдать технологический регламент при промышленном производстве пенообразователей, начиная с выбора и проверки качества исходного сырья и заканчивая тщательной проверкой норм технических требований, установленных в НТД на пенообразователь;

выполнять все требования, предъявляемые к чистоте тары при транспортировке пенообразователей (выбор материала тары, отсутствие следов нефтепродуктов).

4.2. Сохранение эксплуатационных характеристик ряда пенообразователей достигается также путем добавки специальных химических компонентов: карбамида (мочевины), гидроксида натрия, триэтаноламина, тетрабората натрия (буры), полифосфатов, ингибиторов коррозии.

4.3. Для увеличения срока сохраняемости ПО-ЗАИ в 1,5 - 2,0 раза в него перед постановкой на длительное хранение (более 1 года) необходимо добавить при перемешивании 1 % (масс.) карбамида (10 кг на 1 т пенообразователя). Увеличение срока хранения ПО-ЗАИ достигается также добавлением смеси гидроксида натрия и буры (на 1 т пенообразователя 2 кг гидроксида натрия и 19 кг буры).

4.4. Срок хранения пенообразователя ТЭАС увеличивается в 1,5 - 2,0 раза при добавлении к нему 2 % (масс.) триэтаноламина (20 кг триэтаноламина на 1 т пенообразователя).

5. ПОРЯДОК ПРОВЕРКИ КАЧЕСТВА ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ

5.1. При поступлении пенообразователя с предприятия-изготовителя на базу или склад следует проверить наличие документа предприятия-изготовителя о проверке качества продукта, состояние тары и поступившего продукта.

Необходимо отобрать пробу (по ГОСТ 2517-85) и направить ее на испытания.

5.2. Для проверки пенообразователя, находящегося в двухосной железнодорожной или автомобильной цистерне, отбирают пробу на высоте 1/3 диаметра цистерны от ее дна. Из четырехосной цистерны отбирают две пробы: на расстоянии 250 мм от дна цистерны и на высоте 1/3 диаметра цистерны от ее дна. Пробы смешиваются в равных количествах. Объем объединенной пробы должен составлять не менее 1 дм 3 .

Для проверки пенообразователя в мелкой таре вскрывают 5 % бочек, но не менее двух бочек (или другой тары) от каждой партии, затем отбирается средняя проба.

5.4. При получении неудовлетворительных результатов хотя бы по одному показателю по нему проводят повторные испытания из удвоенной выборки.

Результаты повторных испытаний являются окончательными и распространяются на всю партию. За партию принимают количество продукта, единовременно изготовленного, однородного по своим качественным показателям и сопровождаемого документом о качестве. Масса партии не превышает 200 т.

При несоответствии показателей качества пенообразователей установленным требованиям составляется акт и предъявляется рекламация предприятию-изготовителю.

5.5. Показатели качества пенообразователей при хранении их в подразделениях пожарной охраны и на защищаемых объектах, оборудованных системами пожаротушения, проверяют после истечения гарантийного срока, а затем не реже 1 раза в 6 месяцев (ПО-ЗНП, ФОРЭТОЛ, «Универсальный» - не реже 1 раза в 12 месяцев).

Таблица 5

Санитарно-гигиеническая характеристика пенообразователей

	Класс опасности	ЛД 50 , г× кг -1	ПДКв, мг× дм -3
«Морской»
«Универсальный»

Примечание . ДЛ 50 - летальная доза введенного в организм химического вещества, вызывающая гибель 50 % животных. ПДК в - предельно допустимая концентрация химического вещества в воде водоемов, безопасная для организма.

8.10. К биологически «жестким» пенообразователям относятся ПО-6К, ФОРЭТОЛ, «Универсальный», к биологически «мягким» - ПО-ЗАИ, ПО-ЗНП, САМПО, ПО-6НП, ТЭАС, ПО-6ТС, «Морской».

8.11. При тушении твердых веществ активная часть пенообразователей адсорбируется поверхностью горящих предметов, а при проливе на землю - ее поверхностным слоем, что практически исключает возможность попадания ПО в водоемы.

8.12. В процессе эксплуатации и хранения необходимо применять меры, исключающие пролив пенообразователей.

В случае аварийного пролива биологически «мягкого» пенообразователя следует смыть его обильной струей воды в канализацию.

При проливе биологически «жесткого» пенообразователя пропитанный продуктом слой почвы должен быть снят и вывезен на свалку химических отходов.

8.13. Слив остатков пенообразователей при промывке пенных коммуникаций, пеносмесителей, оборудования, емкостей для хранения в водоемы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования не разрешается.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беспамятнов ГЛ., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в воздухе и воде. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.

2. Выбор типа автоматических установок пожаротушения: Рекомендации. - М.: ВНИИПО, 1991. - 111 с. . Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний.

17. Определение нормативного запаса пенообразователя для тушения горючих жидкостей в резервуарах: (Рекомендации). - М.: ВНИИПО, 1986. - 29 с.

18. Порядок применения, транспортирования, хранения и проверки качества пенообразователей для тушения пожаров: (Инструкция). - М.: ВНИИПО, 1989. - 28 с.

20. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. - М.: ИНФРА, 1994. - 144 с.

21. Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов. - М.; АКХ им. Памфилова, 1985.

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для тушения пожаров класса А и В. Результат изобретения - улучшение свойств пенообразователя по созданию низко-, средне- и высокократных пен, получение устойчивой пены. Смешивание компонентов проводят при непрерывном их перемешивании и температуре 30-35 o С. При этом последовательно вводят алкилсульфонат фракции С 11 -C 17 , триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот и воду, а затем стабилизатор пены - этиленгликоль, этиловый или изопропиловый спирт. Проводят отстой при комнатной температуре в течение не менее 10 мин. Исходные компоненты берут с избытком не более 2 мас.% от количества компонентов в готовом составе пенообразователя. Полученный состав имеет следующее соотношение компонентов, мас. %: алкилсульфонат фракции C 11 -C 17 - 26-30; триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот - 40-44; стабилизатор пены - 4,0-7,0; вода - остальное. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к составам и способам получения пенообразователя для тушения пожаров. и может быть использовано для тушения пожаров класса А и В, как на суше, так и на воде.

Известен пенообразователь для тушения пожаров "ТЭАС" ТУ 38-107127-87, разработанный Шебекинским химическим заводом, поверхностно-активной основой которого являются водные растворы триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов фракций С 10 -С 13 или C 7 -C 12 , или смеси фракций C 7 -C 12:C 10 -C 13 =1:1, или смеси фракций C 10 -C 12:C 10 -C 13 =1:1 (В.В. Пешков, М.В. Одинец. Стабильность пенообразователей при хранении: Сб. научных трудов; Огнетушащие средства и автоматические установки пожаротушения. ВНИИПО МВД СССР, 1989, с. 32-37). Недостатком данного пенообразователя является низкое значение кратности пены - 8-45.

