Состав пенообразователя

Состав пенообразователя, а также особенности технологии приготовления этого состава – всегда коммерческая тайна производителя.

До середины прошлого века состав пенообразователя был довольно прост: это углеводородные поверхностно-активные вещества, получаемые из органического сырья растительного или животного происхождения. Вспоминаются истории вроде той, когда исследователи собирали в лесу сосновые шишки и часами варили их, чтобы получить пенообразователь. Сегодня такие ПАВ получают из отвара органического сырья, при этом запахи вблизи производственного предприятия, естественно, не самые приятные.

Если в состав пенообразователя входят только углеводородные ПАВ, такой пенообразователь, как правило, не относится к числу наиболее эффективных. Пена на основе этого ПАВ довольно быстро разрушается при контакте с поверхностью жидких углеводородов и при тепловом воздействии факела пламени. Огнетушащая эффективность пены зависит от ее кратности и размера пузырьков. Наиболее эффективной на практике для поверхностного тушения является пена кратностью 100 и с размером пузырьков, по возможности, менее 1 мм. Чем меньше размер пузырька, тем выше эффективность, но для высокой кратности, например 150, эффективность существенно снижается из-за уноса пены из зоны пожара восходящими конвективными потоками и ветром.

Добавление в состав пенообразователя для тушения пожаров фторсинтетических ПАВ существенно увеличивает стойкость пены в зоне пожара. Однако используемое сегодня по-старинке понятие стойкости, как величины обратной скорости обезвоживания не имеет никакого отношения к огнетушащей эффективности пены, т.е. корреляция между этими величинами просто отсутствует.

Для снижения скорости обезвоживания пены в состав пенообразователя добавляются жирные спирты. Фактически, присутствие этих веществ снижает скорость истечения раствора по каналам Плато-Гиббса. Для составов пенообразователя на основе углеводородных ПАВ это полезно, а вот для пленкообразующих пенообразователей все обстоит совершенно иначе, т.е. наоборот.

Помимо указанных веществ в состав пенообразователя могут входить, например, полисахариды. При тушении пеной водорастворимых (полярных) жидкостей, таких как спирты, эфиры, кислоты, ацетон и т.п. происходит взаимное растворение горящего вещества и водного раствора пенообразователя из которого состоит пена. Чтобы продлить «жизнь» пенного объема в зоне пожара в состав пенообразователя добавляются указанные вещества, которые полимеризуются и создают дополнительный каркас в пене.

Еще одна проблема – хранение пенообразователя в условиях низких температур – решается добавлением в состав пенообразователя этиленгликоля. Растворение всех без исключения компонентов пенообразователя в этом веществе позволяет сохранить их в «жидком» состоянии даже при температурах минус 45°С или минус 60°С. Качество пенообразователя, т.е. его огнетушащая эффективность существенно снижается, но, как утверждают некоторые специалисты, «находится в пределах требований ГОСТ Р».

Для поверхностного тушения углеводородов состав пенообразователя на основе фторсинтетических ПАВ позволяет получать достаточно эффективную пену. Но сегодня пена все шире используется и как объемное средство тушения для защиты помещений различного назначения, насосных и компрессорных станций, складов и хранилищ. Состав пенообразователя для установок пожаротушения высокократной пеной, как выяснилось в экспериментах, может существенно отличаться от состава пенообразователя для поверхностного тушения. Связано это с тем, что пеногенерирование в установках объемного тушения высокократной пеной осуществляется с использованием восходящих потоков продуктов горения, а не чистого воздуха. Если в составе продуктов горения нет галогеносодержащих веществ, то практически все составы пенообразователей будут заполнять объем с одинаковой скоростью. Но если горит, например, поливинилхлорид, то практически бесполезен окажется фторсинтетический пенообразователь, а вот углеводородный даст в этой атмосфере высокократную пену. Какие компоненты состава пенообразователя ответственны за генерацию пены в атмосфере продуктов горения галогеносодержащих веществ сказать сегодня точно нельзя. Однако экспериментальный факт остается фактом!

В последнее время многие «озаботились» оценкой вреда пенообразователей различного состава окружающей среде. Отсутствие элементарной логики в попытках оценки вреда экологии хорошо известно.

Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03 содержат предельно допустимые концентрации в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водо-пользования только анионных ПАВ. Можно отыскать значения еще для некоторых химических веществ, которые можно отнести к ПАВам, например:

№ 16. Алкилбензолсульфонат натрия: ПДК 0,4 мг/л;

№ 30. АлкилС11-18сульфонат натрия: ПДК 0,4 мг/л;

№ 919. Оксиэтилированный алкилфенол: ПДК 0,1 мг/л.

Однако эти вещества не используются в составе пенообразователей. Вообще состав пенообразователей до настоящего времени все производители тщательно скрывают – коммерческая тайна. В этом случае мы должны брать образцы каждого из пенообразова-телей и определять ПДК этой смеси веществ.

Трудоемкая работа. Полезнее оценить вклад пенообразователей в общее загрязнение окружающей среды: загрязняющий вклад сброса в сточные воды пенообразователей, применяемых для тушения пожаров, на сегодняшний день минимален и не превышает 0,02 % от общего объема загрязнений.

В духе подозрительности многие опасаются фторсодержащих пенообразователей. Здесь уместно обратиться к результатам исследований (точнее испытаний), проведенных службой охраны рыб и диких животных США. Вывод по результатам экспериментов на форели и пескарях однозначен: смачиватели и пенообразователи, не содержащие фтор, обладают большей фактической токсичностью, чем пенообразователи AFFF, несмотря на рекламные заявления об обратном. Составы AFFF содержат фторированные ПАВ, которые обладают положительным коэффициентом растекания и создают условия для образования пленки на поверхности горящего вещества. Именно это качество делает пенообразователи AFFF высокоэффективными.

Пенообразователи, не содержащие фторированных ПАВ, обычно содержат более высокие концентрации углеводородных ПАВ и растворителей для того, чтобы возместить отсутствие пленкообразования увеличением устойчивости пенной структуры в условиях пожара, в частности при контакте с жидкими горючими веществами. Углеводородные ПАВ и растворители изначально более токсичны для водных систем, чем фторированные. Это и есть результат испытаний, хотя точный химический состав пенообразователя (использованных веществ) остается для нас неизвестен.