Mục đích của luận án: - Xây dựng hệ các chất hoạt động bề mặt bền nhiệt từ một số chất hoạt động bề mặt, phù hợp với điều kiện nhiệt độ cao và đặc tính của từng đối tượng cháy; - Tối ưu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-
NGUYỄN THỊ NGOAN
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG
BỀ MẶT BỀN NHIỆT ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT CHẤT TẠO BỌT CHỮA CHÁY
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC
Hà Nội – 2021
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-
NGUYỄN THỊ NGOAN
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG
BỀ MẶT BỀN NHIỆT ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT CHẤT TẠO BỌT CHỮA CHÁY
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
Mã sỗ: 9.52.03.01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1 TS Lê Văn Thụ
2 TS Nguyễn Thị Mùa
Hà Nội – 2021
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của TS Lê Văn Thụ và TS Nguyễn Thị Mùa Các số liệu trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố ở bất kỳ một công trình nào khác
Nguyễn Thị Ngoan
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận án nghiên cứu sinh, tôi đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm, giúp đỡ, động viên từ thầy cô, bạn bè và gia đình để tôi có thêm động lực và sức mạnh hoàn thành tốt bản luận án Tiến sĩ này
Với lòng kính trọng và biết ơn, tôi xin chân thành cảm ơn TS Lê Văn Thụ và
TS Nguyễn Thị Mùa, đã luôn tận tình hướng dẫn, định hướng kịp thời, chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm Phát triển công nghệ cao, cùng toàn thể đồng nghiệp Phòng Phát triển công nghệ hóa học đã tạo điều kiện thuận lợi về môi trường khoa học chuyên nghiệp, cơ sở vật chất và các thủ tục hành chính thuận lợi trong quá trình nghiên cứu và học tập
Tôi xin gửi lời cảm ơn Học viện khoa học và Công nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ từ đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất 05 hệ chất tạo bọt chữa cháy thế hệ mới phục vụ công tác phòng cháy, chữa cháy” - Mã số ĐTĐLCN 35/16
Cuối cùng, tôi xin gửi lòng biết ơn đến gia đình đã luôn tin tưởng và là nguồn động lực to lớn để tôi hoàn thành luận án này.!
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
NGHIÊN CỨU SINH
Nguyễn Thị Ngoan
Trang 5i
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3
1.1 Tổng quan về chất tạo bọt chữa cháy 3
1.1.1 Giới thiệu chung về chất tạo bọt chữa cháy 3
1.1.2 Chất tạo bọt tạo màng nước 5
1.1.3 Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu 7
1.2 Thành phần của chất tạo bọt chữa cháy 8
1.2.1 Chất hoạt động bề mặt 10
1.2.2 Chất trợ HĐBM và các polyme bền rượu 15
1.2.3 Các chất phụ gia 16
1.2.4 Ứng dụng một số hợp chất chứa silic trong bọt chữa cháy 16
1.3 Vai trò và nguyên lý dập cháy của bọt chữa cháy 19
1.3.1 Nguyên nhân hình thành đám cháy chất lỏng 19
1.3.2 Nguyên lý dập cháy của bọt chữa cháy 20
1.4 Tình hình nghiên cứu chất tạo bọt chữa cháy trên thế giới và Việt Nam 22
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 22
1.4.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 26
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
2.1 Hóa chất và thiết bị 29
2.1.1 Hóa chất 29
2.1.2 Thiết bị 30
2.2 Phương pháp phân tích đánh giá 30
2.2.1 Phương pháp xác định tính chất hóa lý của chất tạo bọt chữa cháy 30
2.2.2 Phương pháp xác định tính ổn định của bọt 33
Trang 6ii
2.3.3 Phương pháp xác định sự tương hợp và độ bền nhiệt 34
2.3.4 Phương pháp quy hoạch hóa thực nghiệm và tối ưu hóa 35
2.3.5 Phương pháp thử nghiệm đánh giá kết quả 36
2.3 Thực nghiệm 38
2.3.1 Chế tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 39
2.2.2 Phân tán các hợp chất chứa silic trong chất tạo bọt AFFF 43
2.2.3 Chế tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu 43
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49
3.1 Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước (AFFF) 49
3.1.1 Nghiên cứu lựa chọn các chất HĐBM 49
3.1.2 Xác định khả năng tương hợp và bền nhiệt của hỗn hợp các chất HĐBM 52
3.1.3 Tối ưu hóa phối trộn các chất HĐBM 57
3.1.4 Nghiên cứu lựa chọn chất trợ HĐBM và chất phụ gia 62
3.1.5 Khảo sát thứ tự đồng hóa 67
3.1.6 hảo sát thời gian khuấy và tốc độ khuấy 70
3.2 Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu 71
3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn các chất HĐBM 71
3.2.2 Xác định khả năng tương hợp và bền nhiệt của hỗn hợp các chất HĐBM 74
3.2.3 Tối ưu hóa phối trộn các chất HĐBM 78
3.2.4 Nghiên cứu lựa chọn polyme tạo bền rượu và chất phụ gia 83
3.2.5 Khảo sát thứ tự đồng hóa 86
3.2.6 hảo sát thời gian khuấy và tốc độ khuấy 88
3.3 Nghiên cứu sử dụng một số hợp chất chứa silic trong nâng cao đặc tính bọt chữa cháy 90
3.3.1 Ảnh hưởng của một số hợp chất chứa silic đến tính chất dung dịch AFFF 90
3.3.2 Ảnh hưởng của một số hợp chất chứa silic đến độ ổn định bọt 95
3.4 Thử nghiệm 99
3.4.1 Thử nghiệm theo quy mô nhỏ 99
Trang 7iii
3.4.2 Thử nghiệm theo Tiêu chuẩn Việt Nam 101
3.4.3 Thử nghiệm theo quy mô nhỏ chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước AFFF có chứa natri silicat 102
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 104
KẾT LUẬN 105
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC
Trang 8iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AE Alkylphenol ethoxylate
AFFF Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước
AOPF Amine oxide partially fluorinated surfactant
AOS Alpha-Olefine Sulfonate
APG Alkyl polyglucosides
AR-AFFF Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu
BAS Branched alkyl benzene sulfonate
BPF Betaine Partially Fluorinated
HEC Hydroxyethyl cellulose
LHSB Lauryl hydroxy sulfobetaine
NPE Nonyl phenol ethoxylate
PCCC Phòng cháy chữa cháy
PFAC Partially fluorinated acrylic copolymer
PFOA Perfluorooctanoic acid
PFOS Perfluorooctanyl sulfonate
SCBM Sức căng bề mặt
SLES Sodium laury ether sunfate
SLS Sodium lauryl sulfate
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
σA Sức căng bề mặt của dung dịch bọt chữa cháy
σF Sức căng bề mặt của cyclohexan
σI Sức căng bề mặt liên diện giữa hai chất lỏng
Trang 9v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Công thức lõi của chất tạo bọt tạo màng nước 9
Bảng 1.2: Công thức lõi của chất tạo bọt tạo màng nước bền rượu 9
Bảng 1.3: Một số đuôi kỵ nước và đầu ưa nước quan trọng của chất HĐBM 11
Bảng 1.4: Chất hoạt động fluor hóa sử dụng trong chế tạo chất tạo bọt
chữa cháy 14
Bảng 1.5: Sức căng bề mặt nhỏ nhất và hệ số lan truyền của các dung dịch
ở nhiệt độ phòng 18
Bảng 1.6: So sánh thời gian dập tắt của chất tạo bọt siloxan và chất tạo bọt thương mại 23
Bảng 2.1: Hóa chất thí nghiệm 29
Bảng 2.2: Các mức tối ưu hóa trong hệ chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 41 Bảng 2.3: Các mức tối ưu hóa trong hệ chất tạo bọt chữa cháytạo màng nước bền rượu 46