Известен способ получения пенообразователя для тушения пожаров (авторское свидетельство СССР 1357026 А1, А 62 D 1/02, 1987, опубл. 07.12.87, бюл. 45), включающий сульфирование синергетической смеси спиртов фракции C 7 -C 12 и C 12 -C 16 хлорсульфоновой кислотой, нейтрализацию сульфокислот водным раствором триэтаноламина до рН 6,5-8,0, либо вначале триэтаноламином до рН 4,7 с последующим добавлением водного раствора каустической соды.

Недостатком пенообразователя является завышенное значение кратности пены 1100-1180.

Наиболее близким по составу к заявляемому является состав пенообразователя для тушения пожаров (авторское свидетельство СССР 899046, А 62 D 1/02, 1982, опубл. 23.01.82, бюл. 3), содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: Алкилсульфаты - 3,0-24,0 В качестве сульфонатов - олефинсульфонаты - 1,0-22,0 Этиленгликоль - 7,0-20,0 Бутанол (стабилизатор пены) - 2,0-9,0 Вода - До 100 Состав готовят смешиванием компонентов при комнатной температуре.

Известный состав имеет высокое содержание этиленгликоля и бутанола (до 29 мас.%), используемых в качестве стабилизаторов пены и являющихся токсичными, наркотическими веществами. Из-за повышенного содержания стабилизатора пены происходит снижение стабильности пены.

Задачей изобретения является улучшение свойств пенообразователя по созданию низко-, средне- и высокократных пен, а также получению устойчивой пены.

Задача достигается тем, что состав пенообразователя для тушения пожаров содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Алкилсульфонаты фракции C 11 -C 17 - 26-30 Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот - 40-44 Стабилизаторы пены - 4,0-7,0
Вода - До 100
В качестве стабилизатора пены используют этиловый спирт, изопропиловый спирт или этиленгликоль.

Алкилсульфонаты фракции С 11 -С 17 представляют собой пастообразную консистенцию с содержанием алкилсульфонатов не менее 40 мас.%.

Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот представляют собой пастообразную консистенцию с содержанием алкилсульфонатов не менее 40 мас.%.

Способ получения заявляемого состава включает последовательное введение в аппарат периодического действия следующих компонентов состава: алкилсульфонатов фракции C 11 -С 17 , триэтаноламиновых солей алкилбензолсульфокислот, воды и стабилизатора пены: этиленгликоля, этилового спирта или изопропилового спирта. Состав непрерывно перемешивается при температуре 30-35 o С в течение 10-15 минут. Далее его отстаивают в течение не менее 10 минут при комнатной температуре 20-25 o С.

Полученный пенообразователь, составы которого представлены в таблице, представляет собой легкоподвижную, нерасслаивающуюся, однородную и прозрачную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета, без кристаллического осадка и посторонних механических включений, со слабым специфическим запахом. Огнетушащая способность заявленного состава была определена при тушении гептана (класс В) и составила не более 300 секунд.

Пример 2. (См. таблицу) Состав пенообразователя, масс. %:
Алкилсульфонат фракции C 11 -C 17 - 28,0
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот - 40,0
Стабилизатор пены (этиловый спирт) - 6,5
Вода - До 100
Стабильность пены - 300 с; кратность пены - 13.

Пример 4. Состав пенообразователя, мас.%:
Алкилсульфонат фракции C 11 -С 17 - 25,0
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот - 42,0
Стабилизатор пены (этиловый спирт) - 5,5
Вода - До 100
Стабильность пены - 260 с; кратность пены - 8.

Пример 5. Состав пенообразователя, мас.%:
Алкилсульфонат фракции C 11 -C 17 - 31,0
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот - 41,0
Стабилизатор пены (этиловый спирт) - 6,0
Вода - До 100
Стабильность пены - 270с; кратность пены - 20.

Из таблицы можно сделать вывод, что предложенное соотношение компонентов при данном способе получения обеспечивает высокоэффективные показатели стабильности и кратности пены (примеры 1-3, 6-8, 11-13), а изменение данного соотношения приводит к изменениям свойств пены (примеры 4, 5, 9, 10, 14, 15) до уровня прототипа (пример 16).

Использование заявляемого состава пенообразователя и способа его получения обеспечивает следующие преимущества.

1. Пенообразователь нетоксичен, хорошо растворим в воде, обеспечивает получение низко-, средне- и высокократных пен.

2. Предназначен для получения воздушно-механической пены с помощью специальной аппаратуры при тушении пожаров класса А (древесина, уголь, каучук, пластмасса) и В (горящие нефтепродукты и органические вещества).

3. Способ получения не требует дорогостоящего оборудования и осуществляется в автоматизированном режиме продолжительностью не более 2-х часов.

1. Состав пенообразователя для тушения пожаров, содержащий сульфонат, стабилизатор пены и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот, а в качестве сульфоната используют алкилсульфонат фракции С 11 -С 17 при последующем соотношении компонентов, мас. %:
Алкилсульфонат фракции С 11 -С 17 - 26-30
Триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот - 40-44
Стабилизатор пены - 4,0-7,0
Вода - Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он в качестве стабилизатора пены содержит этиленгликоль. этиловый или изопропиловый спирт.

3. Способ получения состава по п. 1, включающий смешивание исходных компонентов, содержащих сульфонат, стабилизатор пены и воду, отличающийся тем, что в состав исходных компонентов дополнительно вводят триэтаноламиновые соли алкилбензолсульфокислот, в качестве сульфоната используют алкилсульфонат фракции C 11 -C 17 , смешивание компонентов проводят при непрерывном их перемешивании и температуре 30-35 o С, путем последовательного введения алкилсульфоната, триэтаноламиновых солей алкилбензолсульфокислот, воды, затем - стабилизатора пены, отстой полученного состава при комнатной температуре в течение не менее 10 мин, при этом исходные компоненты берут с избытком не более 2 мас. % от количества компонентов в готовом составе пенообразователя.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора пены используют этиленгликоль, этиловый или изопропиловый спирт.

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА

НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ.

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Foam Fire Extinguishing Concentrates.

General technical reQuirements and test methods

НПБ 304-2001

Дата введения 01.01.2002

Разработаны Федеральным государственным учреждением «Всероссийский ордена “Знак Почета” научно-исследовательский институт противопожарной обороны» (ФГУ ВНИИПО) МВД России (В.В. Пивоваров, С.Г. Цариченко, В.В. Пешков, И.Ф. Безродный, В.В. Наумов).

