雜質對AFFF泡沫液消防性能的影響機制與防范措施研究

摘要：

AFFF（Aqueous Film-Forming Foam）泡沫液作為一種高效滅火劑，被廣泛應用于電力、石油化工、航空等領域的液體火災滅火。然而，雜質會顯著影響其性能，降低滅火效果。本文分析了雜質對AFFF泡沫液穩定性、成膜性、發泡性及滅火效率的影響機制，提出了相應的防范措施，如嚴格驗收、保證存儲條件、清潔容器、嚴禁混用以及防止消防水污染，旨在提高AFFF泡沫液的滅火性能和使用效果。

關鍵詞：AFFF泡沫液；雜質；滅火性能；穩定性；防范措施

作者簡介：

黃開凱（1985— ），男，漢族，云南金平人，本科，高級工程師，研究方向：核電廠機械設備維修與管理、焊接維修、特殊維修工藝。

引言

AFFF（Aqueous Film-Forming Foam）泡沫液作為一種重要的滅火材料，在液體火災，特別是油類火災的撲滅中具有顯著作用。其滅火原理是形成覆蓋火源的水膜，阻隔火源與空氣的接觸。然而，由于應用環境具有復雜性，泡沫液在使用過程中可能受到雜質的影響，導致其滅火性能下降。因此，需要了解雜質對其性能的影響機制，并采取有效的防范措施，確保AFFF泡沫液的滅火效果。

一、AFFF泡沫液簡介

AFFF泡沫液是一種由水性表面活性劑、氟化物以及其他添加劑構成的水成膜泡沫滅火劑。該特殊化學組合可用于液體火焰，特別是由石油、汽油、柴油等易燃液體引發的火情，可迅速在燃燒物表面構成一道極薄的水膜層。AFFF泡沫液在燃料表面構建水隔離層后，中斷了火焰與氧氣的氧化還原過程，達到控制火勢擴散的目的。

AFFF泡沫液具有兩種主要功能，即滅火和防復燃。其滅火功能依賴于迅速覆蓋燃料表面的能力，這一層水膜不僅阻止了燃燒過程中氧氣的供應，還有效減少了燃燒區域的熱量。AFFF泡沫液具有較好的冷卻效果，降低了燃燒區域的溫度，防止熱源重新被點燃。泡沫的氣泡結構進一步增強了其隔熱效果，延長了防復燃時間。AFFF泡沫液因其輕質、易擴展的特性，在撲滅大面積液體火災時展現出高效的覆蓋性能。

二、雜質對AFFF泡沫液性能的影響機制

（一）對穩定性的影響

在AFFF泡沫液中，表面活性劑的作用是降低液體表面張力，促進穩定氣泡的形成。然而，外來雜質如水中的金屬離子、塵埃或有機物質，會干擾泡沫液的穩定性。鐵離子（Fe3+）與鈣離子（Ca2+）能夠與泡沫液中的化學成分反應，生成不溶性沉淀，使泡沫液破裂。實驗表明，鐵離子濃度提升至1%，在三分鐘內泡沫溶液的穩定性下降將近40%；無鐵離子摻雜的AFFF泡沫液在同等時間內的穩定性僅降低10%。長期累積的雜質會引起AFFF泡沫液分層或失效，會對其滅火功能造成不利影響。

（二）對成膜性的影響

AFFF泡沫液的滅火核心機制之一在于它能夠在液體燃料表面形成一層水膜，切斷燃料與空氣的接觸，抑制燃燒。然而，雜質的存在會破壞這一成膜過程，導致滅火效果顯著下降。成膜的有效性依賴于擴散系數S，其公式為：

S=Ra-Rb-Rc

其中，Ra是泡沫溶液的表面張力，Rb是燃料與泡沫溶液的界面張力，Rc是燃料表面的表面張力。只有當Sgt;0時，泡沫液才能在燃料表面擴散并形成水膜。

雜質會影響Ra和Rb，如金屬離子、油性雜質或腐蝕性物質可能提高泡沫溶液的表面張力Ra或改變燃料與泡沫溶液的界面張力Rb，導致S值下降。當S≤0時，水膜無法均勻鋪展，形成的覆蓋層不連續或不完整，無法有效隔離燃料與空氣。