Bảng 3.1: ết quả khảo sát độ nở và thời gian bán hủy
của các chất HĐBM hydrocarbon 49
Bảng 3.2: Độ nở và thời gián bán hủy của dung dịch DuPont™ Capstone® fluorosurfactant 1440 (DCF) 50
Bảng 3.3 Giá trị pH và σ của hệ DCF : APG tại thời điểm ban đầu 52
Bảng 3.4 Biến thiên pH và σ của hệ DCF : APG theo thời gian ủ nhiệt 53
Bảng 3.5: Giá trị pH và σ của hệ DCF : APG : LHSB tại thời điểm ban đầu 54
Bảng 3.6 Biến thiên pH và σ của hệ DCF : APG : LHSB theo thời gian ủ
nhiệt 54
Bảng 3.7 Giá trị pH và σ của hệ DCF : APG : NPE tại thời điểm ban đầu 55
Bảng 3.8 Biến thiên pH và σ của hệ DCF : APG : NPE theo thời gian ủ nhiệt 55 Bảng 3.9 Biến thiên pH và σ của hệ DCF : APG : LHSB : NPE với tỉ lệ
1 : 3 : 2 : 1 theo thời gian ủ nhiệt 56
Bảng 3.10 hảo sát độ nở, thời gian bán hủy của hệ chất HĐBM 56
Bảng 3.11 ết quả tính toán σ của các thí nghiệm quy hoạch theo ma trận
yếu tố toàn phần 58
Bảng 3.12 ết quả thí nghiệm theo phương pháp quay bậc 2 Box – Hunter 59
Trang 10vi
Bảng 3.13: ết quả xác định hệ số lan truyền của hệ chất HĐBM bọt chữa
cháy tạo màng nước 62
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của hydroxyethyl cellulose đến độ nở và thời gian
bán hủy 64
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của glycerin đến nhiệt độ đông đặc 65
Bảng 3.16: Ảnh hưởng Urea đến độ nhớt 65
Bảng 3.17: Giá trị pH và σ của hệ DCF : APG : LHSB : NPE và các chất
phụ gia tại thời điểm ban đầu 66
Bảng 3.18: Biến thiên pH và σ của hệ DCF : APG : LHSB : NPE và các chất phụ gia theo thời gian ủ nhiệt 66
Bảng 3.19: ết quả xác định hệ số lan truyền của hệ tạo bọt
chữa cháy tạo màng nước 67
Bảng 3.20: ết quả khảo sát thứ tự đồng hóa hệ AFFF 68
Bảng 3.21 ết quả khảo sát thứ tự phối trộn các nguyên liệu 68
Bảng 3.22 ết quả khảo sát thời gian khuấy và tốc độ khuấy 70
Bảng 3.23 Công thức chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 70
Bảng 3.24: Thông số k thuật chính của chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước 71 Bảng 3.25: Độ nở và thời gian bán hủy của các chất HĐBM hydrocarbon 72
Bảng 3.26: Độ nở và thời gian bán hủy của dung dịch FB 72
Bảng 3.27: Sự tương hợp của các hỗn hợp chất HĐBM 73
Bảng 3.28 Giá trị pH và σ của hệ FB : SLES tại thời điểm ban đầu 75
Bảng 3.29 Biến thiên pH và σ của hệ FB : SLES theo thời gian ủ nhiệt 75
Bảng 3.30: Giá trị pH và σ của hệ FB : SLES : NPE tại thời điểm ban đầu 76
Bảng 3.31: Biến thiên pH và σ của hệ FB : SLES : NPE theo thời gian ủ nhiệt 76
Bảng 3.32: Biến thiên pH và σ của hệ FB : SLES : NPE : PFAC theo thời
gian ủ nhiệt 77
Bảng 3.33: Biến thiên pH và σ của hệ FB : SLES : NPE : PFAC theo thời
gian ủ nhiệt 77
Bảng 3.34: hảo sát độ nở, thời gian bán hủy của hệ chất HĐBM 78
Bảng 3.35: ết quả tính toán σ của các thí nghiệm quy hoạch theo
ma trận yếu tố toàn phần 79
Trang 11vii
Bảng 3.36: ết quả thí nghiệm theo Box – Hunter của hệ chất HĐBM
dùng cho chế tạo AR-AFFF 80
Bảng 3.37 ết quả xác định hệ số lan truyền của hệ chất HĐBM bọt chữa
cháy tạo màng nước bền rượu 83
Bảng 3.38: hảo sát thời gian bán hủy khi có mặt xanthan gum 84
Bảng 3.39: hảo sát độ nở và thời gian tiết nước của hệ AR1
khi có mặt xanthan gum 84
Bảng 3.40 Giá trị pH và σ của các mẫu bọt bền rượu tại thời điểm ban đầu 85
Bảng 3.41 Biến thiên pH và σ của các mẫu bọt bền rượu theo thời gian ủ nhiệt 85 Bảng 3.42: ết quả xác định hệ số lan truyền 86
Bảng 3.43: ết quả khảo sát thứ tự đồng hóa 86
Bảng 3.44: ết quả khảo sát thứ tự phối trộn các chất trong bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu 87
Bảng 3.45: ết quả khảo sát thời gian khuấy và tốc độ khuấy của bọt chữa
cháy tạo màng nước bền rượu 89
Bảng 3.46: Công thức chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu 89
Bảng 3.47: ết quả kiểm tra thông số k thuật chính của chất tạo bọt chữa
cháy tạo màng nước bền rượu 90
Bảng 3.48: Ảnh hưởng của các hợp chất chứa silic đến dung dịch AFFF 94
Bảng 3.49: ết quả thử nghiệm xác định thời gian dập cháy của bọt tạo màng nước theo quy mô nhỏ 100
Bảng 3.50: ết quả thử nghiệm hiệu quả dập cháy chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu 100
Bảng 3.51: ết quả thử nghiệm đối với phun mạnh 101
Bảng 3.52: ết quả thử nghiệm đối với phun nhẹ 101
Trang 12viii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Bọt được ổn định bằng chất hoạt động bề mặt 4
Hình 1.2: Bọt chữa cháy tạo màng nước chữa cháy bể xăng dầu
và trạm xăng dầu 5
Hình 1.3: Dung dịch bọt được tạo từ 6% chất tạo bọt đậm đặc – 94% nước 6
Hình 1.4: Hình ảnh mô tả cách tạo màng bọt lan tỏa trên
đám cháy hydrocarbon lỏng [26] 7
Hình 1.5: Cơ chế dập cháy của bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu
đối với nhiên liệu 8
Hình 1.6: Bọt chứa chất HĐBM fluor hóa trên bề mặt nhiên liệu 13
Hình 1.7 Quá trình hình thành bọt silica 17
Hình 1.8: Mô hình cháy kiểu tam giác 20
Hình 1.9 Mô tả quá trình hình thành bọt chữa cháy 21
Hình 1.10: Cơ chế hóa học cho sự hình thành bọt silica 25
Hình 1.11 Thử nghiệm bọt chữa cháy có chứa Silok-2235 25
Hình 1.12 So sánh cơ chế chữa cháy của bọt chứa silicon và bọt AFFF 26
Hình 2.1: Minh họa sức căng bề mặt để tính toán hệ số lan truyền 32
Hình 2.2 Sơ đồ đo khả năng tạo bọt 33
Hình 2.3 Sơ đồ xác định độ ổn định bọt 34
Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ DCF đến sức căng bề mặt của nước 50
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sức căng bề mặt của các chất HĐBM theo nồng độ 51
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu σ theo nồng độ chất HĐBM 60
Hình 3.4: Các đường đồng mức biểu diễn giá trị σ theo nồng độ các chất
HĐBM 61
Hình 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ butyl diglycol đến hệ chất HĐBM 63
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn SCBM của các chất HĐBM theo nồng độ 74
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu σ theo nồng độ chất HĐBM 81
Hình 3.8: Các đường đồng mức biểu diễn giá trị σ theo nồng độ các chất
HĐBM 82
Hình 3.9 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đối với chất tạo bọt bền rượu 89
Hình 3.10 Ảnh hưởng của hàm lượng hợp chất chứa silic đến SCBM của
dung dịch nước 91
Trang 13ix
Hình 3.11: Hạt silica tại giao diện không khí/nước 92
Hình 3.12 Ảnh hưởng của hàm lượng hợp chất chứa silic đến SCBM
của dung dịch AFFF 92
Hình 3.13 Tương tác phân tử tại mặt phân cách không khí/chất lỏng 94
Hình 3.14 Các mẫu bọt tạo thành bằng k thuật 2 ống tiêm 95
Hình 3.15 Sự thay đổi hình thái bong bóng bọt theo thời gian 97
Hình 3.16 Cấu trúc bong bóng còn lại sau 2 giờ 98
Hình 3.17 Cơ chế ảnh hưởng của nồng độ nano đến ổn định bọt 99
Hình 3.18: Thử nghiệm hiệu quả dập cháy của dung dịch bọt AFFF
có chứa natri silicat 102
Hình 3.19: Thử nghiệm chống cháy lại của dung dịch bọt AFFF
có chứa natri silicat 103
Trang 141
MỞ ĐẦU
