李云龍

摘要：新型氣體滅火劑的研發(fā)，有助于彌補傳統(tǒng)哈龍?zhí)娲鷾缁饎缁鹦阅茌^低的缺陷，同時可以避免對環(huán)境造成污染。鑒于此，本文首先對新型氣體滅火劑甄選策略進行了簡要分析，并從滅火濃度確定、大氣壽命估算和毒性分析三個角度出發(fā)，對新型氣體滅火劑開發(fā)技術(shù)展開了探討，希望為我國相關(guān)領(lǐng)域的全面發(fā)展奠定一定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新型氣體滅火劑；開發(fā)技術(shù)；思考

火災(zāi)對人們的生命和財產(chǎn)威脅不容忽視，近年來我國在積極進行現(xiàn)代化建設(shè)的過程中，增加了火災(zāi)發(fā)生的概率，傳統(tǒng)的哈龍滅火劑在應(yīng)用過程中，不僅滅火性能較差，且會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。在這種情況下，新型氣體滅火劑開發(fā)技術(shù)成為人們廣泛關(guān)注的話題，惰性氣體滅火劑、不含氯和溴的氫氟烴類滅火劑等的產(chǎn)生一定程度上推動了相關(guān)領(lǐng)域的全面發(fā)展，然而這些滅火劑還存在大氣壽命長、滅火效率低等缺陷，因此進一步加強新型氣體滅火劑開發(fā)技術(shù)研究具有重要意義。

一、新型氣體滅火劑甄選策略

在新型氣體滅火劑開發(fā)過程中，首先應(yīng)對滅火劑中各種化學(xué)物質(zhì)進行集中調(diào)查，并提取出擁有較高研究意義的化合物。因此必須對各種影響因素進行全面分析，其中包括環(huán)境、安全性、時間和資金等。值得注意的是，在這一過程中無法將全尺寸滅火試驗應(yīng)用于全部考察對象中，因此積極構(gòu)建一套完整的篩選技術(shù)，確?；瘜W(xué)物質(zhì)的快速篩選、降低篩選成本至關(guān)重要。而針對哈龍滅火劑來講，要想更加高效的發(fā)現(xiàn)替代品，首先應(yīng)對其主要性能特征進行全面把握。

最早的哈龍?zhí)娲愤x擇標(biāo)準(zhǔn)和程序由Gann于1990年提出，其可以對化合物性能進行有效區(qū)分，將所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與哈龍1211、哈龍1301特征數(shù)據(jù)進行對比，來詳細(xì)劃分有關(guān)物質(zhì)的類別。相關(guān)特征數(shù)據(jù)包括導(dǎo)電性、殘余物、滅火效率和金屬腐蝕性等，同時還從GWP全球變暖值潛能和ODP消耗臭氧潛能值兩個角度出發(fā)展開了分析，這一過程中消除了影響哈龍?zhí)娲烽_發(fā)的關(guān)鍵性因素。

在長時間的試驗研究中，工作人員從保護對象的安全性、貯運性能、滅火效率、人體安全性、環(huán)保性能五個角度出發(fā)對火災(zāi)發(fā)生時哈龍滅火系統(tǒng)呈現(xiàn)出來的特點進行了分析，最終得出以下結(jié)論：只有能夠高效抑制復(fù)燃、快速滅火、擁有較低GWP和ODP和較短大氣壽命等12種性能要求的物質(zhì)才是理想的哈龍?zhí)娲?。由于較大的差異產(chǎn)生于氣體滅火劑的滅火機理與理化性能之間，因此氣體滅火劑應(yīng)用時會在使用和儲存過程中呈現(xiàn)出不同特點，因此篩選新一代氣體滅火劑時采用單一化標(biāo)準(zhǔn)是不科學(xué)的。因此必須從化學(xué)物質(zhì)性能角度出發(fā)，動態(tài)化調(diào)整篩選過程。為了對篩選過程進行簡化，降低篩選成本并縮短周期，本文以哈龍滅火劑相關(guān)性能指標(biāo)為基礎(chǔ)，從12種性能角度出發(fā)對哈龍?zhí)娲愤M行了分類，以期通過篩選對相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的性能進行精確把握。經(jīng)過篩選發(fā)現(xiàn)全氟己酮可以滿足理想哈龍?zhí)娲返男阅芤螅虼丝梢宰鳛樾乱淮執(zhí)娲鷾缁饎╅L期使用。

