Водна вогнегасна речовина k2[cucl4]

Реферат: Водна вогнегасна речовина на основі 40 % водного розчину комплексної солі K2[CuCl4]. Розчин містить, мас. %: СuСl2·2Н2О - 24, KСl - 21, вода - 55. Речовина може бути використана для гасіння займань полярних та неполярних вуглеводнів з застосуванням технологій водноаерозольного пожежогасіння. UA 108792 C2 (12) UA 108792 C2 UA 108792 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до водних вогнегасних речовин і може бути використаний для припинення процесів горіння за участі як полярних (органічних амінів, нітрилів тощо), так і неполярних (дизельне пальне, бензин тощо) вуглеводнів (осередок займання класу "В") в приміщеннях різного призначення (хімічних складах, цехах тощо) з застосуванням технологій водноаерозольного пожежогасіння. Відомий спосіб припинення процесу горіння дрібно розприсканою водою [Копылов Н.П., Чибисов А.Л., Душкин А.Л., Кудрявцев Е.А. Изучение закономерностей тушения тонкораспыленной водой модельных очагов пожара // Пожарная безопасность. - 2008. - № 4. С. 45-58]. Відомий спосіб припинення процесу горіння дрібним розприскуванням водних вогнегасних речовин [Турчин А.І., Антонов А.В. Теоретичні і практичні питання застосування технологій тонкого розпилювання водних вогнегасних речовин // Науковий вісник УкрНДІПБ. - 2008. - № 1 (17). - С. 138-145]. Відома водна вогнегасна речовина на основі солі калію - K2СО3 - для гасіння пожеж класу "А" та "В" дрібно розприсканим струменем [Патент на корисну модель № 52969 U, Україна, МПК A62D 1/02 (2006.01). Водна вогнегасна речовина для гасіння тонкорозпиленими струменями пожеж класів "А" та "В" за ГОСТом 27331-87 з використанням від -30 до +50 °C / Антонов А.В., Ковалишин В.В., Турчин А.І., Козяр Н.М. (Україна). - № U200911293; Заявл. 06.11.2009; Опубл. 27.09.2009; Бюл. № 18]. Відома водна вогнегасна композиція, виготовлення якої базується на хімічних реакціях між органічними кислотами (ацетатною і лимонною) та неорганічними лугами (КОН), з додаванням речовин (K2СО3, KНСО3, K4Р2О7, NaHCO3 тощо), що стабілізують цю реакцію [Патент на винахід № 84683 С2, Україна, МПК С09K 21/00, A62D 1/00, A62D 1/06 (2006.01). Антипіренова композиція та спосіб її одержання / Нільссон Йєнс Бірґер. - № а200501765; Заявл. 05.08.2003; Опубл. 25.11.2008; Бюл. № 22]. Відомий водний вогнегасний засіб, виготовлений на основі відходів титанового виробництва - розплаву хлоридів металів (переважно KСl, NaCl, MgCl2 тощо) [Авторское свидетельство № 1792719 А1, СССР, МПК A62D 1/00. Огнетушащее средство / Вакулонис Г.Ю., Левертов М.Г., Любарский Б.С., Романенко И.П. - № 4731866/26; Заявл. 26.06.1989; Опубл. 07.02.1993; Бюл. № 5]. Відомо, що вогнегасна здатність більшості аерозолів розчинів солей визначається природою розчинених у воді солей, що інгібують газофазні перетворення в полум'ї, в ролі яких здебільшого виступають хлориди лужних та лужноземельних металів (Li, Na, K, Mg, Ca тощо) [Дяченко О.І., Биченко А.О. Залежність вогнегасної ефективності води від її хімічного складу // Пожежна безпека: теорія і практика. - 2008. - № 1. - С. 36-39]. Недоліком більшості перелічених водних вогнегасних речовин є те, що в якості розчинених солей використовують солі s-металів, які здатні припиняти процес горіння винятково в полум'ї, а процедура приготування таких розчинів подекуди є вкрай складною. Ряд приготованих водних розчинів солей мають значення рН  12, що характеризує їх як хімічно небезпечні, корозійні і шкідливі для довкілля. Відома водна вогнегасна речовина на основі приготованого 30 % водного розчину комплексної солі - "червоної кров'яної солі" (калійгексаціаноферату (III), K3[Fe(CN)6]), що використовують для гасіння лісових пожеж [Коробейничев О.П., Шмаков А.Г, Чернов А.А., Большова Т.А., Шварцберг В.М., Куценогий К.П., Макаров В.И. Тушение пожаров с помощью аэрозолей растворов солей // Физика горения и взрыва. - 2010. - Т. 46 - № 1. - С. 20-25], висока вогнегасна ефективність якого, окрім спроможності гальмувати перетворення в полум'ї, 3+ зумовлена ще й здатністю акцепторних атомів d-металу (іонів Fe ) хімічно зв'язуватись з донорними гетероатомами (N, О, S тощо) органічних речовин, внаслідок чого горючі властивості таких вуглеводнів суттєво знижуються, що у підсумку і забезпечує високу вогнегасну здатність водного розчину цієї солі. Недоліком цієї водної вогнегасної речовини є те, що як комплексна сіль використовується дуже токсичний комплексний ціанід феруму (III), який внаслідок гідролізу чи термолізу спроможний вивільняти смертельно небезпечні речовини - ціанідну кислоту (HCN) чи, навіть, диціан (NC-CN). Найближчим за технічною суттю, а саме функціональною залежністю (прототипом) є водна вогнегасна речовина на основі солі d-металу - купруму (ІІ) хлориду (СuСl2) для гасіння пожеж класу "В" дрібно розприсканим струменем [Патент на винахід UA 102757 С2, Україна, МПК A62D 1/00 (2013.01). Водна вогнегасна речовина ВГХМ-ІІ / Михалічко Б.М., Ковалишин В.