pH值對泡沫滅火劑實戰處置效能的影響研究

摘要：應用泡沫滅火劑對液態起火物料進行處置的過程中，滅火劑及起火物料pH值的改變，會導致泡沫滅火劑穩定性受到破壞，從而顯著削弱泡沫滅火劑的實際滅火效能，對事故處置的最終結果造成直接影響。為了研究滅火劑及起火物料pH值對泡沫滅火劑實戰處置效能的影響，設計了相關實驗考察不同pH值對泡沫滅火劑析液時間、發泡倍數、滅火時間等參數的直接影響，旨在優化液態有機物火災處置策略，切實提升隊伍危險化學品實戰處置效能。

關鍵詞：泡沫滅火劑；pH值；液態有機物；處置效能

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）10-0039-03

0 引言

泡沫滅火劑作為處置易燃、可燃液體的專用滅火劑，通過在起火物料表面形成連續的泡沫覆蓋層，以此切斷起火物料與氧氣的直接接觸，有效降低易燃、可燃液體蒸氣的揮發，在成功抑制火勢蔓延的同時，最大限度降低火災造成的破壞程度[1]。目前，一線消防救援隊伍配備的常規水成膜泡沫滅火劑，主要依靠滅火劑內部的動物蛋白水解產物對火勢實施有效壓制。然而，在近年來多個實戰處置現場，當應用泡沫滅火劑對酸堿性較強的易燃、可燃液體火災進行處置時，滅火劑內部的表面活性劑穩定性持續降低，隨著泡沫滅火劑出現明顯的酸解反應，表面活性劑分子鏈斷裂，進而破壞了泡沫結構的穩定性。這不僅直接影響事故處置成效，甚至還可能導致復燃現象的發生[2]。鑒于此，深入探究滅火劑及起火物料pH值與泡沫滅火劑實戰處置效能之間的內在聯系顯得尤為必要。

1 實驗設計

1.1" 實驗目的

通過考察不同pH值對泡沫滅火劑析液時間、發泡倍數、滅火時間等關鍵性能參數的直接影響，深入分析pH值與泡沫滅火劑實戰效能之間的內在聯系，最終得到泡沫滅火劑最佳滅火效能時的pH值范圍。

1.2" 實驗藥品

實驗使用的甲苯、乙酸乙酯均為分析純級別。泡沫滅火系統使用6%AFFF泡沫原液，且原液未經二次加工。實驗過程中，應用鹽酸溶液（1mol/L）、氫氧化鈉溶液（1mol/L）調節滅火劑及起火物料的pH值。儀器校準選用pH值為4.00、7.00、10.00的3種標準緩沖液。

1.3" 實驗裝置

實驗應用直徑為30cm、深度為10cm的標準測試油盤，油盤底部設置隔熱底座，通過電子點火器實施點燃。實驗過程中，利用帶攪拌裝置的泡沫儲存罐（10L），以及可以調節流量的便攜式泡沫發生器（0～5L/min）產生泡沫滅火劑。同時，利用精準流量計（精度±0.1L/min）對實驗過程中泡沫滅火劑的實際消耗量進行記錄。整個實驗過程中，利用高速攝像機（60幀/s）對泡沫滅火劑的整體狀態進行記錄。

1.4" 實驗方法

實驗過程中，實驗現場環境溫度為（25±2）℃、濕度為（50±5）%RH、測試現場風速＜0.5m/s。

實驗開始時，分別取200mL甲苯和200mL乙酸乙酯，利用鹽酸/氫氧化鈉溶液調節泡沫滅火劑及起火物料的pH值。首先，通過測定不同pH值泡沫滅火劑的析液時間和發泡倍數，對不同pH值條件下泡沫滅火劑的穩定性能進行考察。隨后，將不同pH值的起火物料倒入標準測試油盤，點燃并使其穩定燃燒30s后，立即啟動泡沫發生器。利用6%AFFF泡沫原液制備泡沫滅火劑，以5L/min的流量向起火油盤內部均勻噴射，同時用高速攝像機對泡沫滅火劑的狀態進行記錄，用秒表對火焰熄滅的時間進行記錄[3]。火勢撲滅后，持續觀察標準測試油盤5min，觀察是否出現復燃現象。以上實驗，每組測定開展3次重復實驗，實驗結果取平均值。

