基于响应曲面法的三相泡沫灭火剂基础配方优化设计

为得到发泡及稳定性能优异的三相泡沫,响应曲面法优化设计三相泡沫灭火剂基础配方。通过单因素实验确定表面活性剂及固相粉体为SDS、Fc-134、6501、2000目(6.91μm)合成云母粉,以发泡高度及稳定时间为响应值,研究其交互作用。利用Box-Behnken方法,建立的二次回归模型显著可靠,该模型预测SDS、Fc-134、6501浓度分别为2.64%,0.096%,3%,合成云母添加量为10 g时,为最优组合,预测发泡高度1533.86 ml,稳定时间12.8792 min,实验得到发泡高度为1550 ml,稳定时间为12 min,误差分别为1.05%,6.82%。与未优化三相泡沫比较在发泡高度及稳定时间分别提高14.8%、26.3%。结果表明,经优化设计三相泡沫发泡及稳定性能较未优化三相泡沫有明显提高且响应曲面法建立的预测模型误差较小,因此,该模型可用于提升三相泡沫灭火剂的发泡及稳定性能,为三相泡沫灭火剂配方设计提供参考。     

低碳醇改性无氟泡沫的性能分析与扑灭油池火的实验研究

针对现有氟碳类泡沫灭火剂关键组分PFOS因国际环境公约出于环保和健康而限用,以及现有泡沫灭火剂还存在析液速度快而影响灭火能效等问题,在前人及团队探究无氟泡沫复配方案基础上,基于火灾化学理论与表面活性剂技术,遴选碳氢/有机硅表面活性剂(LS-99/SDS)为基剂,通过引入可改善气泡聚并的低碳醇(乙醇、正丙醇和异丁醇)调控泡沫的发泡倍数和25%析液时间等性能,开展含醇泡沫和无醇泡沫的灭火对比实验,考察低碳醇引入后的泡沫灭火能效。结果表明,引入适量浓度低碳醇可显著影响LS-99/SDS复配体系的发泡倍数和25%析液时间。相比乙醇和正丙醇,当异丁醇质量分数为0.1%时,可有效延缓含醇泡沫的析液进程和降低析液速率。通过灭火过程的火焰温度测定,发现含醇泡沫作用下10 cm和20 cm高度处的火焰最大降温速率为20.1℃·s^-1和11.2℃·s^-1,相较于无醇泡沫体系降温效果显著,降温增幅分别为39.58%和14.29%。含醇泡沫灭火剂相对于无醇泡沫灭火时间缩短了3.6 s,缩短幅度为37.5%。适量浓度的异丁醇引入到无氟泡沫体系中,可有效延缓泡沫析液进程,提高泡沫体系的发泡倍数及稳泡性能,为无氟泡沫的优化设计提供了一条新路径。建立了基于25%析液时间、平均析液速度、最大降温速率和灭火时间等综合指标的灭火效果考察方法,为泡沫灭火效能的实验室评价提供了参考依据。     

低碳醇改性无氟泡沫的性能分析与扑灭油池火的实验研究

针对现有氟碳类泡沫灭火剂关键组分PFOS因国际环境公约出于环保和健康而限用,以及现有泡沫灭火剂还存在析液速度快而影响灭火能效等问题,在前人及团队探究无氟泡沫复配方案基础上,基于火灾化学理论与表面活性剂技术,遴选碳氢/有机硅表面活性剂(LS-99/SDS)为基剂,通过引入可改善气泡聚并的低碳醇(乙醇、正丙醇和异丁醇)调控泡沫的发泡倍数和25%析液时间等性能,开展含醇泡沫和无醇泡沫的灭火对比实验,考察低碳醇引入后的泡沫灭火能效。结果表明,引入适量浓度低碳醇可显著影响LS-99/SDS复配体系的发泡倍数和25%析液时间。相比乙醇和正丙醇,当异丁醇质量分数为0.1%时,可有效延缓含醇泡沫的析液进程和降低析液速率。通过灭火过程的火焰温度测定,发现含醇泡沫作用下10 cm和20 cm高度处的火焰最大降温速率为20.1℃·s^-1和11.2℃·s^-1,相较于无醇泡沫体系降温效果显著,降温增幅分别为39.58%和14.29%。含醇泡沫灭火剂相对于无醇泡沫灭火时间缩短了3.6 s,缩短幅度为37.5%。适量浓度的异丁醇引入到无氟泡沫体系中,可有效延缓泡沫析液进程,提高泡沫体系的发泡倍数及稳泡性能,为无氟泡沫的优化设计提供了一条新路径。建立了基于25%析液时间、平均析液速度、最大降温速率和灭火时间等综合指标的灭火效果考察方法,为泡沫灭火效能的实验室评价提供了参考依据。     

