Tiến hành phân tích thời gian khuấy và tốc độ khuấy trên quy mô phòng thí nghiệm. Cân các chất có khối lượng như sau: 1600 g Nước, 520 g DCF, 1255 g APG, 750 g LHSB, 375 g NPE, 50 g HEC, 75 g Ure, 125 g Glyxerin, 250 g Butyldiglycol. Phối trộn các chất theo thứ tự Nước; DCF; LHSB; NPE; APG; Butyldiglycol; Glyxerin; HEC; Urê tương ứng với thứ tự 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 thành 5000 g dung dịch ~ 5 lít hỗn hợp, tiến hành khuấy tới khi hệ đồng nhất, đo và ghi lại thời gian khuấy trộn. Lấy chất tạo bọt thu được pha trộn với nước ngọt để tạo thành dung dịch tạo bọt tạo màng nước và tiến hành đo các thông số như: thời gian bán hủy, sức căng bề mặt. Kết quả thu được trong bảng 3.31:
Bảng 3.31. Kết quả phân tích thời gian khuấy và tốc độ khuấy
TT Tốc độ khuấy (V/ph) Thời gian khuấy (Phút) Độ đồng nhất của dung dịch Thời gian bán hủy (phút:giây) Sức căng bề mặt (mN/m) 1 50 360 Đồng nhất 5:48 17,2 2 100 179 Đồng nhất 5:41 17,1 3 150 86 Đồng nhất 5:39 17,0 4 180 40 Đồng nhất 5:45 16,8 5 200 41 Đồng nhất 5:41 17,1
Theo kết quả phân tích tốc độ khuấy, khi tốc độ khuấy tăng thì thời gian khuấy giảm, khi tốc độ tăng đến 200 vòng/phút thì thời gian khuấy không giảm, để đảm bảo sự ổn định cho thiết bị và tiết kiệm năng lượng tiêu hao trong quá trình chế tạo luận văn lựa chọn thời gian khuấy là 40 phút, tốc độ khuấy là 180 vòng/phút để chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước.
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đối với chất tạo bọt tạo màng nước 3 %
3.4.2. Lập công thức phân tích chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 3 %
Từ các kết quả phân tích tối ưu các thành phần, công thức chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 3 % được lập như sau:
STT Thành phần Nồng độ (%) 1 DCF 10,4 2 APG 25,1 3 LHSB 15 4 NPE 7,5 5 HEC 1,0 6 Ure 1,5 7 Glycerin 2,5 8 Butyl diglycol 5,0 9 Nước 32
Sử dụng các công thức chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước để phân tích các mẫu bọt để kiểm tra các thông số kỹ thuật chính của công thức. Kết quả phân tích thu được trong bảng 3.32:
Bảng 3.32. Kết quả phân tích thông số kỹ thuật chính của chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước
STT Chỉ tiêu Nồng độ 3 %
Lần 1 Lần 2 Lần 3
1 Độ nở (lần) 5,5 5,6 5,6
2 Thời gian bán hủy (phút:giây) 4:52 4:58 4:48
3 pH 7,0 6,9 6,9
4 Khối lượng riêng ở 250C (g/cm3) 1,042 1,045 1,044 5 Hiệu quả dập cháy (giây) 279 266 276 6 Mức chống cháy lại (giây) 392 367 387
Các kết quả kiểm tra thông số kỹ thuật chính của công thức chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 3 % đều đạt yêu cầu cả về kỹ thuật và hiệu quả dập cháy theo TCVN 7278 – 1 : 2003.
KẾT LUẬN
Dựa trên những kết quả đã phân tích được, tôi rút ra một số kết luận như sau: 1. Đã phân tích được hệ các chất hoạt động bề mặt có sự tương hợp tốt và bền
nhiệt bao gồm: chất hoạt động bề mặt flo hóa là DuPont™ Capstone® fluorosurfactant 1440 (DCF), các chất hoạt động bề mặt hydrocacbon là Alkyl polyglucosides (APG), Nonylphenol ethoxylates (NPE), Lauryl hydoxysulfo betaine (LHSB). Trong đó hệ có khả năng tương hợp tốt và bền nhiệt là hệ chứa 4 chất hoạt động bề mặt với tỉ lệ DCF : APG : LHSB : NPE là 1 : 3 : 2 : 1 về khối lượng.
2. Đã tối ưu hóa được hệ chất hoạt động bề mặt bền nhiệt với nồng độ các chất lần lượt là DCF = 104 g/kg; LHSB = 150 g/kg; NPE = 75 g/kg; APG = 251 g/kg. Ở nồng độ tối ưu của chất hoạt động bề mặt, sức căng bề mặt của hệ đạt giá trị tối thiểu là 17,06 mN/m.
3. Đã phân tích, xây dựng được hệ chất hoạt động bề mặt bền nhiệt ứng dụng cho việc chế tạo hệ dung dịch chữa cháy tạo bọt tạo màng nước 3 % có độ nở thấp với thời gian khuấy 40 phút, tốc độ khuấy 180 V/ph.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đặng Từng, Đào Quốc Hợp, Đắc Phong, Giáo trình Lý thuyết quá trình cháy, Tr 7, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004.