2 實驗結果及討論

2.1" 滅火劑pH值對泡沫滅火劑穩定性能的影響

泡沫滅火劑是一種在機械作用下，將水、泡沫原液、空氣均勻混合后形成的黏附性較強的滅火劑，其能在火源內部的可燃物表面形成較厚的覆蓋層，在有效隔絕起火物料與空氣直接接觸的前提下同步實施冷卻降溫，是一種專門用于石油等易燃、可燃液體火災的化學滅火藥劑[4]。作為一種合成性泡沫滅火劑，當滅火劑pH值在6～9范圍內時，泡沫滅火劑通常能夠維持基本的處置效能，但在極端環境中其實際滅火效能會受到明顯的影響。如表1所示，應用鹽酸溶液（1mol/L）、氫氧化鈉溶液（1mol/L）調節泡沫滅火劑的pH值，當滅火劑整體處于強酸性（pH值＜4）環境中時，滅火劑內部的動物蛋白水解產物發生了明顯的酸解反應，此時滅火劑內部表面活性劑的分子鏈發生斷裂，強酸環境會對氟碳類表面活性劑的分散性產生明顯抑制，導致泡沫流動性降低、滅火劑的發泡倍數大幅下降，且泡沫膜韌性下降，滅火劑已經無法形成連續性良好的覆蓋層，實際滅火效能在強酸條件下大打折扣。當滅火劑體系中pH值為3時，此時滅火劑噴射后6s即發生明顯的析液現象，析液后隨著水與泡沫原液的分離，滅火劑的實際覆蓋效能顯著降低[5]。而隨著滅火劑pH值的不斷升高并處于強堿性（pH值＞10）環境時，滅火劑內部蛋白分子的變性凝固現象不斷加速，強堿性環境會顯著破壞泡沫滅火劑體系膜劑的分子結構。此時，泡沫滅火劑粒徑出現了較為明顯的“脆化”特征，滅火劑體系接觸起火物料表面短時間內即出現破裂現象。泡沫滅火劑的延展速度在強堿環境中大幅降低，已經無法對起火區域內部的氧氣實施有效隔絕[6-7]。因此，后續實驗中泡沫滅火劑pH值為8。

2.2" 泡沫滅火劑對不同pH值條件下起火物料的實際處置效能

在石油產品生產線、易燃液體儲存倉庫等工業火災事故處置過程中，隨著起火區域pH值的不斷變化，泡沫滅火劑對起火物料的實際滅火效能也會發生顯著變化。如圖1～2所示，當起火物料的pH值發生變化后，泡沫滅火劑對火勢實施有效壓制的時間、滅火劑的實際消耗量都存在一定的差異。當甲苯、乙酸乙酯兩類可燃物料的pH值=8時，應用6%AFFF泡沫原液對火勢進行處置，火勢在90s左右即徹底熄滅，且幾乎未發生復燃現象。隨著pH值不斷下降，此時的起火物料呈現酸性，泡沫基體內部的結構遭到破壞，滅火所需的有效壓制時間、滅火劑的實際消耗量都明顯增加；當起火物料的pH值=4時，甲苯、乙酸乙酯的滅火時間分別延長到210、240s，滅火所需的泡沫滅火劑消耗量增加了40%，且火勢受到壓制后5min內復燃的概率驟升。

而隨著反應體系中pH值的不斷升高，反應體系中逐漸呈現強堿性的環境，相比于酸性條件下泡沫滅火劑較為嚴重的水解現象，堿性條件下泡沫滅火劑自身的三維框架結構也遭到了更為顯著的破壞，此時，泡沫滅火劑的“窒息-冷卻”協同滅火效應大幅降低。當起火物料的pH值=11時，滅火所需的泡沫滅火劑消耗量相比于pH值=8時增加了35%，且隨著滅火劑覆蓋窒息效能的降低，火勢熄滅后起火物料蒸汽不斷溢出，復燃現象出現的概率也同樣較為明顯。

因此，在實戰處置現場，消防救援人員可以通過快速檢測試紙或便攜式pH計及時對起火物料的酸堿性進行有效估算，并以此為依據適當調整泡沫滅火劑的消耗量，才能切實保障火災事故處置的最終成功。

3 結束語

綜上所述，滅火劑及起火物料的pH值對泡沫滅火劑的實際滅火效率具有顯著影響。在強酸強堿條件下，泡沫滅火劑體系內部的表面活性劑分子鏈發生斷裂，隨著滅火劑析液時間的不斷縮短，其穩定性顯著下降，難以對起火物料形成覆蓋窒息效果。當反應體系pH值=8時，泡沫滅火劑可以發揮最佳滅火效能，對易燃、可燃液體火災實施有效壓制，并將事故處置后的復燃概率降至最低。因此，在實戰處置中，應構建“環境檢測-精準匹配-動態調整”的閉環管理模式，通過精準測定起火物料的pH值，科學選配適配的泡沫滅火劑，以實現精準滅火，提升滅火效率。

參考文獻

[1]孫震寧.泡沫滅火劑在化工泄漏事故中的安全管理與應急響應策略[J].當代化工研究，2024（13）：108-110.

[2]包志明，陳旸，靖立帥，等.泡沫滅火劑對車用汽油油盤火的滅火性能研究[J].工業安全與環保，2020，46（1）：17-19+79.

[3]戚俊領.孤島稠油冷采乳化驅油體系研究[D].青島：中國石油大學（華東），2021.

[4]郭澤泳.空氣泡沫滅火劑在石油化工火災中的應用[J].化工管理，2023（21）：98-100.

[5]蘇忠波，沈瑞陽，王媛原，等.大型甲醇池火的泡沫疊加滅火試驗研究[J].消防科學與技術，2023，42（8）：1090-1093.

[6]胡成，包志明，柯鑫，等.水成膜泡沫撲救沸溢性油品火災試驗研究[J].消防科學與技術，2023，42（8）：1131-1134.

[7]張連超，曹青，吳楠.表面活性劑復配對泡沫滅火劑滅火性能的影響[J].山東化工，2020，49（5）：29-31+35.