7.3.1. Общая характеристика пенообразователей

Пены получают из водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ). Основное отличительное свойство этих веществ заключается в их способности самопроизвольно концентрироваться на границе раздела фаз «вода – воздух» и «вода – углеводороды».

Характерной особенностью ПАВ – пенообразователей является их способность к образованию мицелл, в которых ПАВ аккумулируются, если их концентрация превысила критическое значение, называемое критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). При появлении свободной поверхности, например при пенообразовании, молекулы ПАВ из мицелл поступают на поверхность пенных пленок. Вновь образованная поверхность пленок будет стабильной до тех пор, пока запас молекул в мицеллах не исчерпается.

Классификация пенообразователей по составу и назначению

По природе основного ПАВ

- протеиновые (белковые);

• синтетические углеводородные

• фторсодержащие.

По способу образования

• химические (конденсационные);

• воздушно-механические;

• барботажные;

• струйные.

По назначению пенообразователя различают:

• общего назначения;

• целевого назначения;

• пленкообразующие.

7.3.2. Химическая пена

В химической пене пузырьки наполнены углекислым газом. Такая пена образуется обычно смешиванием гидрокарбоната натрия NaHCO₃ с сульфатом алюминияAl₂(SO₄)₃.

На первом этапе сульфат алюминия подвергается гидролизу с образованием серной кислоты, поле чего последняя реагирует с содой, образуя пузырьки углекислого газа. Упрощенно это процесс может быть представлен уравнениями:

Al₂(SO₄)₃+ 6H₂O2Al(OH)₃+ 3H₂SO₄

H₂SO₄+NaHCO₃CO₂+H₂O+Na₂SO₄

Иногда в химических огнетушителях используют непосредственно гидрокарбонат натрия и серную кислоту.

7.3.3. Воздушно-механическая пена

Этот вид пены образуется из раствора, получаемого при смешивании пенообразователя с водой. Пузырьки газа наполнены воздухом.

Воздушно-механическая пена различается по использованию определенных видов пенообразователей. Это могут быть протеиновые пенообразователи или поверхностно-активные вещества.

Пена на протеиновой основе была разработана еще во время второй мировой войны. Она получается из животных и растительных отходов, богатых белками. Эти отходы подвергаются гидролизу, в результате чего образуются слабые кислоты. Для увеличения сопротивления разрушению добавляют минеральные соли.

Пена образуется при добавлении пенообразователя на протеиновой основе к воде любого типа, кроме загрязненной нефтепродуктами. При добавлении специальных присадок пена может образовываться при низких температурах (до  23⁰С). Пена на протеиновой основе несовместима с огнетушащими порошками.

Пена на фторпротеиновой основе аналогична пене на протеиновой основе, но отличается тем, что в нее добавлено фторированное вещество. Эта пена может вводиться в цистерну под поверхность жидкости. Достоинством ее является то, что она может применяться с огнетушащими порошками.

Синтетическая пена получается на основе моющих средств (из солей сульфокислот). Эта пена термически мене устойчива, чем пена на протеиновой основе, но образуется быстрее и требует меньше запаса воды (что важно, когда запас воды ограничен).

В качестве пенообразователей могут использоваться как обычные мыла на основе сульфокислот

С₁₀Н₂₁SO₃H + NaOH  С₁₀Н₂₁SO₃Na + H₂O,

так и инвертные мыла на основе органических замещенных солей аммония

(CH₃)₃N + С₁₆ Н₃₃Cl  [(CH₃)₃N  С₁₆ Н₃₃]Cl.