Внесены и подготовлены к утверждению отделом пожарной техники и вооружения Главного управления Государственной противопожарной службы (ГУГПС) МВД России.

Утверждены приказом ГУГПС МВД России от 3 декабря 2001 г. № 80.

Вводятся впервые.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы распространяются на пенообразователи, предназначенные для получения с помощью специальной аппаратуры воздушно-механической пены и водных растворов смачивателей, используемых для тушения пожаров.

1.2. Настоящие нормы устанавливают классификацию, основные показатели, требования безопасности, общие технические требования и методы испытаний пенообразователей.

1.3. Настоящие нормы распространяются на все виды испытаний пенообразователей, включая сертификационные.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ГОСТ Р 50588-93 Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний.

ГОСТ 4.99-83 СПКП. Пенообразователи для тушения пожаров. Номенклатура показателей.

ГОСТ 33-82 Нефтепродукты. Метод определения кинематической и расчет динамической вязкости.

ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб.

ГОСТ 18995.1-73 Продукты химические жидкие. Методы определения плотности.

ГОСТ 18995.5-73 Продукты химические органические. Методы определения температуры кристаллизации.

ГОСТ 22567.5-93 Средства моющие синтетические и вещества поверхностно-активные. Методы определения концентрации водородных ионов.

ГОСТ 2084-77 Бензины автомобильные. Технические условия.

ГОСТ 25828-83 Гептан нормальный эталонный. Технические условия.

ГОСТ 2603-79 Ацетон. Технические условия.

ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия.

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.

ГОСТ 1510-84 Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

ГОСТ 27331-87 Пожарная техника. Классификация пожаров.

ГОСТ Р 50595-93 Вещества поверхностно-активные. Методы определения биоразлагаемости в водной среде.

ГОСТ 4209-77 Магний хлористый 6-водный. Технические условия.

ТУ 6-09-5077-87 Кальций 2-водный. Технические условия.

Порядок применения пенообразователей для тушения пожаров: Инструкция. - М.: ВНИИПО МВД России, 1996. - 28 с.

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1. Водный раствор смачивателя - раствор пенообразователя, предназначенный для тушения пожаров твердых горючих материалов.

3.2. Воспламенение - начало пламенного горения под воздействием источника зажигания.

3.3. Время повторного воспламенения - время воспламенения 100 % поверхности горючей жидкости в модельном очаге от внесенного горящего тигля.

3.4. Время свободного горения - время с момента воспламенения горючей жидкости (твердого горючего материала) до момента начала подачи пены.

3.5. Время тушения - время с момента начала подачи пены до момента прекращения горения горючей жидкости (твердого горючего материала).

3.6. Газовая эмульсия - разбавленная дисперсия газа в жидкости.

3.7. Горение - экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся, по крайней мере, одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.

3.8. Жесткая подача пены низкой кратности - подача пены непосредственно на поверхность горящего нефтепродукта.

3.9. Зажигание - инициирование процесса горения.

3.10. Интенсивность подачи рабочего раствора - количество водного раствора пенообразователя, подаваемого в единицу времени на единицу поверхности горючей жидкости.

3.11. Кинематическая вязкость - мера сопротивления жидкости течению под действием гравитационных сил (ГОСТ 33).

3.12. Концентрация рабочего раствора пенообразователя - содержание пенообразователя в водном растворе для получения пены или раствора смачивателя, выраженное в процентах.

3.13. Кратность пены - безразмерная величина, равная отношению объемов пены и раствора, содержащегося в пене.

3.14. Минимальная температура применения пенообразователя - температура, при которой пенообразователь находится в жидком однородном состоянии, а кинематическая вязкость пенообразователя не превышает 200 мм 2 ×с -1 .

3.15. Мягкая подача пены низкой кратности - подача пены в борт резервуара (противня) с горящим нефтепродуктом.

3.16. Ньютоновская жидкость - жидкость, вязкость которой не зависит от касательного напряжения и градиента скорости (ГОСТ 33).

3.17. Неньютоновская (тиксотропная) жидкость - жидкость, вязкость которой зависит от касательного напряжения и градиента скорости (ГОСТ 33).

3.18. Огнетушащая воздушно-механическая пена - пена, получаемая с помощью специальной аппаратуры за счет эжекции или принудительной подачи воздуха или другого газа, предназначенная для тушения пожаров.

3.19. Партия пенообразователя - любое количество единовременно изготовленного пенообразователя, однородного по показателям качества, сопровождаемого одним документом о качестве.

3.20. Пенообразователь (пенный концентрат) для тушения пожаров - концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешении с водой рабочий раствор пенообразователя.

3.21. Пена - дисперсная система, состоящая из ячеек - пузырьков воздуха (газа), разделенных пленками жидкости, содержащей стабилизатор пены.

3.22. Питьевая вода - вода по ГОСТ 2874 (жесткость не более 7 мг-экв×л -1).

3.23. Показатель смачивающей способности - способность рабочего раствора пенообразователя смачивать твердые материалы (ГОСТ 4.99).

3.24. Пленкообразующий пенообразователь - пенообразователь, огнетушащая способность и устойчивость к повторному воспламенению которого определяется образованием на поверхности углеводородной горючей жидкости водной пленки.

3.25. Синерезис - процесс вытекания жидкой фазы пены из пленок и пенных каналов (каналов Гиббса-Плато) под действием силы тяжести.

3.26. Устойчивость пены - способность пены сохранять первоначальные свойства (ГОСТ 4.99).

4. КЛАССИФИКАЦИЯ

4.1. Пенообразователи в зависимости от химического состава (поверхностно-активной основы) подразделяются на:

Синтетические (с);

Фторсинтетические (фс);

Протеиновые (п);

Фторпротеиновые (фп).

4.2. Пенообразователи в зависимости от способности образовывать огнетушащую пену на стандартном пожарном оборудовании подразделяются на виды:

Пенообразователи для тушения пожаров пеной низкой кратности (кратность пены от 4 до 20);

Пенообразователи для тушения пожаров пеной средней кратности (кратность пены от 21 до 200);

Пенообразователи для тушения пожаров пеной высокой кратности (кратность пены более 200).

4.3. Пенообразователи в зависимости от применимости для тушения пожаров различных классов по ГОСТ 27331 подразделяются на:

Пенообразователи для тушения пожаров класса А;

Пенообразователи для тушения пожаров класса В.