Hỏa hoạn là mối đe dọa lớn với con người Tại Việt Nam, theo thống kê của Cục cảnh sát phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ, năm 2020 cả nước xảy ra 535.4 vụ cháy, làm 89 người chết, bị thương 184 người và thiệt hại tài sản ước tính 416,15 tỷ đồng; cháy rừng xảy ra 306 vụ, gây thiệt hại 1.094,15 ha rừng… [1] Những hậu quả thiệt hại về con người và tài sản do cháy nổ gây ra rất lớn Cháy có thể xảy ra ở bất kì đâu, trong tất cả các lĩnh vực
Nước thường được sử dụng để dập tắt các đám cháy rừng, cháy nhà, cháy thuyền bè được làm từ các vật liệu tự nhiên như gỗ, tre nứa, cỏ, lá Ngày nay, nó vẫn là chất chữa cháy chủ yếu với khả năng làm mát tốt và giá thành rẻ [2] Tuy nhiên, nước không hiệu quả với đám cháy xăng, dầu hay các chất lỏng dễ cháy khác
do nước có tỷ trọng lớn hơn các nhiên liệu này [3-4] Đám cháy có nguồn gốc từ nhiên liệu lỏng có tốc độ cháy nhanh, thời gian dài và bức xạ nhiệt mạnh, có thể dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng cho môi trường xung quanh [5-10] Do đó, việc nghiên cứu, chế tạo chất chữa cháy hiệu quả, dập tắt nhanh chóng có ý nghĩa vô cùng quan trọng
Với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, bọt chữa cháy đã được nghiên cứu thành nhiều loại đáp ứng cho từng mục đích khác nhau Chất tạo bọt chữa cháy được ứng dụng để dập tắt đám cháy, ngăn cản sự cháy lại trong các vụ cháy chất rắn, chất lỏng dễ cháy, hơi khí nén, cháy trạm biến áp, nhà xưởng, tàu thuyền chở nhiên liệu [11] Với tính chất dập cháy nhanh, phổ biến nên bọt chữa cháy hiện nay là loại chất chữa cháy được sử dụng rộng rãi nhất trên thị trường
Ở nước ta, việc nghiên cứu, sản xuất các sản phẩm bọt chữa cháy còn hạn chế, chủ yếu là nhập khẩu Đặc biệt là dòng sản phẩm bọt chữa cháy tạo màng nước (Aqueous film forming foam concentrate – AFFF) và chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu (Alcohol resistant - aqueous film forming foam concentrate AR-AFFF) Vì vậy, nghiên cứu chế tạo các sản phẩm bọt chữa cháy đáp ứng nhu cầu sử dụng và chủ động sản xuất trong nước là việc làm hết sức cần thiết Các sản phẩm bọt chữa cháy này là một hỗn hợp phức tạp với thành phần chính là các chất hoạt động bề mặt (HĐBM) hydrocarbon và fluorocarbon Hai dòng chất HĐBM này đều có những ưu, nhược điểm riêng Việc nghiên cứu sử dụng phối hợp các chất HĐBM với các phụ gia để chế tạo bọt chữa cháy hiệu năng cao cần được tiến hành
Trang 152
Do đó, việc thực hiện đề tài luận án: "Nghiên cứu xây dựng hệ chất hoạt động bề
mặt bền nhiệt ứng dụng trong công nghệ sản xuất chất tạo bọt chữa cháy" có tính
thời sự, có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Mục đích của luận án:
- Xây dựng hệ các chất hoạt động bề mặt bền nhiệt từ một số chất hoạt động
bề mặt, phù hợp với điều kiện nhiệt độ cao và đặc tính của từng đối tượng cháy;
- Tối ưu hóa hệ chất hoạt động bề mặt bền nhiệt xây dựng được, ứng dụng trong sản xuất chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước (AFFF) và chất tạo bọt tạo màng nước bền rượu (AR-AFFF) đạt TCVN;
- Đánh giá khả năng ứng dụng một số hợp chất chứa silic nhằm nâng cao hiệu quả dập cháy cho bọt chữa cháy tạo màng nước AFFF
Để thực hiện được các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu cụ thể sau đây đã được triển khai thực hiện:
- Nghiên cứu phân tích, đánh giá, lựa chọn chất hoạt động bề mặt phù hợp với điều kiện khắc nghiệt của đám cháy (nhiệt độ cao, bức xạ nhiệt mạnh, thời gian cháy dài…) nhằm nâng cao hiệu quả dập tắt đám cháy;
- Nghiên cứu các tính chất lý hóa, tính tương hợp và tính bền nhiệt của các
Trang 163
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về chất tạo bọt chữa cháy
1.1.1 Giới thiệu chung về chất tạo bọt chữa cháy
Bọt chữa cháy là sản phẩm đang được sử dụng phổ biến cho các đám cháy chất rắn hoặc nhiên liệu lỏng Nó cũng được dùng trong trường hợp ngăn sự bay hơi
và cháy lại của nhiên liệu cháy (xăng, axeton, metanol, etanol…) [12-15] Trên cơ
sở các số liệu về nhu cầu sử dụng chất tạo bọt chữa cháy, các sản phẩm thường được sử dụng là:
+ Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước (AFFF): là bọt chữa cháy được chế tạo từ hỗn hợp chất HĐBM hydrocarbon và fluor hóa có khả năng tạo màng nước trên bề mặt của một số nhiên liệu cháy Sử dụng hiệu quả cho đám cháy chất lỏng không phân cực như: xăng, dầu…
+ Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu (AR-AFFF): là bọt chữa cháy có độ bền chống phân huỷ khi sử dụng trên bề mặt rượu hoặc dung môi phân cực khác, được sử dụng cho chất cháy hòa tan được với nước
+ Chất tạo bọt chữa cháy sử dụng nước biển: Được sử dụng để chữa cháy các công trình trên biển, giàn khoan…
Luận án này tập trung nghiên cứu chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước và chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu là hai loại bọt chữa cháy được sử dụng phổ biến ở các nước trên thế giới
Có hai thông số chính để đánh giá đặc tính và hiệu quả của dung dịch bọt chữa cháy là khả năng tạo bọt và độ ổn định của bọt Khả năng tạo bọt được định nghĩa là độ nở của dung dịch khi bọt được tạo thành, dựa vào đó có thể chia ra thành các loại:
- Chất tạo bọt chữa cháy độ nở thấp: Độ nở từ 1 - 20 lần, sử dụng chủ yếu cho các đám cháy với diện tích cháy lớn và không gian cháy mở (ngoài không khí)
Có khả năng lan truyền nhanh, giúp dập nhanh đám cháy Thường sử dụng cho các thiết bị chữa cháy di động như bình phun bọt chữa cháy, các xe chữa cháy…
- Chất tạo bọt chữa cháy có độ nở trung bình: Độ nở từ 20-200 lần: được sử dụng nhiều trong các đám cháy ở khu vực kín, không gian cháy trung bình giúp dập cháy nhanh và ngăn cản sự bốc hơi của nhiên liệu cháy
- Chất tạo bọt chữa cháy có độ nở cao: Độ nở lớn hơn 200 lần: được sử dụng
Trang 174
cho đám cháy có hóa chất: thuốc trừ sâu, tạo lớp phủ lên hóa chất dễ bốc hơi và những đám cháy xảy ra trong khu vực kín, với không gian lớn như: trạm sửa chữa, bảo dưỡng máy bay, hầm mỏ, xưởng đóng tàu… có tác dụng bao phủ, lan tỏa nhanh trong khu vực cháy, ngăn cản sự bốc hơi của nhiên liệu cháy tốt hơn Chất tạo bọt
độ nở cao được sử dụng để chữa cháy ở trên cao và dưới mặt đất [16]
Độ ổn định của bọt chữa cháy được đánh giá qua thời gian bán hủy và các đặc tính của bọt (như thể tích bọt) thay đổi theo thời gian [17] Do vậy, nó phụ thuộc vào các thay đổi của thể tích và lượng nước tiết ra từ bọt Dung dịch có sức căng bề mặt và độ nhớt thấp hơn thường có khả năng tạo bọt cao hơn [18, 19] Độ
ổn định bọt phụ thuộc vào các chất HĐBM có trong thành phần chất tạo bọt được biểu diễn như hình 1.1 Các chất HĐBM có khả năng cải thiện tính đàn hồi của lớp màng bong bóng vì vậy làm cho bọt bền hơn, tồn tại được lâu hơn [20] Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng các hạt nano cũng có tác dụng ổn định bọt do hấp thụ tại giao diện lỏng và không khí [21]
Trang 185
1.1.2 Chất tạo bọt tạo màng nước
