Методы определения поверхностного натяжения
Методы определения поверхностного натяжения делятся на статические и динамические. Для чистых неас- социированных жидкостей значения поверхностного натяжения, определяемые статическим и динамическим методами, совпадают. Для растворов ПАВ на практике поверхностное натяжение определяют полустатическим или динамическим методами. Наиболее часто применяют поднятие или опускание жидкости в капиллярной трубке; взвешивание или счет капель; максимальное давление пузырьков; отрыв кольца.
Наиболее простым является способ взвешивания или счета капель. Чем меньше поверхностное натяжение раствора, тем больше капель будет образовываться из одного и того же объема жидкостей и, следовательно, тем больше будет суммарная площадь их поверхности. В результате увеличивается скорость испарения воды, быстрее снижается температура, продукты разложения горящих веществ разбавляются до негорючих концентраций и осаждается дым (табл. 1).
Смачивающая способность ПАВ. Как указывалось ранее, для ликвидации горения требуется большое количество воды, так как она плохо проникает внутрь веществ, плохо смачивает и растекается по поверхности горящих предметов. Много воды, подаваемой в зону горения, вообще не используется в процессе тушения. Плохое смачивание можно проиллюстрировать на примере некоторых гидрофобных веществ — хлопка, шерсти, парафина, сажи и др. Кусочек хлопка, помещенный в стакан с водой, будет плавать на поверхности, так как вода не проникает внутрь хлопка. Если к воде добавить 0,1 — 1% поверхностно-активного вещества, хлопок начнет поглощать влагу и тонуть вследствие уменьшения поверхностного натяжения воды. Если поверхность не омачивается жидкостью, капля соприкасается спей только в одной точке. Если понизить поверхностное натяжение, площадь соприкосновения жидкости с поверхностью Снижение поверхностного натяжения является необходимым, но недостаточным условием для достижения хорошего смачивающего эффекта. Важно подобрать родственное со смачиваемой поверхностью ПАВ.
Поверхностное натяжение неполностью характеризует смачивающую способность ПАВ. Так, например, поверхностное натяжение водйых растворов хлорного сульфонола (1%), алкилсульфата из вторых неомыля- емых (2%), ОП-7 (1%) и ДБ (0,0625%) равно 31,7- 1С3 Н/м, а их смачивающая способность соответственно равна 8,6; 11,5; 23,4 и более 600 с. Из приведенного примера видно, что для полной характеристики смачивателей необходимо знать, насколько быстро раствор может смочить вещество. Обычно определяют зависимость смачивающей способности от концентрации ПАВ для каждого материала, в тушении пожаров пользуются методом ЗПИИПО. Рабочие концентрации растворов смачивателей определяют на приборе, который представляет собой металлический фильтр, состоящий из двух половин, скрепленных
тремя зажимами (рис. 3). Между частями фильтра вкладывают круг диаметром 34 мг. из суровой саржи (артикул 4820).
Для определения рабочей концентрации готовят несколько водных растворов смачивателя с 8 до 0,0625% разбавлением раствора в 2 раза. Вырезанный образец ткани кладут на фильтр и по на правляющим прижимают цилиндрической частью фильтра, после чего прибор крепят на штативе. Отмеривают пипеткой 10 см3 исследуемого раствора и наливают в небольшой бкже. Быстро выливают приготовленный раствор смачивателя в цилиндрическую часть над тканью и определяют время появления первой капли, которое характеризует смачивающую способность. Оптимальное время смачивания 7—9 с. Этим методом была проверена смачивающая способность растворов некоторых вещестн рн.-итчиои концентрации (тлбл 2).
![[image]](pav/pav-2.jpg)
Рис. 3. Прибор для определения смачивающей способности методом
вниипо
Смачивающая способность, определяемая по любой методике в области больших концентраций (1—8%). мало изменяется с разбавлением раствора и на графике изображается прямой с небольшим углом наклона. По мере дальнейшего разбавления скорость смачивания резко замедляется. Вершина кривой, соответствующая рез кому изменению времени смачивания, для сульфонолов НП-1, сульфоната, смачивателя ДБ лежит в области малых концентраций (порядка 0,25%) и соответствует малому времени смачивания. У таких веществ, как ОП-7, пенообразователь ПО-I, вершина кривой лежит в области больших концентраций и соответствует большему времени смачивания.
При подбору оптимальной концентрации водного раствора смачивателя необходимо иметь в виду, что его поверхностное натяжение не должно превышать 37-Ю3 Дж/м2, а смачивающая способность должна быть такой, чтобы время смачивания образца ткани было 7—9 с.
Для каждого вещества существует своя оптимальная концентрация, которая рекомендуется в соотдетствии с проведенными испытаниями в качестве огнетушащей концентрации растворов смачивателей.
Необходимо учитывать, что приведенные данные являются ориентировочными и в каждом конкретном случае должны дополнительно уточняться. Экономически наиболее выгодно для тушения пожаров применять сульфонаты, сульфонолы, смачиватель ДБ. От смачизающей способности зависит также скорость растекания раствора по поверхности вещества, что оказывает существенное влияние на эффективность тушения. Опыты показали, что скорость растекания зависит от концентрации смачивателя в растворе. Для каждого вещества существует определенная концентрация смачипателя, при которой раствор растекается с наибольшей скоростью. Поэтому в пожарных частях, где растворы смачивателей предназначаются для тушения определенного материала, целесообразно применять концентрации иные, чем оптимальные. Например, 1%-ный раствор сульфоната проникает в глубину кнпы хлопка в 15 раз быстрее, чем раствор оптимальной концентрации (0,4%). В пожарных частях, охраняющих заводы по переработке и склады хлопка, рекомендуется применять растворы смачивателей с концентрацией выше оптимальной.
Опытами установлено, что скорость растекания растворов смачивателей значительно выше, чем воды. Так, 0,2%-ный раствор сульфоната при температуре 20°С ра стекается по поверхности древесины (сосна) в 100 раз быстрее, чем вода. С повышением температуры древесины до Я0°С это соотношение уменьшается до 11, а в процессе тушения, вероятно, па тает to 3—-4 Более высо кая скорость растекания растворов смачивателей по сравнению с водой обусловливает и более высокую скорость охлаждения ими горящих веществ. В этом и заключается одна из основных причин уменьшения времени тушения и интенсивности подачи при тушении растворами смачивателей.