响应曲面法优化泡沫洗面奶的发泡能力

为了优化泡沫洗面奶的发泡能力,首先采用单因素实验探究癸基糖苷与氧化胺添加比、丙二醇添加量以及pH值对泡沫洗面奶发泡能力的影响;随后采用响应曲面法对影响泡沫洗面奶发泡能力的因素进行系统分析,得出最佳优化方案。分析结果表明,模型响应值精确度为99.22%,各因素对泡沫高度影响的大小为:癸基糖苷添加量 pH 丙二醇添加量;泡沫高度最佳参数条件为:癸基糖苷添加量0.64%,氧化胺添加量9.36%,丙二醇添加量7.4%,pH调节至8;泡沫高度响应值为171 mm。     

碳氢/有机硅/低碳醇三元系泡沫及抑制煤自燃的效果分析

泡沫灭火剂是常用的火灾扑救方法之一,但常规泡沫灭火剂存在半衰期短,析液、聚并迅速而影响灭火效能的问题,基于火灾化学和活性剂技术,提出碳氢表面活性剂SDS、有机硅表面活性剂LS-99和低碳醇的三元系泡沫体系,并系统探究碳氢/有机硅/低碳醇的复配配比。通过表面张力、发泡高度、稳泡系数的大量测试,发现LS-99的临界胶束浓度为0.0083%。LS-99和SDS二元系在降低表面张力、提升发泡高度和稳泡系数方面具有良好的协同增效作用。在此基础上引入适量浓度的能够延缓泡沫析液、聚并的异丁醇,设计出了性能优良的碳氢/有机硅/低碳醇泡沫灭火剂。LS-99、SDS和异丁醇的质量分数为0.1%时,测试结果表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫的发泡倍数可达52.5倍,25%析液时间可达210 s,300 s时的稳泡系数高达0.958,半衰期远超常规泡沫。煤自燃的灭火抑制实验表明,SDS/LS-99/醇三元系泡沫作用下,煤自燃各反应阶段的活化能相较于空气氛围均增大,反应难度增强;最大失重速率下降,反应剧烈程度减弱。初期吸热阶段的吸热量为78.3 J/g,大于空气氛围下煤氧复合的吸热量,吸热增幅高达2.16倍。放热阶段的放热量为1765.4 J/g,相较于空气氛围放热降幅达到15.15%,表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫对煤自燃具有良好的灭火效果。     

几种表面活性剂对灭火剂性能影响研究

为探究碳氢和有机硅表面活性剂对泡沫灭火剂性能的影响,将6种表面活性剂按质量分数3%、6%制备泡沫灭火剂,并测试泡沫灭火剂的表面张力、界面张力、发泡倍数、25%析液时间、铺展性、灭火性能等性能,以灭火时间为灭火性能判定标准。结果表明,BS-12和APG0810泡沫灭火剂表面张力相对较低,3%BS-12泡沫灭火剂表面张力为20.4 mN/m;APG0810泡沫性能最好,发泡倍数达到13,同时25%析液时间达到70.64 s;对于铺展性能,K-12泡沫灭火剂在环己烷表面铺展迅速,铺展面积大。灭火实验表明, APG0810泡沫灭火剂灭火时间最短,灭火性能最优。     

三相泡沫灭火剂的改良

三相泡沫灭火剂是近年来应用于煤矿的新型灭火剂,可快速有效地解决大范围采空区、高冒区、高温点等普通防灭火措施难以解决的难题。但其施用量巨大,必须考虑其对环境的潜在危害。以特定酶解后的南瓜籽粕蛋白浓缩液为发泡基料,期望获得一种高生物降解性的三相泡沫灭火剂。结果表明:采用碱性蛋白酶为工具酶,在底物浓度100 g/L、温度50℃、加酶量为12 500μ/g,pH值为10. 0的条件下,水解3. 5 h的蛋白水解液是最佳发泡基料;其使用28 d后的生物降解率为93%,易于降解。     