Chất tạo bọt tạo màng nước (AFFF) được nghiên cứu và phát triển từ năm
1960 là chất chữa cháy hiệu quả cao, sử dụng cho các đám cháy là chất lỏng dễ
cháy không tan trong nước như xăng, dầu…[24] Ứng dụng của bọt chữa cháy tạo
màng nước trong một số đám cháy thể hiện như hình 1.2
Hình 1.2: Bọt chữa cháy tạo màng nước chữa cháy bể xăng dầu
và trạm xăng dầu [9]
AFFF được sử dụng trong các ứng dụng dân sự trên toàn thế giới, với độ đậm
đặc là 1%, 3% hoặc 6% Dung dịch bọt đậm đặc được trộn với nước theo tỷ lệ nhất
định, thực hiện trong một hệ thống phối trộn tạo thành dung dịch bọt nước như sau:
- Nồng độ 6%: 6 phần bọt trong 94 phần nước;
- Nồng độ 3%: 3 phần bọt trong 97 phần nước;
- Nồng độ 1%: 1 phần bọt trong 99 phần nước
Bọt chữa cháy 1% về cơ bản đậm đặc hơn 6 lần so với bọt 6% và bọt 3% đặc
gấp đôi bọt 6% Đặc tính chữa cháy của dung dịch bọt được tạo ra từ các bọt đậm
đặc có nồng độ 1%, 3% và 6% của một nhà sản xuất hầu như giống nhau
Trang 196
Hình 1.3: Dung dịch bọt được tạo từ 6% chất tạo bọt đậm đặc – 94% nước
Việc hạ nồng độ phần trăm chất tạo bọt xuống thấp hơn là cần thiết để tạo ra bọt chữa cháy hiệu quả cao Sử dụng chất tạo bọt chữa cháy 3% thay vì bọt 6% có thể giảm một nửa không gian lưu trữ, bảo quản, như vậy sẽ giảm trọng lượng và chi phí vận tải, trong khi khả năng chữa cháy tương đương nhau
Dung dịch bọt sau khi được phun ra sẽ tạo thành các bọt nhỏ, các bọt này sẽ lan truyền nhanh chóng để tạo thành một lớp màng nước nổi trên bề mặt hầu hết các nhiên liệu hydrocarbon Tính chất lan truyền này có được là do thành phần chất hoạt động bề mặt fluor hóa trong AFFF nhờ đặc tính giảm sức căng bề mặt của dung dịch xuống giá trị thấp (15-20 mN/m) Nhờ vậy, dung dịch nước lan rộng nhanh chóng trên bề mặt của chất lỏng hydrocarbon Lớp màng được hình thành này bao gồm cả lớp bọt và màng nước Nó có tác dụng ngăn chặn hơi nhiên liệu bốc lên và ngăn cách oxy với hơi nhiên liệu, làm mát và cuối cùng là dập tắt ngọn lửa được biểu diễn như hình 1.4 Đặc tính tạo màng cho thấy ngay khi các bong bóng bọt đã mất thì lớp màng nước được hình thành từ dung dịch bọt vẫn tồn tại bao phủ trên bề mặt chất lỏng hydrocarbon [25] Do đó, việc tìm kiếm các chất HĐBM tập trung vào các yếu tố quan trọng là khả năng làm giảm sức căng bề mặt và tạo màng nước trên một loại nhiên liệu nhất định
Trang 207
Hình 1.4: Hình ảnh mô tả cách tạo màng bọt lan tỏa trên
đám cháy hydrocarbon lỏng [26]
Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước AFFF đậm đặc chủ yếu gồm các chất
HĐBM và các thành phần tăng độ bền của bọt như glycol ether, ethylen hoặc
propylen glycol Sức căng bề mặt giảm xuống giá trị thấp, bọt được ổn định và bền
hơn khi sử dụng phối hợp chất hoạt động bề mặt fluor hóa và chất hoạt động bề mặt
hydrocarbon Các chất HĐBM fluor hóa được sử dụng trong tất cả trong các công
thức AFFF hiện tại
1.1.3 Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu
Mặc dù AFFF được sử dụng phổ biến cho các đám cháy chất lỏng dễ cháy,
tuy nhiên nó lại không có hiệu quả đối với đám cháy của nhiên liệu dễ cháy tan
trong nước như: ancol, keton có mạch hydrocarbon thấp và este do bọt dễ bị hoà tan
và bị phân hủy bởi nhiên liệu [27] Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã
nghiên cứu và chế tạo ra sản phẩm chất tạo bọt chữa cháy với tên gọi là bọt chữa
cháy tạo màng nước bền rượu (kí hiệu AR-AFFF) [28]
Chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu điển hình cũng có thành
phần chính tương tự như chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước bao gồm: một hoặc
nhiều chất hoạt động bề mặt đã được fluor hoá; một hoặc nhiều chất hoạt động bề
mặt hydrocarbon; các dung môi như glycol hoặc glycol ete và các tác nhân phụ gia
khác như tác nhân tạo phức, đệm pH, các tác nhân chống ăn mòn [29-31] Ngoài
ra, nó còn có thêm thành phần quan trọng giúp chất tạo bọt chữa cháy không bị tan
trong các dung môi phân cực đó là polyme tan trong nước Cơ chế dập cháy của bọt
Trang 218
chữa cháy tạo màng nước bền rượu cũng tương tự như bọt chữa cháy tạo màng
nước được biểu diễn như hình 1.5 Tuy nhiên, lớp màng hình thành trên bề mặt
nhiên liệu cháy ngoài các chất HĐBM còn có polyme Các polyme này kết tủa khi
tiếp xúc với nhiên liệu tan trong nước tạo ra lớp màng bảo vệ giữa nhiên liệu và bọt
Hình 1.5: Cơ chế dập cháy của bọt chữa cháy tạo màng nước bền rượu
đối với nhiên liệu [29]
Các polyme tan trong nước có trọng lượng phân tử cao thường được sử dụng
trong AR-AFFF là polysaccharid, chẳng hạn như xanthan gum Bọt AR-AFFF có
hiệu quả trên cả nhiên liệu hydrocarbon và nhiên liệu hòa tan trong nước Để tạo
thành chất tạo bọt đậm đặc AR-AFFF hiệu quả cần sử dụng nồng độ xanthan gum
cao Tuy nhiên, xanthan gum là một chất có độ nhớt cao điều này gây khó khăn
trong quá trình phun bọt qua vòi phun và làm giảm khả năng tạo bọt của dung dịch
Do vậy, việc sử dụng thêm một số chất hoạt động bề mặt fluoropolyme có hiệu quả
giống như xanthan gum, nhưng với độ tăng độ nhớt thấp hơn cũng đã được nghiên
cứu
1.2 Thành phần của chất tạo bọt chữa cháy
Qua nghiên cứu các tài liệu tham khảo [32, 33], chất tạo bọt chữa cháy thành
phần thường gồm chất hoạt động bề mặt hydrocarbon; chất hoạt động bề mặt fluor
hóa; chất trợ hoạt động bề mặt và các chất phụ gia Tỉ lệ thành phần chi tiết của chất
tạo bọt chữa cháy AFFF và AR-AFFF được trình bày như trong bảng 1.1 và 1.2
Trang 2210-30%
Tạo màng
Chất hoạt động bề mặt fluor hóa không ion, chất hoạt động bề mặt fluor hóa lưỡng tính
5-25%
Chất tạo màng Chất hoạt động bề mặt fluor hóa lưỡng
Chất trợ HĐBM Partially fluorinat acrylic copolyme 1-5%
Polyme tạo màng Diutan gum, Pectin, Xanthan gum,
Tăng độ bền bọt Hydroxyethyl cellulose, Gelatin, CMC 0,1-2% Chất tạo chống oxy hóa Buthyl cellosol, Butyl diglycol 1-8% Chất chống đông Glyxerin, Etylen diamin tetraaxetat,
Trang 2310
Chất chống lắng PEG-400, Cocamidopropyl betain 1-8%
Chất chống ăn mòn Methylchloroisothiazolinon 0,1-2%
1.2.1 Chất hoạt động bề mặt
Các chất HĐBM là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất của chất tạo bọt chữa cháy, chúng có nhiệm vụ ngăn cách oxy khỏi nhiên liệu cháy và tiết nước để giảm nhiệt đám cháy Việc lựa chọn chất HĐBM dùng trong chất tạo bọt chữa cháy tuỳ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu:
+ Nhiệt độ môi trường
+ Loại đám cháy
+ Mức độ tạo bọt
+ Hình thức của sản phẩm (1%, 3% ) và các yếu tố khác
Chất HĐBM dùng trong bọt chữa cháy phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Giảm sức căng bề mặt xuống ở nồng độ thấp và duy trì giá trị này trong khoảng thời gian yêu cầu;
-Thân thiện hoặc không ảnh hưởng nhiều đến môi trường
Thông số quan trọng để xác định chất HĐBM hiệu quả hay không là dựa vào việc giảm sức căng bề mặt và nồng độ mixen tới hạn (CMC) Trong ứng dụng chữa cháy, các đặc tính như khả năng tạo bọt, độ ổn định của bọt và sự lan truyền đều có liên quan đến việc giảm sức căng bề mặt Việc sử dụng chất HĐBM tại các CMC sẽ mang lại hiệu suất tạo bọt tốt hơn [22, 35]