（三）對發泡性與穩定性的影響

AFFF泡沫液在實施滅火時，迅速覆蓋火源的能力取決于其發泡性，而此性能與泡沫穩定性密切相關，二者的優化能直接提升滅火效率。泡沫的形成速度以及最終泡沫的數量主要受雜質的影響。有機污染物在水箱中與泡沫劑的表面活性劑作用，破壞氣泡的穩定性，進而對泡沫的生成能力造成影響。研究表明，當AFFF泡沫液中油性雜質占比為0.1%時，其發泡能力下降了大約20%。雜質的存在會對泡沫穩定性造成影響，導致泡沫在形成過程中迅速破裂。當雜質中含有鐵離子時，氣泡的持續時間顯著減少。文獻記載，當AFFF泡沫液中含鐵離子濃度為0.02%時，其泡沫穩定性較純凈泡沫液下降了25%。雜質的存在不僅會降低泡沫液的發泡效率，還會導致泡沫穩定性下降，繼而降低其滅火效能的持久性與強度。

（四）對滅火效率的影響

AFFF泡沫液通過生成水膜來隔離燃料與空氣的混合，依靠泡沫層來實現對火源的覆蓋和冷卻作用，從而高效滅火。在金屬離子與有機物質的影響下，雜質的介入降低了泡沫液滅火的效能。研究結果顯示，在AFFF泡沫液中加入0.05%的鐵離子，顯著增加了其滅火所需時間，增幅達到20%。雜質的存在破壞了水膜的完整性與泡沫的持久性，進而使燃料未能得到徹底隔離與充分覆蓋。泡沫液中可能存在雜質，這些雜質能夠與其中的化學成分發生反應，生成不溶性沉淀物，從而削弱泡沫液的滅火效能。在應對石油類火災時，含有油性雜質的泡沫液相較于純凈的AFFF泡沫液，其滅火成效降低了大約15%，呈現顯著的遲緩反應特性。AFFF泡沫液的滅火成效受到雜質影響，不僅延長了燃燒撲救的時間，還提升了復燃的可能性，降低了整體滅火效能。

三、雜質對AFFF泡沫液性能影響的防范措施

（一）嚴格入場前的驗收，確保產品合格

泡沫液的滅火效能取決于其質量，因此在泡沫液采購入庫前，必須執行嚴格的質量檢驗工序。AFFF泡沫液的構成主要包括水性表面活性劑、氟化物以及各類添加劑，組成的精確比例和純度是決定其滅火效果的關鍵因素。合格產品均需依照相關規范進行生產和檢驗，如發泡倍數、成膜時間、泡沫穩定性以及滅火效率等均為泡沫液性能的量化指標，這些指標的明確界限由以上標準設定。在泡沫液的實驗室檢驗中，成分分析是基礎化學配方達標不可或缺的環節。任何偏離既定規范的物質，尤其是重金屬離子或油性污染物，均會對其性能產生不利影響。對泡沫液進行雜質分析，尤其是對鐵離子（Fe3+）和鈣離子（Ca2+）等金屬雜質的檢測，有助于辨別那些可能導致性能降低的污染物。發泡倍數是評估泡沫液體發泡性能的關鍵參數，成膜時間是衡量成膜過程的一個重要指標，它們共同構成了產品質量的驗收基準。AFFF泡沫液的發泡倍數需超過7倍，才能在單位時間內形成足夠的泡沫來覆蓋火源。成膜時間這一指標體現了泡沫液在燃料表面形成防水隔離層的能力。合格的AFFF泡沫液的成膜時間須介于25秒至30秒的范圍。

（二）存儲條件保障

AFFF泡沫液的滅火效能受制于生產工藝，并依賴于儲存環境的穩定性。泡沫液的化學穩定性在存儲過程中會受到諸如溫度、濕度、光照等環境因素的影響。如果泡沫液存儲方式不恰當，其中的重要成分可能會分解或者與周遭環境中的污染物產生反應，降低滅火效果。確保AFFF泡沫液性能的關鍵之一是為其提供適宜的存儲環境。溫度是決定AFFF泡沫液性能的關鍵因素，該泡沫液儲存時須置于0°C至30°C的范圍內，防止溫度過高或過低對其性能造成不良影響。高溫可能促進泡沫液體中表面活性劑與氧氣發生化學反應，進而引起分解。在35°C的條件下，存放了三個月的泡沫液，發泡性能減少了大約一成，滅火時間增加了大約十五秒。在高溫條件下，AFFF泡沫液的性能會受到顯著影響。在低溫條件下，盡管化學分解不會發生，但泡沫液的黏度上升，會對其發泡性能及成膜能力造成負面影響，從而降低滅火效能。