烧成工艺制度对泡沫微晶玻璃性能的影响

本文利用废玻璃粉和废陶瓷粉制备泡沫微晶玻璃,在确定配方范围的基础上,通过正交优化设计的方法,对制备泡沫微晶玻璃的烧成工艺制度进行优化,使之具有轻质、高强、低导热系数的优良性能.结果表明:烧结温度和发泡温度对泡沫微晶玻璃比强度的影响显著.确定了泡沫微晶玻璃的最优烧成工艺制度为:烧结温度1050℃,发泡温度870℃,发泡时间35 min.优化烧成工艺制度下制备泡沫微晶玻璃试样的表观密度为450 kg/m3,抗压强度为6.84 MPa,导热系数为0.045 W/(m·K),吸水率为0.1％.     

烷基糖苷的泡沫扫描研究

采用泡沫扫描方法全面研究了APG质量浓度、N2流量和NaC l质量浓度对APG泡沫性能的影响。结果表明,在1000 s内所有样品泡沫高度不变,稳泡性很好,除ρ(APG)=0.25 CMC泡沫时间为149 s外,其余质量浓度下发泡时间都在(144±2)s,随表面活性剂质量浓度增加,泡沫相对电导、泡沫最大密度和泡沫稳定指数值都增加。N2流量对体系发泡性能影响较大,最佳N2流量为40 mL/min。随盐含量增加发泡时间微减少,而泡沫稳定指数增加。在稳泡阶段,随时间延长和N2流量增加,泡沫数量越来越少,泡沫单个面积越来越大。盐含量高时泡沫数量较多。随表面活性剂质量浓度增加,泡沫数量增加,但泡沫总面积和平均面积减小。     

改性木质素部分取代苯酚制备酚醛泡沫保温材料的研究

为改善酚醛泡沫性能,降低成本,以改性木质素、苯酚、多聚甲醛为原料合成可发性木质素酚醛树脂,通过发泡制备酚醛泡沫。当改性木质素取代苯酚的30%时,研究了缩合时间、缩合温度、催化剂用量、醛酚比和水量对树脂性能的影响,通过热重分析仪(TGA)和生物显微镜分别对酚醛泡沫的热稳定性和微观结构进行分析。结果表明:树脂合成的较佳条件为缩合时间80 min,缩合温度85℃,催化剂用量4%,醛酚比1.5,水量为25ml,泡沫具有较好的热稳定性和致密的微观结构;其力学性能较好,压缩强度为0.21 MPa,弯曲强度为0.15MPa;导热系数为0.030 W/(m?K),氧指数为38.2%,属于难燃型高效保温材料。     

菜籽粕蛋白质混凝土发泡剂的制备及性能

以菜籽粕为原料,采用氢氧化钠、乙醇、硫酸铵提取的菜籽粕蛋白质溶液与水以体积比2∶1混合作基液,分别掺入一定量不同类型的表面活性剂进行复配,制备蛋白质类混凝土发泡剂。通过测定复配体系的发泡高度和稳泡时间优化复配方案,并测定复配前后泡沫性能最优时试样的表面张力和黏度。结果表明,在乙醇提取液中掺入3.0 g/L SDS+0.5 g/L CTAB+2.0 g/L SDBS进行复配时增效作用最好,发泡高度达110 mm,稳泡时间47h。复配后发泡剂的表面张力由43.47 mN/m降低到25.75 mN/m,黏度由4.20 mPa.s增加到4.50 mPa.s。通过对比表明,复配发泡剂的性能在发泡性和稳泡性方面已经超过某些市售发泡剂。     

无机粉体形状对微发泡聚丙烯材料发泡行为的影响

选取粒径约为20μm的针状MgSO4晶须、片层状云母粉和粒状SiO2,以5%的用量加入到聚丙烯(PP)中,在二次开模条件下制备微发泡PP复合材料;通过异相成核理论和粉体分布的特性,分析了无机粉体形状对微发泡PP复合材料发泡行为的影响。结果表明,片层状云母粉具有良好的相容性、比表面特性和异相成核作用,发泡效果理想;泡孔直径达到22.10μm左右、泡孔密度为6.92×108个/cm3;聚烯烃类材料发泡的成核剂中,以片层状的云母粉较为理想。     