二、新型氣體滅火劑篩選試驗方法

（一）滅火濃度確定

在空氣中哈龍1301和HFC-125（C2HF5）分別擁有3vol.%和9vol.%的熄滅多種火焰濃度，因此滅火劑釋放時間較長、存貯空間更大的為HFC-125（C2HF5），其會產(chǎn)生更低的滅火效率。在對一種物質(zhì)近似滅火濃度進行推測的過程中，可以采用同系物滅火濃度數(shù)據(jù)或同類物質(zhì)測量結(jié)果，事實上包含催化活性分子、反應(yīng)性、物理活性的物質(zhì)才可以用作滅火劑，在吸收熱量的背景下，振動-轉(zhuǎn)動模式在物理活性分子中會發(fā)生改變，在特定情況下，分解化合物也會導(dǎo)致額外熱量被吸收，二者都會將火焰的溫度降低；在增加此類型化合物有效性時，分子中原子數(shù)也會明顯提高，但是同時升高的還有物質(zhì)沸點。

在試驗中，為了將程序、裝置中的誤差消除，美國有關(guān)研究小組指出在提高試驗結(jié)果再現(xiàn)性時，可以利用杯式燃燒試驗方法，試驗中可以對HFC-227ea的MEC和氮氣進行測量。結(jié)果顯示，在氣體滅火劑對液體燃料的滅火濃度測定中，標(biāo)準(zhǔn)化的杯式燃燒器試驗方法和裝置呈現(xiàn)出了較好的再現(xiàn)性，分別產(chǎn)生了6.62±0.14vol.%和32.2±0.7vol.%的HFC-227eaMEC和氮氣，這一數(shù)據(jù)可以作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用于分析不同氣體滅火劑最低滅火濃度；而空氣中沒火機濃度測定方法、操作規(guī)范性對試驗結(jié)果再現(xiàn)性和重復(fù)性具有直接影響。

（二）大氣壽命估算

物質(zhì)在大氣中停留的時間越短，所造成的環(huán)境污染和臭氧消耗影響就越小，因此在心性氣體滅火劑開發(fā)過程中，一個重要的環(huán)境影響指標(biāo)就是大氣壽命。對流層中物質(zhì)的壽命同其化學(xué)、物理消耗速度具有直接聯(lián)系，·OH自由基吸收可見-紫外光性質(zhì)以及反應(yīng)性是最為重要的影響因素。在流層中取代反應(yīng)以及分子脫氫反應(yīng)基礎(chǔ)上，·OH可以將大氣中的痕量物質(zhì)有效去除。假設(shè)kOH為與·OH反應(yīng)的速度常數(shù)，那么利用實驗可以對這一常數(shù)進行直接測定。在對某物質(zhì)的大氣壽命進行考察時，必須對其純度進行精確把握。事實上，影響試驗結(jié)果的最大影響因素就是純度，通常情況下規(guī)定烯烴以及其他不飽和化合物在試驗樣品中的含量應(yīng)不超過0.1%。

（三）毒性分析

救火過程中，要想加大環(huán)境保護力度，維護火場人員的生命安全，降低新型氣體滅火劑燃燒產(chǎn)物和分解物質(zhì)的毒性至關(guān)重要。針對哈龍系列物質(zhì)來講，心臟敏感是主要毒性，會導(dǎo)致接觸該物質(zhì)的人員產(chǎn)生突發(fā)性心律不齊現(xiàn)象。因此哈龍?zhí)娲吩谑褂眠^程中一個重要的限制性條件就是心臟敏感值。如果在火災(zāi)現(xiàn)場需要1min以上才能夠?qū)⑷藛T疏散，那么不可以在超過NOAEL濃度時對該物質(zhì)進行應(yīng)用。如果在火災(zāi)現(xiàn)場需要30s～1min的人員疏散時間，那么不可以在超過LOAEL濃度時對該物質(zhì)進行應(yīng)用。因此濃度高于LOAEL的滅火劑僅可以在30s內(nèi)可以完成人員疏散的火災(zāi)現(xiàn)場進行應(yīng)用，而工作人員必須在采取全面的防護措施基礎(chǔ)上才能夠進入該區(qū)域。部分研究人員指出，在對滅火劑替代品毒性進行確定的過程中，應(yīng)實施包括慢性毒性、基因毒性、毒性發(fā)展和再生、致癌性在內(nèi)的一系列毒性試驗，目前廣泛應(yīng)用的滅火劑替代品毒性試驗方法為極限試驗。

三、結(jié)語

綜上所述，在明確篩選哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑臉?biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，能夠完善新型氣體滅火劑的開發(fā)設(shè)計策略，同時制定詳細(xì)的篩選試驗方法，在對比分析包含第一代哈龍?zhí)娲?、哈?301在內(nèi)的氣體滅火劑性能基礎(chǔ)上，能夠更加明確氣體滅火劑的發(fā)展歷程，在滅火濃度確定、大氣壽命估算和毒性分析等的基礎(chǔ)上指出了哈龍?zhí)娲夹g(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向為構(gòu)建先進的氣體滅火劑性能篩選試驗方法。在此基礎(chǔ)上能夠為新一代氣體滅火劑的開發(fā)奠定良好基礎(chǔ)。

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