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黄原胶对泡沫溶液泡沫性能、表面张力的影响(二)
来源:工业安全与环保 浏览 532 次 发布时间:2025-10-20
2实验结果与讨论
2.1表面活性剂发泡性分析
2.1.1表面活性剂一元体系发泡性能研究
如图1所示,3种表面活性剂发泡性能随浓度增加而增大,都经过了快速增长阶段、缓慢增长阶段,最后发泡高度趋于平稳,不再随浓度增加而变化。SDS、CAB、无患子皂苷质量分数分别在5%、8%、15%时初始泡沫高度达到了最高值,分别是166 mm、171 mm、152 mm。形成大量泡沫的关键因素是表面流动性[8],以上结果表明CAB具有更好的表面流动性。
图1表面活性剂发泡性随体积分数的变化
以发泡体系的复配组分(无患子皂苷、SDS、CAB 3种表面活性剂)为考察的3个因素,根据3种表面活性剂的发泡性能,每个因素选3个水平,选用L9(33)正交试验设计优化泡沫灭火剂的配方,正交表设计如表1所示。
表1正交试验因素及水平单位:%
表2发泡性能正交试验结果
2.1.2表面活性剂叁元体系泡沫溶液发泡性能
根据正交表测定其发泡高度,结果见表2。表2中碍1、碍2、碍3表示各因素在相应水平下评价指标的平均值,搁为各因素相应水平下评价指标的级差。发泡高度的极差搁值表明,各因素的重要性依次为厂顿厂&补尘辫;驳迟;颁础叠=无患子皂苷,厂顿厂对复配体系的发泡性能影响最大。由表2中发泡高度的碍值可见,发泡性能最佳的组合是第9组。表面活性剂复配后随着其添加量的增加,空气与液膜之间的活性剂分子浓度增加,有利于提高泡沫溶液的发泡能力[9]。
表3为泡沫溶液的配方。根据叁元复配体系的发泡性能,选取发泡性能最佳的9号组,无患子皂苷、厂顿厂、颁础叠质量分数固定在15%、5%、5%。研究齿骋浓度变化对泡沫溶液性能的影响。
表3泡沫液的组分单位:%
2.2 XG对泡沫溶液性能的影响
2.2.1发泡能力
市售3%础贵贵贵和5组试验组泡沫溶液的发泡能力测试结果如图2所示。厂顿厂、颁础叠、无患子皂苷的发泡能力随着齿骋浓度的增加而下降。齿骋引起的泡沫溶液发泡能力的下降主要因为齿骋分子之间的相互作用形成网状包裹结构,降低了表面活性分子其周围结合水分子的数目,从而降低泡沫溶液的发泡性能。
图2泡沫溶液发泡性能随齿骋浓度的变化
2.2.2泡沫稳定性
泡沫的稳定性主要由泡沫的排水、粗化和聚并等多因素决定[10]。双注射器技术产生的6种泡沫的图像见图3,而6种泡沫的50%析液时间测定结果见表4。这6种泡沫在0 s时有相同的初始体积,在重力作用下发生泡沫排水现象,600 s后6种泡沫的排水体积之间存在很大的差异,X-0#、X-1#和X-2#样品泡沫排水量几乎达到发泡前泡沫溶液的初始体积,X-3#泡沫排水量明显降低,X-4#泡沫的排水体积较3%AFFF的排水体积少。以上结果表明添加质量分数0.30%的XG能很好地减缓泡沫排水,使无氟泡沫和商用泡沫灭火剂有相当的泡沫稳定性。
图3通过双注射器技术在不同时间泡沫溶液产生的泡沫
X-1#、X-2#与X-0#样品的50%析液时间相近,表明质量分数0.01%的XG和质量分数0.05%的XG对稳定泡沫无明显作用。为简洁起见,仅显示X-0#、X-3#、X-4#和3%AFFF泡沫形态随时间的变化见图4。在形成均质泡沫后30 s时,4种泡沫溶液产生的泡沫尺寸大部分为几十微米,大的不超过200m。之后由于泡沫之间的压差,导致泡沫不断粗化、聚并,在泡沫粗化过程中,各组泡沫形态发生变化。X-0#和X-3#的泡沫在600 s时,泡沫数量明显减少,X-0#最大泡沫尺寸达到239m,添加质量分数0.1%的XG的X-3#泡沫量也减少,但泡沫粗化现象减弱,XG加入质量分数0.3%的X-4#样品泡沫尺寸变化小,最大泡沫尺寸为164m,可见添加XG对泡沫的粗化有明显的抑制作用。添加质量分数0.3%XG泡沫与3%AFFF有相似的泡沫粗化过程。
表4 50%析液时间试验结果单位:s
图4泡沫粗化过程
2.2.3泡沫扩散性分析
测得环己烷的表面张力为25.24 mN/m,根据式(1),6组试验组其扩散系数如表5所示。X-0#、X-1#、X-2#、X-3#和X-4#样品扩散系数都为负值。试剂复配后活性剂分子疏水基水分子之间依然有较大斥力,因此,此配方所产生的泡沫无法在油面上形成水膜[11]。X-0#、X-1#、X-2#、X-3#和X-4#样品之间的表面张力和界面张力表现出较小的差异,分别在29.60~30.28 mN/m和2.31~2.65 mN/m之间。表明XG对泡沫溶液的表面张力和界面张力影响较小,影响表面张力和界面张力的主要原因是表面活性剂的种类。X-4#样品的粘度变化比较明显,因为XG浓度的增加导致聚合物网络结构的增强,并且XG与表面活性剂相互作用:通过静电、疏水和氢键等发生,这有助于显著增加溶液粘度的协同效应。
表5泡沫溶液的性能