儲罐內部是高濕度的環境，容易生成冷凝水，若未得到妥善處理，可能導致泡沫液污染。實驗數據表明，相對濕度達到90%的條件下，存放期為六個月的泡沫滅火劑的滅火性能大約降低了15%。冷凝水中的微量雜質如金屬離子和礦物質，與泡沫液的化學成分反應，使得泡沫液的發泡特性與成膜效果均降低。為了防止冷凝水的產生，應將泡沫液儲存在干燥且通風條件優良的環境中。在泡沫液的儲存過程中，紫外線照射可能是一個被忽視的風險因素。因此，應在陰涼場所存放泡沫液體儲存容器，防止直射日光。當其位于室外時，須采取適當的遮蔽防護。

（三）清潔盛裝泡沫液容器，避免容器進入雜質

AFFF泡沫液的純凈度受制于泡沫液容器的清潔程度，二者的關聯性不容忽視。清潔工作務必做好，以免鐵銹、灰塵及油污等雜質附著于容器，影響泡沫液的穩定性和發泡效果。在泡沫液長時間儲存前，必須確保容器內部滿足特定標準，經過完全的清潔與干燥流程。在選擇容器時，須重視內壁材料的耐蝕性能，優先考慮如不銹鋼或鍍鋅鋼等材質，防止因容器自身腐蝕而導致鐵離子污染泡沫液現象。實驗數據表明，在未清洗的容器內，儲存AFFF泡沫液滿30天后，其發泡性能大約衰減10%，泡沫的維持時長縮短了大約20%。為了防止雜質對容器造成污染，保持其潔凈狀態是關鍵的防控措施之一，如表1所示。

（四）防止新舊混用和不同廠家混用

AFFF泡沫液由不同廠家生產，不同品牌的AFFF泡沫液配方與原材料均不相同，一旦混合使用，可能會出現不相溶現象，導致泡沫液性能降低。泡沫液的成膜能力和發泡特性可能會因不同生產商使用的表面活性劑類型與濃度差異，在混合過程中相互影響，使得表面張力受損。研究表明，將不同生產商生產的泡沫液混合使用，可能會導致發泡效果下降超過15%，同時延長滅火過程大約20分鐘。因此，在使用過程中，切忌將來自不同制造商的產品混合，應嚴格遵循各生產商的指導原則，包括使用、儲存方面的說明，保障泡沫液的一致性與穩定性。存儲期限不同的泡沫液的性能可能存在差異，若混合使用，可能導致整體性能的不穩定。

（五）防止消防水混入泡沫液

水通常被儲存在鋼鐵制的管道中，在長時間的靜置后，管道內壁上因腐蝕產生的鐵銹有可能溶入水中。含鐵離子的水與泡沫液混合后，會改變泡沫液的化學構成，進而影響其發泡特性和成膜效果。實驗發現，鐵離子濃度在泡沫液中上升至0.05%時，會使得成膜過程延長20%，導致滅火效能減少15%。因此，應嚴防消防水混入泡沫液。為了減少鐵離子污染泡沫液的可能性，在泡沫滅火體系的管道安裝中，應使用不銹鋼等抗腐蝕材料或者采用橡膠內襯等方式對現有管道進行專門的防腐蝕處理，保障消防水管線與泡沫滅火劑之間有效隔離，避免消防水管線中的水倒灌進泡沫液中，如表2所示。

（六）對消防罐材質的合理選擇

選擇適合的材質對于消防罐至關重要。鋼制罐體長期存放泡沫液，可能會出現腐蝕現象，從而導致鐵離子、鋅離子等金屬雜質的產生。在選擇儲存容器時，應采用具有抗腐蝕性能的材料如不銹鋼或者容器內部采用特殊涂層、橡膠內襯等方式達到防腐蝕的效果。儲存在不銹鋼儲罐中的AFFF泡沫液，在經歷兩年時間后，發泡倍數與成膜性能維持原狀；存放在普通鋼材儲罐中的同類泡沫液，其性能降低了超過10%。存放時，要確保罐體具備優良的封閉特性，以防止外部空氣或水分侵入，避免雜質浸入導致泡沫液性能降低。

結語

雜質對AFFF泡沫液性能的影響不可忽視，它們會降低泡沫液的穩定性、成膜性、發泡性，并最終影響滅火效率。因此，必須采取防范措施，如嚴格的質量控制、合理的存儲管理、清潔的容器使用以及避免混用等。這些措施將有助于維持AFFF泡沫液的高效滅火性能，確保其在緊急情況下能夠發揮最佳作用。

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