В., Годованець Н.М. (Україна). - № а 2012 00005; Заявл. 03.01.2012; Опубл. 12.08.2013; Бюл. № 15]. 1 UA 108792 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Водні аерозолі цієї вогнегасної речовини проявляють підвищену ефективність при гасінні займань полярних вуглеводнів. В основу винаходу поставлено завдання розробити таку водну вогнегасну речовину на основі комплексної солі - хлориду d-металу та хлориду s-металу, застосування якої забезпечило б високу вогнегасну ефективність гасіння займань за участі полярних і неполярних вуглеводнів за рахунок скорочення часу гасіння та зменшення витрат води й без утворення будь-яких смертельно небезпечних речовин. Поставлене завдання вирішується так, що водна вогнегасна речовина для гасіння займань за участі полярних та неполярних вуглеводнів виготовлена на основі купрум (ІІ) хлориду та калійхлориду, яку готують розчиненням у воді СuСl2·2Н2О та KСl у мольному співвідношенні 1:2. Досі не була відома водна вогнегасна речовина на основі комплексної солі - хлоридів калію і купруму (ІІ) і авторами вперше запропонована водна вогнегасна речовина на основі калійтетрахлорокупрату (ІІ) - K2[СuСl4] (далі ВГХМ-IIK). Суть винаходу полягає в тому, що як водну вогнегасну речовину ВГХМ-ІІK використовують 40 % водний розчин калійтетрахлорокупрату (II), який готують розчиненням у 100 масових частинах води 44 масові частини кристалогідрату СuСl2·2Н2О і 38 масових частин KСl (тобто, масове співвідношення інгредієнтів становить ≈ 16:7:6). До 1 л води додавали 5,2 моль (380 г) KСl і гріли суміш (60-70 °C) до повного розчинення калійхлориду, після чого до цього ж розчину додавали 2,6 моль (440 г) СuСl2·2Н2О. Водний розчин набув темно-зеленого забарвлення. Після охолодження до кімнатної температури розчин ВГХМ-ІІK готовий до використання. Вогнегасна ефективність водного розчину калійтетрахлорокупрату (II) досліджувалась в лабораторних умовах з використанням загальної методики визначення вогнегасної ефективності за допомогою установки для припинення процесу горіння. Установка складається з випробувальної камери без дна зі скляною вітриною, розміром 0,2×0,2×0,3 м з верхнім отвором (діаметр 3 см) і осередком горіння всередині, мірної ємності для визначення витрат вогнегасної рідини, обладнання для подачі в осередок горіння дрібно розприсканої рідини (пульверизатор) і секундоміра. За методикою в камеру вносили кругле деко (висота борту 0,05 м, діаметр 0,1 м) з горючою рідиною (20 мл) і підпалювали. Витримували час вільного горіння до моменту, коли горюча рідина закипить (при цьому полум'я огортало весь об'єм випробувальної камери), після чого в осередок горіння крізь боковий отвір камери вносили дрібно розприскану водну вогнегасну речовину з продуктивністю подачі 0,0015 л/с. Після припинення процесу горіння фіксувався час гасіння та об'єм витраченої водної вогнегасної речовини. Як горючу речовину використовували н-гексан (неполярний вуглеводень) та моноетаноламін (полярний вуглеводень). Як водну вогнегасну речовину (ВВР) використовували водний розчин калійтетрахлорокупрату (ІІ) різної концентрації, а також звичайну водогінну воду. За умовами дослідження температура ВВР у всіх випадках складала 15 °C. Для кожного зразка ВВР визначали середній проміжок часу (Δτ, с) та середні витрати вогнегасної рідини (V, мл) на вогнегасіння, а також обчислювали коефіцієнт підвищення вогнегасної ефективності (K1) ВВР стосовно води за формулою: K1  Vвода / VВВР . Результати експериментального дослідження вогнегасної здатності водних розчинів калійтетрахлорокупрату (II) різної концентрації та води подані в таблиці. ВВР 40 % водний розчин K2[СuСl4] 20 % водний розчин K2[СuСl4] 10 % водний розчин K2[СuСl4] вода 45 50 VВВР, мл 9 11 21 29 н-Гексан Δτ, с K1 7 9 12 17 3,2 2,7 1,4 1 Моноетаноламін VВВР, мл Δτ, с K1 6 5 4,2 10 8 2,4 16 11 1,6 25 15 1 Отже, експериментальні дослідження показали, що у разі гасіння займань за участі нітрогенвмісних вуглеводнів - моноетаноламіну (осередок займання класу "В2"), вогнегасна здатність пропонованої водної вогнегасної речовини ВГХМ-ІІK (40 % водний розчин K2[СuСl4]) у 4,2 разу вища, ніж у води, а якщо зіставляти результати випробувань з гасіння займань незаміщених вуглеводнів - н-гексану (осередок займання класу "В1"), то вогнегасна здатність ВГХМ-ІІK буде у 3,2 разу вищою, ніж у води. 2 UA 108792 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Водна вогнегасна речовина для гасіння осередків займань класу "В" за участі полярних (органічних амінів, нітрилів тощо) та неполярних (дизельне пальне, бензин тощо) вуглеводнів з застосуванням технологій водно-аерозольного пожежогасіння, яка відрізняється тим, що як водну вогнегасну речовину використовують 40 % водний розчин комплексної солі калійтетрахлорокупрату (II), приготовлений розчиненням у воді вихідних інгредієнтів у такому співвідношенні, мас. %: СuСl2·2Н2О 24 KСl 21 вода 55. 10 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3