4.4. Пенообразователи в зависимости от возможности использования воды с различным содержанием неорганических солей подразделяются на типы:

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием питьевой воды;

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием жесткой воды;

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием морской воды.

4.5. Пенообразователи в зависимости от способности разлагаться под действием микрофлоры водоемов и почв согласно ГОСТ Р 50595 подразделяются на:

Быстроразлагаемые;

Умеренноразлагаемые;

Медленноразлагаемые;

Чрезвычайно медленноразлагаемые.

4.6. Пенообразователи для тушения пожаров по совокупности показателей назначения подразделяются на классы:

1 - пленкообразующие пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены низкой кратности на поверхность и в слой нефтепродукта;

2 - пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей мягкой подачей пены низкой кратности;

3 - пенообразователи целевого назначения, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены средней кратности;

4 - пенообразователи общего назначения, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей пеной средней кратности и тушения пожаров твердых горючих материалов пеной низкой кратности и водным раствором смачивателя;

5 - пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены высокой кратности;

6 - пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей.

4.7. Пенообразователи должны иметь условное обозначение, в котором указываются:

Класс пенообразователя;

Вид пенообразователя;

Значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе;

Химическая природа пенообразователя.

4.8. Пенообразователи класса 1, 2, 3, 4, 5 и 6 в условном обозначении имеют индекс соответственно 1Н, 2Н, 3С, 4С, 5В и 6.

4.9. Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену средней и высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НСВ и 2НСВ.

4.10. Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену средней кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НС и 2НС.

4.11. Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НВ и 2НВ.

4.12. Пенообразователи класса 3, образующие огнетушащую пену высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс 3СВ.

4.13. При способности пенообразователя класса 6 образовывать огнетушащую пену низкой, средней и высокой кратности в его условном обозначении указывается соответствующий индекс Н, С, В. Отсутствие соответствующего индекса означает, что пенообразователь не рекомендуется использовать для тушения пожаров пеной данной кратности.

4.14. При рекомендациях производителя использовать пенообразователь класса 6 при тушении водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей с различной концентрацией в его условном обозначении указывается значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе при тушении водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей.

4.16. Пример условного обозначения пенообразователя:

		условное обозначение
пенообразователь ________________________ название пенообразователя		2 НСВ -
класс пенообразователя
вид пенообразователя
	жидкостей пеной низкой кратности
	предназначен для тушения пожаров горючих
	жидкостей пеной средней кратности
	предназначен для тушения пожаров горючих
	жидкостей пеной высокой кратности
значение концентрации пенообразователя
в рабочем растворе, %
химическая природа
пенообразователя

где С 0 - численное значение показателя (по пп. 2-9 таблицы 1), полученное в п. 8.1.3.1; С 1 - численное значение показателя (по пп. 2-9 таблицы 1), полученное после выдержки пенообразователя при повышенной и пониженной температурах.

8.1.4. После цикла нагрева и охлаждения по п. 8.1.3.2 образец пенообразователя при температуре (20 ±5) °С наливают в чистую сухую пробирку и через (2 ±1) ч в проходящем рассеянном свете визуально определяют наличие расслоения или осадка. Для определения объема осадка образец пенообразователя центрифугируют в течение (10 ±1) мин.

8.2. Определение кинематической вязкости пенообразователей, являющихся тиксотропными жидкостями

8.2.1. Метод основан на определении динамической вязкости при частоте вращения измерительного цилиндра 60 об×мин -1 и вычислении кинематической вязкости.

8.2.2. Оборудование и материалы - прибор типа Реотест-2.

Допускается использование аналогичных приборов.

8.2.3. Проведение измерений

Прибор Реотест-2 подключают к электрической цепи. Устанавливают измерительный цилиндр № 2 диаметром (37,60 ±0,05) мм, высотой (72,00 ±0,05) мм. При отключенном приборе, поворачивая регулятор прибора, устанавливают стрелку прибора на нулевую отметку. Наливают (30 ±1) мл пенообразователя с температурой (20 ±1) °С в наружный бачок внутренним диаметром (40,00 ±0,05) мм и присоединяют его к прибору с помощью специального зажима. Включают прибор Реотест-2 и устанавливают частоту вращения измерительного цилиндра (60 ±2) об×мин -1 . Через (60 ±10) с после установления требуемой частоты вращения цилиндра на измерительной шкале прибора фиксируют показание L - значение динамической вязкости, выраженное в условных значениях шкалы прибора. За результат измерения значения L принимают среднее арифметическое трех параллельных измерений, расхождение между которыми не превышает 5 %.

Динамическую вязкость пенообразователя h определяют по формуле

Рисунок 1. Генератор пены средней кратности по приложению 2 ГОСТ Р 50588:

1 - втулка; 2 - пакет сеток (диаметр проволоки по ГОСТ 3826 от 0,95 до 1,05 мм,

размер стороны ячейки в свету от 1,25 до 1,35 мм); 3 - корпус; 4 - распылитель;

5 - вставка; 6 - штуцер

Рисунок 2. Схема установки для определения кратности и устойчивости пены низкой кратности:

1 - пенный коллектор; 2 - емкость для сбора пены; 3 - фильтр; 4 - мерный цилиндр

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рисунок 3. Схема установки для определения кратности и устойчивости пены высокой кратности:

1 - пеногенератор; 2 - емкость для сбора пены; 3 - секундомер; 4 - весы

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рисунок 4. Схема установки для определения времени тушения горючей жидкости при подаче пены низкой кратности в борт противня:

1 - емкость с пенообразователем; 2 - насосная установка; 3 - пенный ствол;

4 - противень с горючей жидкостью; 5 - экран для сбора пены

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рисунок 5. Схема установки для определения времени тушения горючей жидкости пеной высокой кратности:

1 - экран; 2 - противень с горючей жидкостью; 3 - пеногенератор

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Рисунок 6. Генератор пены средней кратности по п. 5.4 ГОСТ Р 50588:

1 - корпус; 2 - пакет сеток; 3 - распылитель

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рисунок 7. Схема установки для определения времени тушения горючей жидкости при подаче пены низкой кратности под слой нефтепродукта:

1 - резервуар; 2 - стакан; 3 - пенопровод; 4 - генератор пены; 5 - манометр;

6 - емкость для раствора пенообразователя; 7 - вентиль; 8 - насосная установка

1. Область применения

3. Термины и определения

4. Классификация

5. Общие технические требования

6. Требования безопасности

7. Правила приемки

8. Методы испытаний

9. Комплект поставки

10. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Дата проверки документа редакцией сайта: 27-10-2015

НПБ 304-01
Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний.