1.2.1.1 Chất hoạt động bề mặt hydrocarbon
Chất HĐBM hydrocarbon là chất có khả năng hấp phụ hoặc tập trung tại giao diện lỏng - lỏng ở nồng độ loãng trong dung dịch và làm giảm sức căng bề mặt Cấu trúc của chất HĐBM bao gồm phần hydrocarbon không phân cực gọi là phần kỵ nước và phần phân cực gọi là phần ưa nước Một chất HĐBM điển hình có trọng lượng phân tử thấp, phần phân cực gọi là “đầu” của phân tử và phần hydrocarbon không phân cực gọi là “đuôi” Một số đuôi kỵ nước và đầu ưa nước thường có trong công thức chất HĐBM được trình bày trong bảng 1.3 Chất HĐBM được phân thành 4 loại theo cấu trúc hóa học của nhóm ưa nước bao gồm anion, nonion, cation
và lưỡng tính Tất cả các loại chất HĐBM này đều có thể sử dụng để chế tạo bọt
Trang 2411
chữa cháy tùy thuộc vào yêu cầu, chức năng của từng loại bọt
Bảng 1.3: Một số đuôi kỵ nước và đầu ưa nước quan trọng của chất HĐBM [36]
đa chưa đạt được Sử dụng chất HĐBM cao hơn CMC gây lãng phí, vì khi đã đạt đến CMC dù thêm chất HĐBM cũng không làm giảm sức căng bề mặt Do đó, khi
sử dụng chất HĐBM hydrocarbon cần quan tâm đến CMC của nó và cần xây dựng công thức chất tạo bọt đậm đặc phù hợp
Các phân tử chất HĐBM trao đổi bên trong và bên ngoài mixen, chúng gắn kết với nhau và tách khỏi bề mặt không khí/nước Khi giao diện không khí/nước được tạo thành hoặc khi bọt được hình thành hoặc lớp bọt bao phủ bị xáo trộn, các mixen sẽ hoạt động như nơi chứa nước và cung cấp chất HĐBM để tạo thành giao diện mới Nếu mixen ổn định thì bọt cũng ổn định Ngoài tác dụng trên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấu trúc mixen trong bọt giúp tăng tính ổn định của bọt bằng cách bảo vệ lớp màng bọt hình thành [37-39] Các chất HĐBM có khả năng tan trong nước cao thường được sử dụng
Các chất HĐBM thường được sử dụng trong bọt chữa cháy [40-43]
Chất HĐBM họ sulfonat
R-SO3M Trong đó: R: nhóm alkyl (dạng mạch thẳng hay mạch phân nhánh)
M: Na+, NH4+
Trang 2512
Chất HĐBM họ sulfonat ít chịu ảnh hưởng của pH môi trường, liên kết C–S
có độ bền khá cao đối với phản ứng thuỷ phân, chúng tương tác kém với ion Ca2+
,
Mg2+ (trong nước cứng) nên ít tạo kết tủa hơn so với các chất HĐBM carboxylat Tuy nhiên, chất HĐBM họ sulfonat lại kém hơn so với một số chất HĐBM khác như alcohol sulfat, nonion Đây là họ chất HĐBM bền nhiệt (nhiệt độ phân hủy > 350°C), bao gồm các loại sau :
- Linear alkyl benzen sulfonat (LAS)
R: alkyl (mạch thẳng hoặc mạch nhánh C10 ÷ C18) ở vị trí ortho, meta hoặc para so với nhóm –SO3M LAS có thể giảm sức căng bề mặt xuống giá trị thấp tùy thuộc vào cấu trúc mạch alkyl
- Olefin sulfonat (AOS)
Chất HĐBM có mạch hydrocarbon thẳng, bền nhiệt, tan tốt trong nước, có khả năng chịu được độ cứng của nước cao hơn LAS và giảm sức căng bề mặt xuống giá trị thấp AOS có khả năng tạo bọt do có mạch hydrocarbon thẳng và dễ phân hủy sinh học hơn các chất có mạch nhánh hay vòng thơm
- Ethoxylat sulfonat
Là họ chất HĐBM sử dụng thích hợp trong các điều kiện nhiệt độ cao
Chất HĐBM họ sulfat
R – O –SO3M Chất HĐBM họ sulfat tan tốt hơn nhưng kém bền nhiệt hơn so với họ sulfonat do nhóm sulfat tan nhiều trong nước hơn nhóm sulfonat (có hơn một nguyên tử oxy trong phân tử) và liên kết C-O-S trong sulfat dễ bị thủy phân hơn liên kết C-S trong sulfonat Ưu điểm chung của chất HĐBM alkyl ethoxylat hay propoxylat có gắn nhóm anion như sulfat, sulfonat là sự kết hợp nhiều nhóm kỵ nước và ưa nước hoạt động hiệu quả khi sử dụng
Chất HĐBM ethoxylat alcohol
Là chất HĐBM nonion, tan mạnh trong nước Tính ưa nước của chúng được quyết định bởi liên kết hydro của nước với nhóm ethoxylat Càng nhiều nguyên tử
Trang 2613
oxy thì càng làm tăng tính tan trong nước của chất hoạt động bề mặt này hi tăng nhiệt độ, ethoxylat alcohol trở nên kém tan trong nước hơn do sự hydrat hóa nhóm ethoxylat giảm và sự tăng kích thước của mixen Tính HĐBM của chúng không bị ảnh hưởng bởi các ion có trong nước cứng Tuy nhiên độ tan của chúng tăng lên khi
có mặt HCl và ion Ca2+ Nồng độ chất điện ly cao, đặc biệt ion Na+ lại làm giảm độ tan do hiệu ứng đẩy của muối Ethoxylat alcohol có thể tạo ra hiệu ứng hợp trội khi phối trộn chung với chất hoạt động bề mặt anion
1.2.1.2 Chất hoạt động bề mặt fluor hóa
Chất HĐBM fluor hóa là thành phần quan trọng trong nghiên cứu chế tạo chất tạo bọt chữa cháy, nó còn được gọi là “chất siêu hoạt động bề mặt” do khả năng khả năng làm giảm sức căng bề mặt của nước xuống thấp hơn so với sử dụng chất HĐBM hydrocarbon [44-46] Cũng giống như chất HĐBM hydrocarbon, chất HĐBM fluor hóa được phân ra thành các loại: anion, cation, nonion và lưỡng tính dựa trên cấu trúc hóa học của nhóm ưa nước Ngoài ra, chất HĐBM fluor hóa cũng
có những khác biệt so với chất HĐBM hydrocarbon Mặc dù nhóm đầu phân cực của chất fluor hóa và hydrocarbon có thể giống nhau, nhưng phần đuôi không phân cực của chất fluor hóa có cả tính chất kỵ nước và kỵ dầu, trong khi chất HĐBM hydrocarbon chỉ có tính kỵ nước [47] Do vậy, chất fluor hóa thể hiện cả đặc tính kỵ nước và kỵ dầu trong các ứng dụng chữa cháy giúp nâng cao tính hiệu quả của chúng Mặt khác, các chất HĐBM fluor hóa còn giúp tăng độ bền bọt, chống bị hòa tan trong nước và chất lỏng không phân cực như nhiên liệu hydrocarbon (hình 1.6)
Hình 1.6: Bọt chứa chất HĐBM fluor hóa trên bề mặt nhiên liệu [48]
Trang 2714
Chất HĐBM fluor hóa còn có hoạt tính bề mặt lớn hơn so với chất HĐBM
hydrocarbon tương tự do fluor có độ phân cực thấp hơn hydro dẫn tới tương tác
giữa các chuỗi fluor hóa và lực hút liên phân tử thấp Vì vậy, các chất HĐBM fluor
hóa có xu hướng tập hợp trên bề mặt phân cách không khí và nước lớn giúp giảm
sức căng bề mặt tốt hơn Việc kết hợp các thành phần với chất HĐBM fluor hóa
trong AFFF sẽ làm tăng hệ số lan truyền trên bề mặt nhiên liệu hydrocarbon, do đó
chữa cháy hiệu quả hơn [49-52] Một số chất hoạt động fluor hóa thường được sử
dụng để chế tạo chất tạo bọt chữa cháy được trình bày trong bảng 1.4
Bảng 1.4: Chất hoạt động fluor hóa sử dụng trong chế tạo
chất tạo bọt chữa cháy [34]
-O
S
R
NH2O
N
n
SR
Trang 2815
Mặc dù chất HĐBM fluor hóa có nhiều tính chất bề mặt hữu ích và đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, tuy nhiên chúng không thân thiện với môi trường Nghiên cứu [53-55] đã chứng minh mối nguy hiểm của các chất HĐBM fluor hóa với môi trường do chứa perfluorooctan carboxylat (-C7F15COO-) và perfluorooctan sulfonat (-C8F17SO3-) [56, 57] Những chất này cực kỳ bền trong môi trường, không bị thủy phân, không phân hủy sinh học Từ năm 2006, PFOS bị cấm sử dụng ở các nước Liên minh Châu Âu [58] do độc tính và khả năng tích tụ sinh học của nó và từ năm 2009 PFOS được Quốc tế phân loại vào nhóm chất gây ô nhiễm hữu cơ bền vững (POP) [59] Sau đó PFOS đã được thay thế bằng polyfluorinated (PFC), tuy nhiên hợp chất này cũng không được chấp nhận vì nó khó phân hủy và ảnh hưởng đến môi trường Để cải thiện khả năng phân hủy sinh học và giảm độc tính của các chất HĐBM fluor hóa, trong luận án sử dụng chất fluor hóa có số nguyên tử C trong gốc perfluorinat từ C8-C10 xuống còn C4-C6 được chứng minh là an toàn với môi trường, phối hợp với các chất HĐBM hydrocarbon giảm bớt hàm lượng chất fluor hóa trong công thức bọt