2. T. Briggs. Foams for firefighting. in Foams: Theory, Measurements, and Applications, R.K. Prud’homme and S.A. Khan, Surfactant Science Series 57, Marcel Dekker, New York, 1996.
3. J.L. Bryan, Fire Suppression and Detection Systems, 2nd edn, Macmillan, New York, 1982.
4. R. Karthikeyan, S. Balaji and P.K. Sehgal, Industrial applications of keratins: a review. J. Sci. Ind. Res. , 2007, 66, 710–715.
5. Daizo Kubo, Yasuyoshi Fukuda, Protein foam fire-extinguishing chemical and an aqueous foam solution, US 6495056B2, 2002.
6. Fire testing a new fluorine-
free AFFF based on a novel class of environmentally sound high performance siloxane surfactants, Fire safety science, 2014, 11, 1261-1270.
7. J. R. Lugar, R. O. Foernsler, H. W. Carhart, et al., Fifth Quadripartite Conference IEP ABCA-7, Dunfermline, October, 1978.
8. Hà Văn Vân, Nghiên cứu chế tạo chất tạo bọt chữa cháy xăng dầu độ nở thấp, Đề tài NCKH cấp Bộ Công an, 2013.
9. D.J. Gardner, Application of the Lifshitz-van Der Waals acid-base approach to determine wood surface tension components, Wood and Fiber Science, 1996, 28, 422–428.
10. US Department of Agriculture Forest Service, Specification 5100-307a, Specification for Fire Suppressant Foam for Wildland Firefighting (Class A Foam), June 1, 2007.
11. Hideo Ohtani, Yusuke Koshba, Fire extinguishing agent and fire extinguishing method, US Patent, US 9782616 B2, 2017.
12. R.J. Farn, Chemistry and Technology of Surfactants. Blackwell Publishing, Oxford, 2006.
13. R.A Falk, Perfluoralkyl anion/perfluoroalkyl cation ion pair complexes. US patent 4,420,434, December 13, 1983.
14. L.B. Smolka and A. Belmonte, Charge screening effects on filament dynamics in xanthan gum solutions. J. Non-Newtonian Fluid Mech., 137: 103, 2006.
15. K.P. Clark and R.A. Falk, Polysaccharide/perfluoroalkyl complexes. US patent 4,859,349, August 22, 1989.
16. J.L. Scheffey and C.P. Hanauska, Status Report on Environmental Concerns Related to Aqueous Film Forming Foam (AFFF), Hughes Associates, Inc., 2002. 17. T. Cortina and S. Korzeniowski. AFFF industry in position to exceed
environmental goals, Asia Pacific Fire, July, 2008.
18. Tim Coope, Kenneth Moloy, Allison Yake, Viacheslava Petrov, Charles Taylor, Ming Hung, Sheng Peng, Fluorinated sulfamido amphoteric surfactants, Journal of Fluorine Chemistry, 161, 2014, 41–50.
19. Tiêu chuẩn TCVN 7278-1 : 2003 (ISO 7203 - 3 :1999), Chất chữa cháy - Chất tạo bọt chữa cháy - Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật đối với chất tạo bọt chữa cháy độ nở thấp dùng phun lên bề mặt chất lỏng cháy không hòa tan được với nước. 20. Tiêu chuẩn TCVN 7278-2 : 2003 (ISO 7203- 2 :1995), Chất chữa cháy - Chất tạo
bọt chữa cháy - Phần 2: Yêu cầu kỹ thuật đối với chất tạo bọt chữa cháy độ nở trung bình và cao dùng phun lên bề mặt chất lỏng cháy không hòa tan được với nước.
21. Tiêu chuẩn TCVN 7278-3: 2003 (ISO 7203 - 3 :1999), Chất chữa cháy - Chất tạo foam chữa cháy - Phần 3: Yêu cầu kỹ thuật đối với chất tạo bọt chữa cháy độ nở thấp dùng phun lên bề mặt chất lỏng cháy hòa tan được với nước.
22. LASTFIRE, http://www.lastfire.co.uk, 2011.
23. K.P. Clark, M. Jacobson and C.H. Jho, Compositions for polar solvent fire fighting containing perfluoroalkyl terminated co-oligomer concentrates and polysaccharides, US patent 5,218,021, June 8, 1993.
24. L.R. DiMaio and P.J. Chiesa, Foam concentrate, US patent 5,225,095, July 6,
1993.
25. G. Garcia and P. Durual, Alcohol resistant film-forming fluoroprotein foam concentrates. US patent 5,824,238, October 20, 1998.
26. Dennis P. Nolan , Chapter 19 – Methods of Fire Suppression, Handbook of Fire and Explosion Protection Engineering Principles (Third Edition), For Oil, Gas, Chemical and Related Facilities, 2014, 313–352.
CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
1. Nguyễn Thị Ngoan, Lương Như Hải, Đỗ Sơn Hải, Vương Văn Trường, Tô
Phúc Du, Trương Thị Thảo, Lê Thị Thúy Hằng, Lê Văn Thụ, Nghiên cứu ảnh
hưởng của natri silicat đến tính chất bọt chữa cháy tạo màng nước, Tạp chí Hóa học, số 57 (6E1,2), trang 59 – 63, 12 - 2019