Демонстрационный фрагмент текста:

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Foam Fire Extinguishing Concentrates. General technical reQuirements and test methods

Разработаны Федеральным государственным учреждением “Всероссийский ордена “Знак Почета” научно-исследовательский институт противопожарной обороны” (ФГУ ВНИИПО) МВД России (В.В. Пивоваров, С.Г. Цариченко, В.В. Пешков, И.Ф. Безродный, В.В. Наумов).

Внесены и подготовлены к утверждению отделом пожарной техники и вооружения Главного управления Государственной противопожарной службы (ГУГПС) МВД России.

Утверждены приказом ГУГПС МВД России от 3 декабря 2001 г. № 80.

Дата введения в действие 1 января 2002 г.

Вводятся впервые.

Настоящий нормативный документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован или распространен в качестве официального издания без разрешения ГУГПС МЧС России.

1. Область применения

3. Термины и определения

4. Классификация

5. Общие технические требования

6. Требования безопасности

7. Правила приемки

8. Методы испытаний

9. Комплект поставки

10. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение Приложение 1

Приложение 2 Приложение 3 Приложение 4 Приложение 5 Приложение 6 Приложение 7

Приложение 8

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы распространяются на пенообразователи, предназначенные для получения с помощью специальной аппаратуры воздушно-механической пены и водных растворов смачивателей, используемых для тушения пожаров.

1.2. Настоящие нормы устанавливают классификацию, основные показатели, требования безопасности, общие технические требования и методы испытаний пенообразователей.

1.3. Настоящие нормы распространяются на все виды испытаний пенообразователей, включая сертификационные.

ГОСТ Р 50588-93 Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний.

ГОСТ 4.99-83 СПКП. Пенообразователи для тушения пожаров. Номенклатура показателей.

ГОСТ 33-82 Нефтепродукты. Метод определения кинематической и расчет динамической вязкости.

ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб.

ГОСТ 18995.1-73 Продукты химические жидкие. Методы определения плотности.

ГОСТ 18995.5-73 Продукты химические органические. Методы определения температуры кристаллизации.

ГОСТ 22567.5-93 Средства моющие синтетические и вещества поверхностно-активные. Методы определения концентрации водородных ионов.

ГОСТ 2084-77 Бензины автомобильные. Технические условия.

ГОСТ 25828-83 Гептан нормальный эталонный. Технические условия.

ГОСТ 2603-79 Ацетон. Технические условия.

ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия.

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.

ГОСТ 1510-84 Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

ГОСТ 27331-87 Пожарная техника. Классификация пожаров.

ГОСТ Р 50595-93 Вещества поверхностно-активные. Методы определения биоразлагаемости в водной среде.

ГОСТ 4209-77 Магний хлористый 6-водный. Технические условия.

ТУ 6-09-5077-87 Кальций 2-водный. Технические условия.

Порядок применения пенообразователей для тушения пожаров: Инструкция. - М.: ВНИИПО МВД России, 1996. -28 с.

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1. Водный раствор смачивателя - раствор пенообразователя, предназначенный для тушения пожаров твердых горючих материалов.

3.2. Воспламенение - начало пламенного горения под воздействием источника зажигания.

3.3. Время повторного воспламенения - время воспламенения 100% поверхности горючей жидкости в модельном очаге от внесенного горящего тигля.

3.4. Время свободного горения - время с момента воспламенения горючей жидкости (твердого горючего материала) до момента начала подачи пены.

3.5. Время тушения - время с момента начала подачи пены до момента прекращения горения горючей жидкости (твердого горючего материала).

3.6. Газовая эмульсия - разбавленная дисперсия газа в жидкости.

3.7. Горение - экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся, по крайней мере, одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.

3.8. Жесткая подача пены низкой кратности - подача пены непосредственно на поверхность горящего нефтепродукта.

3.9. Зажигание - инициирование процесса горения.

3.10. Интенсивность подачи рабочего раствора - количество водного раствора пенообразователя, подаваемого в единицу времени на единицу поверхности горючей жидкости.

3.11. Кинематическая вязкость - мера сопротивления жидкости течению под действием гравитационных сил (ГОСТ 33).

3.12. Концентрация рабочего раствора пенообразователя - содержание пенообразователя в водном растворе для получения пены или раствора смачивателя, выраженное в процентах.

3.13. Кратность пены - безразмерная величина, равная отношению объемов пены и раствора, содержащегося в пене.

3.14. Минимальная температура применения пенообразователя - температура, при которой пенообразователь находится в жидком однородном состоянии, а кинематическая вязкость пенообразователя не превышает 200 мм 2 Чс" 1 .

3.15. Мягкая подача пены низкой кратности - подача пены в борт резервуара (противня) с горящим нефтепродуктом.

3.16. Ньютоновская жидкость - жидкость, вязкость которой не зависит от касательного напряжения и градиента скорости (ГОСТ 33).

3.17. Неньютоновская (тиксотропная) жидкость - жидкость, вязкость которой зависит от касательного напряжения и градиента скорости (ГОСТ 33).

3.18. Огнетушащая воздушно-механическая пена - пена, получаемая с помощью специальной аппаратуры за счет эжекции или принудительной подачи воздуха или другого газа, предназначенная для тушения пожаров.

3.19. Партия пенообразователя - любое количество единовременно изготовленного пенообразователя, однородного по показателям качества, сопровождаемого одним документом о качестве.

3.20. Пенообразователь (пенный концентрат) для тушения пожаров - концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешении с водой рабочий раствор пенообразователя.

3.21. Пена - дисперсная система, состоящая из ячеек - пузырьков воздуха (газа), разделенных пленками жидкости, содержащей стабилизатор пены.

3.22. Питьевая вода - вода по ГОСТ 2874 (жесткость не более 7 мг-эквЧл" 1).

3.23. Показатель смачивающей способности - способность рабочего раствора пенообразователя смачивать твердые материалы (ГОСТ 4.99).

3.24. Пленкообразующий пенообразователь - пенообразователь, огнетушащая способность и устойчивость к повторному воспламенению которого определяется образованием на поверхности углеводородной горючей жидкости водной пленки.

3.25. Синерезис - процесс вытекания жидкой фазы пены из пленок и пенных каналов (каналов Гиббса-Плато) под действием силы тяжести.

3.26. Устойчивость пены - способность пены сохранять первоначальные свойства (ГОСТ 4.99).

4. КЛАССИФИКАЦИЯ

4.1. Пенообразователи в зависимости от химического состава (поверхностно-активной основы) подразделяются на:

Синтетические (с),

Фторсинтетические (фс),

Протеиновые (п),

Фторпротеиновые (фп).