1.2.2.2 Polyme bền rượu
Thường là các polyme tan trong nước, các polyme này có thể kết tủa khi tiếp xúc với nhiên liệu tan trong nước tạo ra lớp màng bảo vệ giữa nhiên liệu và bọt Polyme có trong thành phần chất tạo bọt chữa cháy giúp ngăn chặn bọt vỡ ra trên nhiên liệu phân cực và kéo dài thời gian tiết nước Các polyme thường dùng bao gồm: Diutan gum, Xanthan gum, Guar gum;
- Xanthan gum
Là một polysaccharid, ở dạng bột màu trắng hoặc kem, có khả năng tan trong
Trang 29Các polyme polysaccharide được sử dụng để làm tăng độ nhớt và thời gian tiết nước [60, 61]
+ Muối (NaCl) có thể được thêm vào để bảo vệ chất HĐBM anion tại bề mặt giao diện không khí/nước và làm các nhóm acid khác yếu đi chẳng hạn như polysaccharid và chất HĐBM;
+ Ethylendiamintetraacetic acid hoặc citric acid có thể có trong công thức bọt với vai trò là chất đệm pH
+ Các chất ức chế ăn mòn được thêm vào để ngăn chặn sự ăn mòn của các thùng chứa và thiết bị mà bọt có thể tiếp xúc
+ Urea được thêm vào giúp làm giảm độ nhớt của các polysaccharid có trong bọt chữa cháy AR-AFFF, ngoài ra nó cũng có vai trò như một chất chống đông
+ Natri benzoat được sử dụng để ngăn cản sự tấn công của vi sinh vật trong các chuỗi polysaccharid và các thành phần khác giúp tăng thời gian sử dụng của bọt chữa cháy
1.2.4 Ứng dụng một số hợp chất chứa silic trong bọt chữa cháy
Ngày nay, vật liệu có kích thước nano đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học do những tính chất vật lý và hóa học đặc biệt cũng như những ứng
Trang 3017
dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vực công nghệ (hóa học, luyện kim, gốm sứ, y dược, lý sinh học, y sinh học, ) Trong đó, có nhiều công trình nghiên cứu về hạt nano chứa silic ứng dụng trong lĩnh vực phòng cháy chữa cháy [33, 48, 57, 59]
Khả năng hấp phụ các hạt nano trên giao diện lỏng-lỏng (dầu/nước) và lỏng (không khí/nước) đã được nghiên cứu Trong nhiều trường hợp, các hạt nano
khí-có vai trò giống như các chất HĐBM khi được hấp phụ trên các giao diện này Tính
ưa dầu hoặc ưa nước của các hạt nano có thể được xác định thông qua tính dính ướt của chúng qua bằng cách đo góc tiếp xúc với giao diện lỏng-lỏng Sự khác biệt quan trọng giữa chất HĐBM và các hạt nano là các hạt nano có khả năng hấp phụ mạnh hơn trên bề mặt giao diện
Gần đây, nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng hạt nano SiO2 (Polysilicon Nanoparticle - PN) trong bọt chữa cháy được tiến hành với nhiều kết quả khả quan.Trong đó, nghiên cứu lớp vật liệu sol-gel, với tính chất chữa cháy độc đáo ngày càng được quan tâm Vật liệu hỗn hợp sol-gel từ lâu được biết đến là chất hấp phụ vật liệu hữu cơ như polyme, thuốc nhuộm, phân tử sinh học…[62] Mesoporous silica được
sử dụng trong các trường hợp này do khả năng giữ nguyên cấu trúc sau khi xử lý với nhiệt [63-66] và thường ở dạng xốp (có vô số các khoang rỗng li ti bên trong) Chúng mang lại nhiều lợi ích hơn so với các polyme tổ hợp do các hạt nano silica có thể dễ dàng tách khỏi nhau, tương tác với các chất HĐBM, không độc hại và có thể phân hủy sinh học Quá trình hình thành bọt nano silica trong vòi phun được trình bày như hình 1.7
Hình 1.7 Quá trình hình thành bọt silica [95]
Các chất HĐBM fluor hóa và dẫn xuất siloxan đều là những chất có khả năng giảm sức căng bề mặt của dung dịch xuống giá trị thấp Tuy nhiên, khi chất HĐBM fluor hóa mạch dài bị cấm sử dụng do ảnh hưởng xấu đến môi trường nên
Trang 3118
siloxan được xác định là hợp chất tiềm năng sử dụng trong công thức AFFF và
được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu của luận án Kết quả nghiên cứu [47] trình
bày trong bảng 1.5 cho thấy, chất HĐBM siloxan làm giảm sức căng bề mặt của
nước xuống giá trị thấp (20 mN/m), chỉ đứng sau chất fluor hóa (15 mN/m) và tốt
hơn các chất HĐBM hydrocarbon (28 mN/m) Hệ số lan truyền của siloxan đạt giá
trị dương (5 mN/m), do đó, nó có khả năng nổi lên và lan truyền trên bề mặt nhiên
liệu lỏng Vì vậy, siloxan có thể phù hợp cho công thức bọt chữa cháy
Bảng 1.5: Sức căng bề mặt nhỏ nhất và hệ số lan truyền của các dung dịch
ở nhiệt độ phòng [47]
Chất HĐBM Sức căng bề mặt
nhỏ nhất
Hệ số lan truyền trên Cyclohexan
Phù hợp cho AFFF
Chất HĐBM
Tác động sinh học của siloxan thấp hơn so với chất HĐBM fluor hóa bởi
phần kỵ nước của siloxan không chứa các liên kết C-F bền vững và không phân hủy
sinh học Trong chất HĐBM siloxan nhóm siloxan cùng tên tạo thành phần kỵ
nước Nhóm này chủ yếu gồm các liên kết silicon-methyl và silicon-oxy Các liên
kết này dễ bị phân hủy trong tự nhiên như liên kết silicon-oxy có thể bị thủy phân
bởi nước và các vi sinh vật tạo thành các sản phẩm hữu cơ trong tự nhiên [47]
Nhiều cơ chế được đề xuất để giải thích sự ổn định của bọt chứa hỗn hợp các
chất HĐBM và hạt nano silica [67]; các cơ chế đó bao gồm năng lượng gắn kết hạt
[68], áp suất mao quản cực đại của kết tụ [69, 70], sự sắp xếp hạt trên lớp màng và
vùng khoảng cách giữa các bong bóng bọt [71], và tương tác phân tử [72] Binks và
cộng sự đề xuất rằng các hạt nano silica được hấp phụ vào bề mặt phân cách không
khí/chất lỏng Quá trình này là không thể đảo ngược [73, 74] do năng lượng (E) cần
thiết để đẩy các hạt nano silica khỏi bề mặt phân cách không khí/lỏng rất cao Năng
lượng E phụ thuộc vào góc tiếp xúc được hình thành khi hạt nano silica hấp phụ
trên bề mặt phân cách không khí/chất lỏng Năng lượng gắn/tách rời có thể được
tính như sau:
Trang 3219
E = πR2 σaw (1 ± cos θ)2Trong đó R là bán kính hạt, θ là góc tiếp xúc, và σaw là sức căng bề mặt không khí/chất lỏng Tuy nhiên, Vatanparast và các cộng sự đã chứng minh được các nano silica ưa nước không có xu hướng hấp phụ tại bề mặt phân cách không khí/chất lỏng [109] Việc bổ sung các chất HĐBM, đặc biệt là chất fluor hóa giúp làm giảm sức căng bề mặt của hỗn hợp Phương trình trên cho thấy việc thêm chất HĐBM dẫn đến kết quả E thấp Do đó, sự thay đổi độ ổn định của bọt do thêm các hạt nano silica không thể được giải thích bằng cơ chế năng lượng gắn hạt
Một cơ chế khác cũng được đề xuất để giải thích sự ổn định màng của bọt chứa các hạt nano silica là tương tác phân tử Carn và cộng sự chỉ ra rằng sự hình thành các hạt mixen do tương tác giữa các hạt nano silica và chất HĐBM cation làm tăng độ nhớt màng lỏng Do đó, làm giảm tốc độ thoát nước và tăng cường độ ổn định của bọt [72] Nguyen và Schulze [76]; Kim và cộng sự [77] cho rằng các phân
