凝胶-干水粉体的性能及灭火效能实验研究

发布时间：2020-11-20 03:27

　　 干水粉体是一种具有胶囊结构的含水粉体,其制备过程较为简单便捷,特殊的结构使得干水粉体内部含有比重达90%的水的同时保持其粉体颗粒的外观和分散性。但由于结构的不稳定定性,干水粉体易在生产、储存、运输中发生破裂而失去效能。本文在普通干水粉体的基础上加入海藻酸钠,制备得到凝胶-干水粉体。研究了凝胶-干水粉体的制备条件对产物形态的影响,通过粉体的微观形态和表观状态的对比确定最佳制备条件。测试并对比了普通干水、海藻酸钠溶液-干水、凝胶-干水粉体的流动性、耐压性和保水性,分析了三种粉体物理性能差异的主要原因。利用自行搭建的中小尺寸灭火实验平台测试凝胶-干水粉体对B类火的抑制效果,并与ABC干粉进行对比,研究了粒径、有效灭火成分对凝胶-干水粉体灭火效能的影响。凝胶-干水粉体的形成主要分为两个阶段:1)在高速搅拌状态下溶液与疏水性纳米二氧化硅混合形成干水粉体;2)在静置或低速搅拌的状态下,干水粉体内部的溶液逐渐转化为凝胶,形成凝胶-干水。因此,分别对这两个阶段所需的制备条件进行了研究。以凝胶成形前后体积变化为考察对象,通过正交试验确定最佳的原料配比为:海藻酸钠浓度为1.5%、碳酸钙浓度为0.3%、葡萄糖酸内酯浓度为0.5%。分别以不同的固-液比、搅拌时间以及搅拌速率制备海藻酸钠溶液-干水,通过观察并对比产物的形态确定制备条件的影响,结果表明:固-液比为9:100、搅拌时间超过300 s、搅拌速率为3000 rpm时制备得到的干水粉体的形态较为均匀、分散性良好。利用流出速度和堆积角表征粉体的流动性,通过静态压力实验和离心实验对比三种粉体的耐压性和稳定性。结果表明:干水粉体颗粒形态较不均匀,其堆积角大于30°,在离心转速为1000 rpm时就会被破坏;海藻酸钠溶液-干水粉体形态较为均匀,其堆积角小于30°,在离心转速为2000 rpm时会被破坏;凝胶-干水的粉体形态与SA-DW粉体类似,其堆积角小于30°,在4000 rpm离心转速下只有少量水被离心释放出来。相比于DW粉体,凝胶-干水粉体的流动性、耐压性都有较大的提升。灭火实验中,在固定的实验条件下,三种干水粉体的灭火成功率达到了8/10,而普通ABC干粉10次实验中只成功了两次,凝胶-干水粉体的最大降温速率为24.5℃/s,略低于普通干水粉体的27.6℃/s。对比不同粒径的凝胶-干水粉体的灭火效能后发现,粒径为150~300μm的凝胶-干水粉体最大降温速率为27.1℃/s,高于其他粒径区间的凝胶-干水粉体。在添加了不同的有效灭火成分后,凝胶-干水粉体的灭火效能有明显提高,而在三种选定的有效灭火成分中,效果最好的是NH_4H_2PO_4。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ569
【部分图文】：

不仅可以通过改变油和水的比例来实现，也可以通过改变固体粒子的亲/疏水性来达到。如图2-1 所示，如果将“水/油”乳液中的油相替换为空气，那么得到的就是泡沫体系。与 Pickering 乳液的相转变类似，通过改变固体粒子的亲/疏水性即接触角 θ，就可以得到由固体粒子包裹液滴分散于空气中形成的“水/空气”乳液体系，其中由固体粒子包裹液滴形成的具有囊状结构的粉体被称为干水粉体（图 2-1）。干水即是由疏水性的固体微粒与水或水溶液混合，在分散及搅拌的过程中形成的固态粉体。在疏水性固体微粒与水混合过程中，固体微粒会在液体表面张力的作用下吸附于气-液界面上，并在静电力和表面张力的共同作用下自组装形成一层膜。当液体被剪切分散成细小的液滴时，疏水性固体微粒所形成的膜就会完全包裹住液滴，最终形成干水粉体。尽管疏水性固体微粒在气-液界面上的吸附几乎不可逆

表 2-1 实验材料及设备供应厂商 SiO2绍兴市利洁化工有限公司 上海国药试剂集团 上海国药试剂集团 GDL）江西新黄海医药食品化工有限公自制分散机 杭州齐威仪器有限公司 凤凰光学集团有限公司频分散机采用变频电机，它具有体积小等优点，数字直接显示转轴转速，并不同的试验需要。转速范围 60~8000 r

图 2-4 显微镜骤种天然多糖，可溶于水，其水溶液中的海Cd2+等发生交联作用，并形成三维网络结构以海藻酸钠为凝胶剂制备凝胶-干水粉体。 GDL，利用 GDL 在水解过程中缓慢释放 CaCO3中的 Ca2+，与海藻酸形成凝胶。备过程如图 2-5 所示：度的海藻酸钠溶液，然后加入一定质量分加入一定量的 GDL 和一定质量分数的疏间，得到凝胶-干水粉体。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张祖忞;袁必和;李欣;陈先锋;;普通“干水”及凝胶型“干水”粉体性能研究[J];功能材料;2018年06期

2 赵亮;;处理后疏干水输送管道渗漏原因分析[J];中国金属通报;2018年08期

3 乔振芳;;伊金霍洛旗煤矿疏干水综合利用规划及建议[J];内蒙古水利;2018年12期

4 廖若愚;陈先锋;袁必和;何松;代华明;李欣;;干水材料对小麦淀粉火焰抑制的研究[J];中国安全科学学报;2018年05期

5 张晓伟;刘艳军;聂松;赵伟伟;;宝日希勒煤田区疏干水可利用计算[J];内蒙古水利;2019年03期

6 方奇钧;周娜;邵以雄;王北福;;干水固化甲烷过程及反应特性研究[J];广州化工;2011年06期

7 张地伟;马欣旭;苏坤胜;白冬生;周威;;干水固化气体技术的研究进展[J];广州化工;2014年18期

8 李昌龙,刘世增,安富博;干水在沙旱生灌木造林中的应用[J];干旱区研究;2001年02期

9 彭巴才让,胡海伟,龚成海,陈建宁;干水(DRI WATER)应用可行性研究[J];青海草业;2001年02期

10 吴强;张家豪;高霞;刘传海;;干水和THF-SDS对瓦斯水合分离的影响[J];黑龙江科技大学学报;2016年04期

相关硕士学位论文 前6条

1 廖若愚;干水材料对瓦斯爆炸抑制的实验研究[D];武汉理工大学;2018年

2 张祖忞;凝胶-干水粉体的性能及灭火效能实验研究[D];武汉理工大学;2018年

3 曹捷;二氧化硅表面改性应用及干水和液珠为模板制备多孔碳球[D];山西大学;2018年

4 邱传宝;基于干水的水合物储气实验研究[D];华南理工大学;2011年

5 梁华杰;干水的性能及水合物储气研究[D];华南理工大学;2010年

6 张地伟;硅基干水固化气体的动力学特性研究[D];北京工商大学;2016年

本文编号：2890871