Screening of Surfactant Foaming Properties Using the Gas-Sparging Method: Design of an Optimal Protocol

Foaming properties of five model surfactants, namely, sodium laureth sulfate (SLES), sodium dodecylsulfate (SDS), polyoxyethylene 23 lauryl ether (Brij L23), polysorbate 20 (Tween 20), and polysorbate 80 (Tween 80), have been compared as a function of experimental conditions using the gas-sparging method. The influence of surfactant concentration relative to the critical micelle concentration (CMC) and three process parameters—frit porosity, gas flow rate, and preset volume of foam (or bubbling time)—was studied by means of a 2^4–1 factorial design. Three foaming properties were considered: foam capacity, foam stability, and maximal foam density. At the CMC, SLES, SDS, Tween 20, and Brij L23 were indistinguishable, all having very high foaming capacity and stability, regardless of process conditions. At 0.1 CMC, differences among them were highlighted especially at the lowest frit porosity coupled to the highest gas flow rate. Those conditions are thus recommended when a rapid screening of surfactant foaming performances is needed.     

Mechanism Study on the Severe Foaming of Rhamnolipid in Fermentation

Although the biosurfactant rhamnolipid has been previously characterized as having low foam ability, its fermentation is largely impeded by severe foaming. Hence, the investigation of this paradox is critically important for improving the mass production of rhamnolipid. Unexpectedly, the hydrophobic cell, instead of rhamnolipid, has been claimed to explain such severe foaming in rhamnolipid fermentation. This study tried to systematically investigate the severe foaming in fermentation, aiming to propose an effective strategy for foam control. The overflowing foam sustained a super high stability in terms of half‐time for over 30 min. The major product of rhamnolipid largely contributed to the severe foaming in the fermentation process whereas other products like cells elicited much more limited effects. Furthermore, the foam stability of the fermentation broth increased with rhamnolipid concentration and noticeably increased with agitation speed. In the classic Bikerman foam test system without stirring, rhamnolipid showed foam stability as low as Tween 20 which is well known for its poor foam stability. However, in a stirring Bikerman system, rhamnolipid exhibited a foam stability almost as high as sodium dodecyl sulfate (SDS) at 10 g/L and even surpassed SDS at a higher concentration of 20 g/L. Hence, the extraordinarily increased foam stability of rhamnolipid with both agitation and concentration could explain the severe foaming at its late‐stage fermentation when rhamnolipid‐rich solution is mechanically agitated.     

N-十二烷基葡糖酰甲胺香波体系的泡沫及增稠性能

研究了MeGA-12(N-十二烷基葡糖酰甲胺)的加入对AES和铵盐体系香波黏度和泡沫的影响，并与市购的6501作了比较。实验结果表明，在NaCl质量分数为0．3％时，MeGA-12加入对铵盐体系香波的增稠效果要比6501好；在与AES和铵盐复配使用并用NaCl调黏，达到相同黏度时MeGA-12体系加入的NaCl要少；它与AES和铵盐复配时都具有良好的发泡力和稳泡力。     

阴离子表面活性剂溶液泡沫性能与静态力学模型研究

采用Ross-Miles法测定了不同质量分数十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基磺酸钠(AS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)的起泡性能;探讨了溶液表面张力与起泡性能之间的关系;并对SDS与椰子二乙醇基酰胺(Emp6501)复合体系进行了研究。结果表明,复合体系的起泡能力均大于单一组分,具有较好的协同性能。针对SDS溶液泡沫体系,建立了泡沫微观静态力学模型,探讨了液膜内的静电势能与泡沫稳定性的关系。     

一种角蛋白发泡液的制备

以猪蹄甲为原料制备发泡液。采用响应面法对影响猪蹄甲角蛋白发泡液泡沫稳泡时间的4个主要影响因素(亚硫酸氢钠质量浓度、反应温度、反应时间、反应体系pH)进行优化,结果表明,当亚硫酸氢钠质量浓度37.06 g/L、水解温度75.4℃、水解时间6.06 h、反应体系pH=5.54时,稳泡时间最大,最大预测值32.18 h,实际测得平均稳泡时间为32 h,与模型理论预测值相比相对误差在0.57%,所以采用响应面法优化得到的参数准确可靠,具有实用价值。