4.2. Пенообразователи в зависимости от способности образовывать огнетушащую пену на стандартном пожарном оборудовании подразделяются на виды:

Пенообразователи для тушения пожаров пеной низкой кратности (кратность пены от 4 до 20),

Пенообразователи для тушения пожаров пеной средней кратности (кратность пены от 21 до 200),

Пенообразователи для тушения пожаров пеной высокой кратности (кратность пены более 200).

4.3. Пенообразователи в зависимости от применимости для тушения пожаров различных классов по ГОСТ 27331 подразделяются на:

Пенообразователи для тушения пожаров класса А,

Пенообразователи для тушения пожаров класса В.

4.4. Пенообразователи в зависимости от возможности использования воды с различным содержанием неорганических солей подразделяются на типы:

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием питьевой воды,

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием жесткой воды,

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием морской воды.

4.5. Пенообразователи в зависимости от способности разлагаться под действием микрофлоры водоемов и почв согласно ГОСТ Р 50595 подразделяются на:

Быстроразлагаемые,

Умеренноразлагаемые,

Медленноразлагаемые,

Чрезвычайно медленноразлагаемые.

4.6. Пенообразователи для тушения пожаров по совокупности показателей назначения подразделяются на классы:

1 - пленкообразующие пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены низкой кратности на поверхность и в слой нефтепродукта,

2 - пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей мягкой подачей пены низкой кратности,

3 - пенообразователи целевого назначения, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены средней кратности,

4 - пенообразователи общего назначения, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей пеной средней кратности и тушения пожаров твердых горючих материалов пеной низкой кратности и водным раствором смачивателя,

5 - пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены высокой кратности,

6 - пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей.

4.7. Пенообразователи должны иметь условное обозначение, в котором указываются:

Класс пенообразователя,

Вид пенообразователя,

Значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе,

Химическая природа пенообразователя.

4.8. Пенообразователи класса 1, 2, 3, 4, 5 и 6 в условном обозначении имеют индекс соответственно 1Н, 2Н, ЗС, 4С, 5В и 6.

4.9. Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену средней и высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НСВ и 2НСВ.

4.10. Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену средней кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1 НС и 2НС.

4.11. Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НВ и 2НВ.

4.12. Пенообразователи класса 3, образующие огнетушащую пену высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс ЗСВ.

4.13. При способности пенообразователя класса 6 образовывать огнетушащую пену низкой, средней и высокой кратности в его условном обозначении указывается соответствующий индекс Н, С, В. Отсутствие соответствующего индекса означает, что пенообразователь не рекомендуется использовать для тушения пожаров пеной данной кратности.

4.14. При рекомендациях производителя использовать пенообразователь класса 6 при тушении водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей с различной концентрацией в его условном обозначении указывается значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе при тушении водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей.

4.16. Пример условного обозначения пенообразователя:

условное обозначение пенообразователь 2 НСВ - бфс

класс пенообразователя

вид пенообразователя | предназначен для тушения

название пенообразователя

5. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

5.1. Основные показатели качества пенообразователей в зависимости от класса и вида пенообразователя должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.

Основные показатели качества пенообразователей

Таблица 1

Наименование показателя

По ГОСТ Р 50588 и п. 8.1.3

2. Плотность при 20 ° С, кгЧм" 3

По ГОСТ 18995.1

По ГОСТ 33 и п. 8.2 настоящих норм

настоящих

5. Температура застывания, ° С

По ГОСТ 18995.5

настоящих

7. Показатель смачивающей способности, с не более,

По ГОСТ Р 50588

8. Кратность пены, не менее:

Средняя

Значение показателя для пенообразователей класса						Методика испытаний
1. Внешний вид	Однородная жидкость без осадка и расслоения
3. Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм 2 Ч с" 1 , не более
4. Водородный показатель (pH) при 20 ° С
6. Минимальная температура применения, ° С
						настоящих

9. Устойчивость пены низкой, средней и высокой кратности, с, не менее

настоящих

10. Время тушения н-гептана (бензина), с, не более:

Пеной низкой кратности, подаваемой в центр модельного очага при интенсивности подачи (0,042 + 0,002) дм^м^Ч с" 1

настоящих

Пеной низкой кратности, подаваемой в борт модельного очага при интенсивности подачи (0,042 ± 0,002) дм^Ч м" 2 Ч с -1

настоящих

(0,032 + 0,002) цмЧ м‘ 2 Ч с" 1

Пеной средней кратности при интенсивности подачи

(0,042 ± 0,002) дм^Ч м" 2 Ч с" 1

Пеной высокой кратности при интенсивности подачи

(0,059 + 0,002) дм 3 Ч м" 2 Ч с -1

настоящих

11. Время повторного воспламенения н-гептана (бензина) в модельном очаге при тушении, с, не менее:

настоящих

настоящих

Пеной средней кратности с интенсивностью подачи (0,032 ± 0,002) дм 3 Чм" 2 Чс" 1

По п. 5.5 ГОСТ Р 50588

12. Время тушения ацетона, с, не более:

Пеной низкой кратности при интенсивности подачи

(0,110 ±0,002) дм 3 Чм" 2 Чс" 1

Пеной средней кратности при интенсивности подачи

(0,080 ± 0,002) дм^м^Чс -1

13. Время повторного воспламенения ацетона в модельном

очаге при тушении пеной низкой кратности при интенсивности подачи (0,110 ± 0,002) дм 3 Чм" 2 Чс" 1 , с, не менее

14. Время тушения н-гептана (бензина по ГОСТ 2084) подачей пены низкой кратности в слой горючей жидкости при интенсивности подачи

Высокая
						По п. 5.5 ГОСТ Р 50588
Пеной низкой кратности, подаваемой на поверхность горючей жидкости
Пеной низкой кратности, подаваемой в борт противня
						настоящих
						настоящих

Специфика пен, используемых для тушения пожаров, заключается в первую очередь в способе их получения – образовании пены на сетках или тонких перфорированных листах. Формирование пенной структуры этим способом происходит за доли секунды, и здесь определяющими являются свойства смачивающих пленок на металлической поверхности и свободных пленок в процессе их быстрой деформации и контактного взаимодействия.

Состав пены для тушения пожаров

Важнейшим показателем, характерным для процесса образования противопожарной пены, является наличие предельного давления, под которым водный раствор подается в . При достижении предельного давления раствора (как правило, это 5-6 атм.) происходит «срыв» процесса пенообразования и вместо пены из генератора раздельно выходят распыленный раствор и воздух. Существует критическая скорость формирования пены, превышение которой вызывает сбой процесса. Водный раствор пенообразователя должен содержать вещества, которые обеспечивают стабильность процесса пенообразования и устойчивость пены в процессе тушения пламени.