tử chất HĐBM có thể được hấp phụ lên bề mặt của các nano silica để tạo thành một lớp đơn phân tử, giúp tăng cường tính kỵ nước của các hạt nano silica và làm cho chúng hoạt động tốt hơn trên bề mặt Do đó, các hạt nano này có thể bị hấp phụ mạnh tại bề mặt phân cách không khí/chất lỏng và làm ổn định các bong bóng Tuy nhiên, các kết quả này chỉ chứng minh được sự tương tác giữa các hạt nano silica và chất HĐBM làm tăng tốc độ thoát nước của bọt và đóng cặn khi ở nồng độ thấp Do
đó, việc tăng độ ổn định của bọt không thể do tương tác phân tử
Một số nghiên cứu cho thấy hạt nano silica có xu hướng hình thành các cấu trúc phân lớp trong màng nước mỏng, dẫn đến sự chậm vỡ của các bong bóng bọt [78-80] Singh và cộng sự thông qua kính hiển vi phát hiện ra rằng các hạt nano silica tồn tại ở vùng không gian khoảng cách giữa các bong bóng bọt và làm chậm quá trình thoát nước bọt [74] Các cơ chế giải thích tính ổn định và bền bọt của bọt chữa cháy có thành phần nano silica cũng được đề xuất trong một số nghiên cứu tương tự [72, 79]
1.3 Vai trò và nguyên lý dập cháy của bọt chữa cháy
1.3.1 Nguyên nhân hình thành đám cháy chất lỏng
Quá trình cháy là những quá trình lý – hóa học phức tạp của phản ứng giữa chất cháy và chất oxy hóa tạo thành sản phẩm cháy, tỏa nhiệt và phát sáng Để đám cháy có thể xảy ra, phải hội tụ đủ ba yếu tố: chất cháy, oxy và nguồn nhiệt Trong
Trang 33Hình 1.8: Mô hình cháy kiểu tam giác [34]
Từ mô hình nhận thấy, khi nhiên liệu cháy được cung cấp một nguồn nhiệt nhất định thì nhiên liệu sẽ được nung nóng và bốc hơi, hơi nhiên liệu kết hợp với O2
có trong không khí với vai trò là chất oxy hóa sẽ tạo thành hỗn hợp chất cháy, đám cháy sẽ xảy ra khi hỗn hợp được cấp nhiệt đến nhiệt độ cháy Quá trình cháy là phản ứng oxy hóa giữa chất cháy và O2 sẽ tạo ra nhiệt lượng lớn tiếp tục cấp nhiệt cho quá trình bốc cháy của nhiên liệu cho đến khi hết nhiên liệu
1.3.2 Nguyên lý dập cháy của bọt chữa cháy
Không giống như các chất chữa cháy thông thường, chất tạo bọt chữa cháy đóng vai trò làm mát bề mặt nhiên liệu cháy, hạn chế nguồn cấp oxy thông qua sự bốc hơi của nước do nhiệt độ cao của đám cháy [82-84] Chất tạo bọt chữa cháy được sử dụng cho các đám cháy chất rắn hoặc các vật liệu lỏng dễ cháy giúp dập tắt
và ngăn chặn sự cháy lại Một tính năng quan trọng của hầu hết các bọt chữa cháy là khả năng lan truyền, bao phủ một cách tự nhiên trên bề mặt của vật liệu cháy, tạo
Trang 3421
thành một lớp màng hơi ngăn chặn sự tiếp xúc của vật liệu cháy với oxy trong môi trường bên ngoài [85-87] Khả năng này có được là do các loại chất HĐBM được fluor hóa Chất tạo bọt được sử dụng cho đám cháy chất lỏng không phân cực như xăng, dầu… Một số bọt chữa cháy có độ bền tốt khi sử dụng trên bề mặt rượu hoặc dung môi phân cực [88] Ngoài ra, chất tạo bọt chữa cháy cũng được sử dụng trong trường hợp dò rỉ hóa chất dễ bay hơi giúp ngăn chặn sự bốc hơi của vật liệu cháy (xăng, axeton, metanol, etanol…) và các hóa chất bay hơi độc hại, giúp khắc phục
sự cố hóa chất nhanh chóng và an toàn [89-91]
Dung dịch chất tạo bọt được kết hợp với nước và không khí theo tỷ lệ phối trộn tùy thuộc vào chủng loại bọt và thiết bị công nghệ phun để tạo bọt Sự đảo trộn
cơ học là một yếu tố cơ bản cho quá trình tạo thành bọt chữa cháy theo hai hướng sau:
+ Sản phẩm chất tạo bọt đậm đặc phải được trộn với nước để hình thành ra dung dịch tạo bọt đồng nhất;
+ Dung dịch tạo bọt phải được kết hợp với không khí với một tỉ lệ trộn hợp
lý để tạo ra sản phẩm bọt chữa cháy cuối cùng theo công thức:
Sản phẩm bọt đậm đặc + Nước + Phối trộn = Dung dịch bọt
Dung dịch bọt + Không khí + Phối trộn = Sản phẩm bọt chữa cháy cuối cùng
Hình 1.9 Mô tả quá trình hình thành bọt chữa cháy [92]
Các bước phối trộn chất tạo bọt chữa cháy:
- Bước đầu tiên: pha loãng sản phẩm bọt đậm đặc với nước theo một tỷ lệ phần trăm cụ thể, tỷ lệ pha loãng đặc trưng cho một sản phẩm bọt được đưa ra khi
sử dụng trong một ứng dụng cụ thể, thông thường tỷ lệ này là 6%, 3%, hoặc 1%
Trang 35Bọt chữa cháy phá vỡ các chuỗi phản ứng cháy bằng cách ngăn cản sự tiếp xúc của nhiên liệu lỏng với sức nóng của ngọn lửa (hoặc các nguồn bắt lửa khác), sự bay hơi của nhiên liệu và không khí tiếp xúc với bề mặt nhiên liệu lỏng Dung dịch chất tạo bọt chữa cháy dập tắt đám cháy do màng nước được hình thành sau khi phun ra, các bọt này lan toả nhanh chóng tạo thành một lớp màng nổi trên bề mặt hầu hết các nguyên liệu hydrocarbon ngăn chặn hơi nhiên liệu bốc lên và ngăn cách oxy với hơi nhiên liệu Lớp bọt hình thành bên trên lớp màng có tác dụng cung cấp bổ sung nước cho lớp màng được bền theo thời gian đồng thời ngăn cách oxy khỏi đám cháy và ngăn ngừa ngọn lửa bắt cháy lại
1.4 Tình hình nghiên cứu chất tạo bọt chữa cháy trên thế giới và Việt Nam
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nhờ một số đặc tính độc đáo, chất hoạt động bề mặt perfluor được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Hoa ỳ kể từ những năm 60-70 của thế kỉ 20 Do hiệu quả chữa cháy cao đối với cả chất rắn và chất lỏng phân cực dễ cháy nên chất tạo bọt chữa cháy này được sản xuất và sử dụng phổ biến ở nhiều nước, nhất là các nước đang phát triển Tuy nhiên, sau quá trình chữa cháy các tác nhân này bị hấp thụ gần như hoàn toàn vào trong đất và nước mặt Những chất này cực kỳ bền trong môi trường, không bị thủy phân, không phân hủy sinh học Ví dụ điển hình nhất là hợp chất HĐBM perfluorooctylsulfonat (PFOS) được sử dụng rộng rãi trong AFFF cho đến năm 2005 Từ năm 2006, PFOS bị cấm sử dụng ở Liên minh Châu Âu do độc tính và khả năng tích tụ sinh học của nó và đến năm 2009, quốc tế phân loại PFOS vào nhóm chất gây ô nhiễm hữu cơ bền vững (POP) Sau đó PFOS được thay thế bằng polyfluorinat (PFC), tuy nhiên hợp chất này cũng không được chấp nhận vì nó
Trang 3623
khó phân hủy và ảnh hưởng đến môi trường Để cải thiện khả năng phân hủy sinh
học và giảm độc tính của các chất HĐBM prefluor trong chất tạo bọt, trong suốt
thập kỷ qua các nhà nghiên cứu đã có những cải tiến như [93]: 1) Khóa nhóm
sulfonat bằng các mảnh amidobetain; 2) Giảm số lượng nguyên tử C trong gốc
perfluorinat từ C8-C10 xuống còn C4-C6; 3) ết hợp các nhánh hydrocarbon
(-CH2-)n thành chất hoạt động bề mặt perfluor
Các chất HĐBM fluor hóa được sử dụng trong AFFF được thực hiện theo
quy trình telom hóa sạch hơn và không phân hủy thành các mảnh PFOS hoặc
PFOA Việc sử dụng các chất hóa học perfluoroalkyl C6 cho tất cả các chất HĐBM
fluor hóa của AFFF là một thách thức lớn và cần phải tìm ra các giải pháp hiệu quả
nâng cao hiệu suất, cải thiện chất tạo bọt chữa cháy
Năm 2015 R H Hetzer và cộng sự thuộc Viện nghiên cứu Bundeswehr đã
nghiên cứu chế tạo chất tạo bọt AFFF trên cơ sở chất HĐBM siloxan ết quả