Второй характерной особенностью противопожарной пены является ее контактная устойчивость на поверхности горючих жидкостей и химических соединений, определяющая эффективность процесса тушения и способность предотвращения повторного возгорания жидкости. Сочетание специфического способа образования пены с возможностью подбора состава пенообразующей композиции позволяет ставить вопрос о направленном регулировании физико-химических свойств пены как путем изменения режима образования пены, так и варьированием рецептуры пенообразователя.

Связующим звеном при анализе процесса образования пены на сетках, механизма стабилизации и контактного разрушения пены являются электроповерхностные свойства границы раздела «углеводород – раствор ПАВ – воздух».

Для пены и системы «пена – жидкость» их значение оказалось важным практически на всех этапах существования:

• при образовании пены на сетках – в дополнительной стабилизации смачивающих и деформируемых пленок за счет возбуждения электроосмотического противотока и электростатической компоненты расклинивающего давления;
• при обезвоживании пены – в снижении скорости утончения пенной пленки и в снижении темпов нарастания капиллярного давления пенных каналов при движении пены в вертикальных трубопроводах;
• при движении и деформации пены – в снижении величины динамической компоненты капиллярного давления каналов Плато-Гиббса;
• при контактном разрушении – в обеспечении изоэлектрического состояния частиц полимера в процессе формирования разделительной пленки на границе пены с органическим растворителем; в снижении электрокинетического потенциала границы «раствор – воздух» при образовании смешанного раствора в пенных каналах при контакте пены с растворителем;
• в электрическом поле – в возбуждении электроосмотического переноса жидкости и экранировании ионами двойного электрического слоя границы «раствор – воздух» внешнего высокочастотного электрического поля.

Основная трудность при изучении пены заключается в невозможности создания ее эталонного образца, поэтому важной стороной работы является создание устройств и методов измерения физико-химических параметров пены и обеспечения контролируемых и воспроизводимых условий ее получения.

Комплекс экспериментальных исследований и теоретических обобщений процесса образования пены, принципы регулирования свойств пены с различными газами-наполнителями, обеспечение контактной устойчивости пены к полярным жидкостям и способы ее «модифицирования» в сочетании с методологией определения электроповерхностных свойств пены и пленок проверены при создании новых пенообразователей и способов тушения нефти и нефтепродуктов.

Огнетушащая эффективность пены определяется комплексом физико-химических параметров. Причем в зависимости от назначения важнейшими свойствами пены могут быть такие, как изолирующая способность, термическая устойчивость, вязкость, предельное сдвиговое напряжение, кратность, самопроизвольное растекание, пленкообразующее действие и т.д. Обеспечение этих свойств осуществляется путем выбора состава пенообразующего раствора и способа получения пены.

Что такое пенообразователь и его применение в пожаротушении

Термин «пенообразователь» относится к концентрированному водному раствору, на основе которого получают рабочий раствор пенообразователя, а не к устройству, с помощью которого получают пену. Такие устройства называют генераторами пены или пеногенераторами. Существуют пеногенераторы различных типов, например эжекционного типа, с принудительной подачей воздуха, барботажные и т.д.

По мере развития промышленности возникали новые требования к качеству пены, что вело к синхронному совершенствованию состава пенообразователя и созданию новых конструкций пеногенераторов.

В настоящее время трудно определить авторство на конкретные виды генераторов пены, поскольку приблизительно одинаковые конструкции производятся различными компаниями в Европе и в Америке. При анализе литературы, включая материалы рекламного характера, авторы книги указывали авторство изделия, если находили его в патентном описании компании.

Составы пенообразователей, как правило, не раскрываются фирмами-производителями, поэтому бывает трудно отнести их к определенному классу. В связи с этим авторы книги не могут нести ответственность за информацию, предоставляемую компаниями-производителями.

Свойство, качество и эффективность пенообразователей тесно связаны с названием фирм, которые организовали их производство. С течением времени различные фирмы – производители пенообразователей, появлявшиеся на рынке пожарной техники, распадались или меняли название.

К началу 2000 года ряд известных в области противопожарной техники компаний объединились в рамках нескольких концернов, таких как «Тайко», «Кидде», «Вильяме», а такая известная компания, как «ЗМ», покинула рынок пенообразователей для пожаротушения.

Применяемые для пожаротушения пенообразователи, называемые еще пенными концентратами, представляют собой концентрированные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ). Для получения пенообразующего раствора исходный пенный концентрат – пенообразователь разбавляют на 94-99 % водой так, чтобы содержание пенообразователя в рабочем растворе составляло не более 6 % об.

Концентрация рабочего раствора зависит от типа пенообразователя. Например, пенообразователь ПО-ЗАИ (Ива) применяется в 3 %-ной концентрации, а ПО-1Д – в 6 %-ной. Такое различие связано с природой ПАВ, на основе которых изготовлены эти пенообразователи.

Природа молекул ПАВ определяет возможность образования пены высокой кратности, необходимой для тушения пожаров в трюмах кораблей и складских помещениях.

Пенообразователи (пенные концентраты) представляют собой многокомпонентные водные растворы, в состав которых входят один или несколько видов поверхностно-активных веществ; добавки, обеспечивающие термическую и гидростатическую устойчивость пены, низкую температуру замерзания пенного концентрата; ингибиторы коррозии и вещества, обеспечивающие совместимость перечисленных выше компонентов.

Химическое строение и состав молекул ПАВ определяют характер взаимодействия пены с горючей жидкостью, что в итоге отразится на «загрязнении» (сорбции) пены горючим, на самопроизвольном растекании пены и водного раствора по углеводородам и на обеспечении контактной устойчивости пены на полярных жидкостях, таких как низкомолекулярные спирты.

Для получения пены средней кратности на генераторах эжекционного типа используются пенообразователи на углеводородной поверхностно-активной основе. Эти вещества обеспечивают высокую пенообразующую способность водного раствора, но пены на их основе обладают низкой термической устойчивостью и смешиваются с нефтью и нефтепродуктами при погружении в топливо. Пены низкой кратности на основе углеводородных ПАВ практически не применяются для тушения пожаров углеводородов, поскольку они хорошо смешиваются с нефтепродуктами и утрачивают изолирующие свойства.

Низкократные пены, полученные на основе пенообразователей с фторированными ПАВ, обладают особыми свойствами, которые обусловлены сверхнизким поверхностным натяжением рабочих растворов этих веществ. Этот эффект позволяет предотвратить смешение пены с горючим и обеспечить образование и самопроизвольное растекание водного раствора из пены по поверхности нефтепродукта в виде тонкой водной пленки.