nghiên cứu trình bày trong bảng 1.6 cho thấy chất tạo bọt mới này có khả năng dập
tắt đám cháy trong 131 giây và chống cháy lại là 442 giây tốt hơn so với mẫu trắng
và chất tạo bọt lớp B Mặc dù khả năng dập cháy và chống cháy lại kém hơn so với
AFFF tuy nhiên đây là bọt chữa cháy không chứa chất HĐBM fluor hóa, do đó nó
thân thiện và an toàn với môi trường Mặt khác, trong thành phần của mẫu bọt chứa
siloxan mang đi thử nghiệm chưa có các chất ổn định bọt và các thành phần phụ gia
khác, do đó đây chưa phải là kết quả tối ưu Trên thực tế, có nhiều chất phụ gia
quan trọng trong AFFF, vai trò và tác dụng của các chất phụ gia đối với tính chất
của AFFF chưa được nghiên cứu nhiều [93]
Bảng 1.6: So sánh thời gian dập tắt của chất tạo bọt siloxan
và chất tạo bọt thương mại [93]
TT Loại Thành phần
Hàm lượng PFC
Tạo màng nước
Thời gian dập cháy 99% (s)
Thời gian dập cháy 100% (s)
Thời gian chống cháy lại 25% (s)
PFC -
Trang 3724
2 Mẫu
trắng
Alkyl glycoside (4,5g/l)
Năm 2016, tác giả A V Vinogradov và cộng sự [95] chế tạo thành công bọt lai silica mới có tính chất chữa cháy độc đáo Sự hình thành các hạt sol-gel trong quá trình tạo bọt của dòng chất lỏng với sức căng bề mặt thấp dẫn đến trạng thái ba pha bao gồm các chất HĐBM và nano silica đã thúc đẩy quá trình dập cháy hiệu quả hơn Nghiên cứu cho thấy hầu hết chất tạo bọt đang sử dụng được làm từ vật liệu hữu cơ
và có hiệu quả dập cháy giảm dần khi nhiệt độ tiếp cận 300oC Trong khi bọt chữa cháy mới tạo ra một lớp màng cứng và nhớt trên bề mặt vật liệu Lớp màng này không chỉ giúp ngăn cách nhiên liệu cháy với lửa, mà còn bảo vệ các vật liệu khỏi
sự cháy lại ết quả cũng cho thấy chất tạo bọt sol – gel có khả năng dập cháy hiệu quả gấp 50 lần so với nước thông thường và gấp 15 lần so với các chất dập cháy tốt nhất hiện có
Trang 3825
Hình 1.10: Cơ chế hóa học cho sự hình thành bọt silica
Năm 2020, Youjie Sheng và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về bọt chữa cháy thân thiện với môi trường dựa trên hỗn hợp các chất HĐBM hydrocarbon và silicon ết quả cho thấy sức căng bề mặt của dung dịch bọt không có fluor thấp hơn AFFF và không hình thành màng nước trên bề mặt cyclohexane, mặc dù hệ số lan truyền dương Bọt không chứa fluor có độ ổn định cao hơn nhưng tính lan truyền kém hơn so với AFFF truyền thống Thử nghiệm với quy mô nhỏ, hiệu suất chữa cháy và thời gian bán hủy của bọt không chứa fluor đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn GB15308-2006 Bọt chứa OFX-5211 cho hiệu quả chữa cháy và chống cháy lại tốt hơn AFFF Bọt chứa Silok-2235 và Tegopren-6950 có hiệu suất chữa cháy tốt hơn nhưng thời gian chống cháy lại kém hơn AFFF [96]
Trang 3926
Từ các kết quả thu được nhóm tác giả đã đưa ra cơ chế chữa cháy và phân hủy bọt của bọt chữa cháy có chứa thành phần silicon như sau: Cơ chế chữa cháy của AFFF truyền thống là tạo lớp màng nước cách nhiệt giữa nhiên liệu lỏng với oxy, như mô tả trong hình 1.12
Hình 1.12 So sánh cơ chế chữa cháy của bọt chứa silicon và bọt AFFF [96]
A: Bọt AFFF B: Bọt chứa silicon Trong quá trình chữa cháy của AFFF, một lớp màng nước trên bề mặt nhiên liệu lỏng được tạo thành Điều này được giải thích do AFFF có chứa chất HĐBM fluorocarbon làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch xuống giá trị rất thấp hi lớp màng nước phủ kín trên bề mặt nhiên liệu, chất lỏng từ bọt tiết ra quá nhiều sẽ
bị chìm xuống đáy khay do giới hạn của sự lan truyền dẫn đến độ bền của lớp bọt giảm dần Đối với các bọt có chứa silicon, cơ chế chữa cháy khác với AFFF và được giải thích tại hình 1.14 Chất lỏng tiết ra từ bọt trong quá trình chữa cháy rất ít
do tính ổn định cao được tạo nên bởi sự có mặt của chất HĐBM hydrocarbon và một số thành phần chất ổn định bọt Bọt có khả năng lan truyền nhanh chóng trên bề mặt nhiên liệu do tính chất của silicon Với khả năng lan truyền nhanh và bao phủ toàn bộ khay nhiên liệu đang cháy, dẫn đến việc ngọn lửa được dập tắt nhanh chóng Do đó có thể thấy bọt không chứa fluor có thể dập tắt đám cháy của nhiên liệu một cách hiệu quả Kết quả nghiên cứu cho thấy hỗn hợp các chất HĐBM hydrocarbon và silicon hứa hẹn được sử dụng rộng rãi để phát triển bọt chữa cháy thế hệ mới thân thiện với môi trường
1.4.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về vật liệu chống cháy, trong đó có công trình được đưa vào ứng dụng thực tế Tuy nhiên, đối với chất tạo
Trang 4027
bọt chữa cháy, đặc biệt là các dòng sản phẩm chất lượng cao như chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước, chất tạo bọt chữa cháy bền rượu… có ít công trình nghiên cứu một cách chuyên sâu và đầy đủ để tạo ra sản phẩm tiên tiến, bắt kịp xu thế chung của thế giới
Năm 1992, Trần Văn Tân và cộng sự nghiên cứu thành công quy trình sản xuất chất tạo bọt chữa cháy hòa không khí 6% (chất tạo bọt chữa cháy xăng dầu độ
nở thấp, thành phần chứa chất HĐBM hydrocarbon) sử dụng nước ngọt để chữa cháy các đám cháy nhóm A và nhóm B Các sản phẩm này có chất lượng tương đương với chất tạo bọt chữa cháy PO1 của Liên Xô Năm 2006, Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy Công an tỉnh Hà Tây đã sử dụng chất tạo bọt chữa cháy hoà không khí 6% này để dập cháy thành công 1 xe chở gas bị cháy, trước đó đã dùng nước, bình bột cầm tay và bình CO2 để dập nhưng không có hiệu quả, tránh được nguy cơ
nổ khí gas rất nguy hiểm Hiện nay, chất tạo bọt chữa cháy này vẫn được một số đơn vị đưa vào sử dụng, tuy nhiên, so với thế giới, sản phẩm này chưa đáp ứng được nhu cầu chữa cháy hiện đại và không tương thích với trang thiết bị mới của lực lượng phòng cháy, chữa cháy [97]
Năm 2013, Hà Văn Vân và cộng sự chế tạo được chất tạo bọt chữa cháy xăng dầu độ nở thấp, đạt được một số kết quả nhất định như khả năng chữa cháy các đám cháy xăng, dầu tốt Tuy nhiên, kết quả còn nhiều hạn chế như: độ đậm đặc thấp (6%); khả năng chống cháy lại chưa đạt TCVN 7278-1 : 2003 [98]
Năm 2014, Trung tâm Phát triển Công nghệ cao và Viện K thuật Hoá – Sinh và Tài liệu nghiệp vụ đã phối hợp nghiên cứu thăm dò chất tạo bọt tạo màng nước độ nở thấp thế hệ mới và bước đầu đã tạo ra hệ vật liệu đáp ứng các chỉ tiêu chữa cháy xăng dầu Kết quả là đã xây dựng được hệ vật liệu tạo màng nước gồm HĐBM mặt sodium polyoxyethylen alkylete sulfat (chất HĐBM hydrocarbon) và chất hoạt động fluor hóa perfluoroalkyl betain với tỉ lệ hàm lượng là 15% và 5%
Đã tìm được chất trợ HĐBM, các chất phụ gia cho độ bền cơ học, độ bền nhiệt cao hơn: butyl diglycol, glyxerin, carboxymethyl cellulose, coconut oil fatty acid mono ethanol amid, polyethylen glycol, Guar gum Đã thử nghiệm khả năng chữa cháy xăng dầu đối với các mẫu bọt theo 2 quy mô: quy mô nhỏ (phòng thí nghiệm) đạt được cả về thời gian dập cháy và thời gian chống bắt cháy lại; quy mô trung bình chỉ đạt được tiêu chí dập cháy, không đạt tiêu chí chống cháy lại Do vậy, cần có