По природе поверхностно-активной основы пенообразователи делятся на протеиновые (фторпротеиновые) и синтетические (фторсинтетические).

Отечественный ГОСТ разделяет пенообразователи на составы общего и специального назначения, причем «общего» означает широкую доступность пенообразователя по стоимости. Пенообразователи специального назначения используются для тушения полярных горючих жидкостей, таких как ацетон или этиловый спирт.

Производившиеся в период 70-90-х годов прошлого столетия отечественные пенообразователи, такие как ПО-1, ПО-1Д и ПО-6К, относились к категории биологически жестких, поэтому их производство прекращено. Биологически мягкие углеводородные пенообразователи типа ПО-ЗА (ПО-ЗАИ), ПО-ЗНП, «Сампо», ТЭАС (ПО-6ТС) и их аналоги выпускаются в небольших количествах. Как показала практика, они недостаточно эффективны при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах.

Наиболее эффективными в этом плане являются пенообразователи на основе фторсинтетических ПАВ, пена на основе которых способна формировать водные пленки, самопроизвольно растекающиеся по нефти и нефтепродуктам. Эти пенообразователи получили общее название – водные пленкообразующие. К этой группе пенообразователей относятся отечественные составы «Подслойный» и «Мультипена» (г. Новороссийск).

Характеристика популярных пенообразователей

Требования к пенообразователям

К фторсодержащим пенообразователям, которые используются в системе подслойного тушения пожаров, предъявляются дополнительные требования:

• Поверхностное натяжение рабочего раствора пенообразователя при 20 °С не выше 17,3 мН/м.
• Межфазное поверхностное натяжение на границе с гептаном при 20 °С не менее 2,5 мН/м.
• Сумма поверхностного и межфазного натяжений при 20 °С не более 19,8 мН/м.

Пенообразующая способность таких пенообразователей не должна зависеть от жесткости воды, использованной для приготовления рабочего раствора.

Поверхностно активные вещества пенообразователей для тушения пожаров

Пены получают из водных растворов поверхностно-активных веществ. Основное отличительное свойство этих веществ заключается в их способности самопроизвольно концентрироваться, адсорбироваться на границе раздела фаз «вода – воздух» и «вода – углеводороды».

Характерной особенностью ПАВ-пенообразователей является их способность к образованию мицелл, в которых ПАВ аккумулируются, если их концентрация превысила критическое значение, называемое критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). При появлении свободной поверхности, например при пенообразовании, молекулы ПАВ из мицелл поступают на поверхность пенных пленок. Вновь образованная поверхность пленок будет стабильной до тех пор, пока запас молекул в мицеллах не исчерпается.

ПАВ – это, как правило, вещества, синтезированные на белковой или синтетической основе, например на базе углеводородов или фторуглеродов, путем присоединения к ним гидрофильной группы, повышающей их растворимость в воде.

ПАВ снижают поверхностное натяжение воды на границе с воздухом и этим обеспечивают эластичность водных пленок в течение всего времени существования. Снижение поверхностного натяжения воды молекулами ПАВ достигается за счет их самопроизвольного концентрирования на поверхности. Причем молекулы ПАВ ориентируются углеводородными гидрофобными концами к воздуху, а полярным гидрофильным – к воде. Поэтому, если подойти сверху, поверхность водного раствора ПАВ представляется как углеводородная, а поверхностное натяжение углеводородов намного ниже, чем воды. В результате адсорбции поверхностное натяжение воды оказывается заметно пониженным при растворении в ней даже очень небольшого количества ПАВ.

Склонность молекул ПАВ к адсорбции объясняется их дифильным строением, т.е. в одной молекуле имеются две части, которые резко различаются по растворимости в воде: гидрофобная часть – это углеводородная цепочка и гидрофильная часть, представляющая собой солевой остаток кислоты. Такое химическое строение характерно для веществ, относящихся к группе анионных ПАВ. Другие виды ПАВ также содержат гидрофильную и гидрофобную части, но их химическое строение иное.

При растворении в воде молекулы ПАВ вытесняются из раствора на поверхность из-за плохой совместимости гидрофобной части молекул с водой. По мере увеличения концентрации и достижения некоторой предельной величины молекулы ПАВ образуют ассоциаты, называемые мицеллами, в которых гидрофильные части молекул обращены наружу, а гидрофобные – внутрь. Мицеллярные растворы являются термодинамически устойчивыми коллоидными системами. Концентрация ПАВ, при которой начинается образование мицелл, называется критической концентрацией мицеллообразования.

В зависимости от знака заряда, который приобретает поверхность при адсорбции молекул, все поверхностно-активные вещества разделяются на четыре группы:

• анионные, придающие поверхности отрицательный заряд;
• катионные, заряжающие поверхность положительно;
• неионогенные, практически не влияющие на заряд поверхности;
• амфолитные, заряжающие поверхность в зависимости от кислотности среды (рН) положительно – в кислой среде или отрицательно – в щелочной.

Такое поведение ПАВ зависит от характера диссоциации молекул. Так, анионные ПАВ диссоциируют с образованием поверхностно-активного аниона, а катионные образуют поверхностно-активный катион.

Примеры:

• анионное ПАВ – натриевая соль карбоновой кислоты;
• катионное ПАВ – четвертичная аммонийная соль;
• амфолитное ПАВ – карбоксибетаин;
• неионогенное ПАВ – оксиэтилированный бутилфенол.

Величина адсорбции молекул ПАВ на границе «раствор – воздух» определяется на основании анализа зависимости поверхностного натяжения водного раствора от концентрации ПАВ.

Предполагается, что стабильной является пенная пленка, поверхность которой покрыта плотным монослоем молекул ПАВ, поэтому максимальная поверхность, которую может стабилизировать пенообразователь, определяется концентрацией ПАВ, величиной ККМ и величиной адсорбции молекул в плотном монослое на границе раздела фаз.

Классификация пенообразователей и пен

Пенообразователи и пены различаются по назначению, по структуре, по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования:

по природе основного поверхностно-активного вещества:

• протеиновые (белковые);
• синтетические углеводородные;
• фторсодержащие.

по способу образования:

• химические (конденсационные);
• воздушно-механические;
• барботажные;
• струйные. по назначению:
• общего назначения;
• целевого назначения;
• пленкообразующие.

Пены классифицируются следующим образом:

по структуре:

• высокодисперсные;
• грубодисперсные.

по кратности:

• низкократные, пеноэмульсии;
• средней кратности;
• высокократные.