不同泡沫灭火剂的灭火机理、应用场景及优缺点【视频实验对比】
不同泡沫灭火剂的灭火机理、应用场景及优缺点【视频实验对比】
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泡沫灭火剂综述
按照泡沫液与水混合的比例分类。 可分为1.5%型、3%型、6%型等
按发泡倍数分类。 可分为低倍数泡沫（＜20倍）、中倍数泡沫（20～200倍）和高倍数泡沫（200～1000倍）。
按使用特点分类。 可分为 A类泡沫灭火剂和B类泡沫灭火剂。B类泡沫灭火剂又可分为非水溶性普通泡沫（如蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、“轻水”泡沫）和针对水溶性液体的抗溶性泡沫（凝胶型抗溶泡沫、水成膜抗溶泡沫、氟蛋白抗溶泡沫、成膜蛋白抗溶泡沫、成膜氟蛋白抗溶泡沫、中倍数抗溶泡沫）。
按合成泡沫的基质分类。 可分为蛋白型泡沫灭火剂和合成泡沫灭火剂。蛋白型泡沫灭火剂主要有普通蛋白泡沫，氟蛋白泡沫，成膜氟蛋白泡沫，抗溶和成膜蛋白抗溶泡沫；合成泡沫灭火剂主要有水成膜泡沫灭火剂和抗溶水成膜灭火剂。
A类泡沫灭火剂 （Class A Foam）
主要用于扑救固体火灾 （A类火） 的新型高效泡沫灭火剂。A类泡沫最早的雏形是美国德克萨斯州森林防火部门研制出一种专门用于扑救森林火灾的“Texas Snow Job”泡沫灭火剂。
发展到今天，俄罗斯圣彼得堡国立大学发明的硅基A类泡沫灭火剂，其灭火机理是让泡沫中含有的二氧化硅颗粒在未燃烧区域形成固体泡沫，起到防火隔离带的作用。
A类泡沫灭火剂的灭火机理
（冷却作用：）A类泡沫能够灭火本质上是因为A类泡沫所含有的水具有灭火作用。泡沫灭火剂所形成的泡沫结构可以作为一种“散热器” ，吸收燃烧过程中产生的热量，再通过水的蒸发带走热量。
（吸热作用）垂直的表面往往很难被水润湿，即使其有一定的吸水能力，但是如果水以泡沫形式存在，则会使很大一部分水保持在可燃物表面，尤其是垂直表面，对表面提供一种“润湿”作用，吸收燃烧产生的热量并散发热量。
（载体作用）当使用A类泡沫进行火灾扑救时，泡沫内部的空气因为受热而使气泡破裂，导致水溶液变成直径很小的小水滴，然后在靠近火源的地方很快蒸发。A类泡沫能够作为一种“载体” ，使粒径大小合适的液滴到达火焰、燃料交界面，确保液滴不会在“途中”蒸发。
（隔离作用）A类泡沫还可以覆盖在燃烧物表面形成一个非导热层，这种非导热层能阻止热量对可燃物的辐射，并且能够反射热量。
A类泡沫的优点
A类具有以下几点优点：
（1）提高了水的使用效率和保持能力；
（2）对建筑等具有隔热保护作用；
（3）火场清理快速，同时降低了由于流失水造成未燃烧建筑部分的次生灾害，达到节水的目的；
（4）与CAFS系统联用时，可以减轻水带的质量、增加射程；
（5）良好的挂壁效果能够在A类固体物质表面长期附着，起到覆盖灭火的作用。
消防救援站的执勤车辆中泡沫灭火剂配备B类和AFFF水成膜泡沫（轻水泡沫）的原理和用途相同，仅仅是发泡剂和氟碳表明活性剂等配方有所区别，故而此处所指的B类泡沫包含了AFFF水成膜泡沫。
B类泡沫灭火剂 （Class A Foam）
与A类泡沫相比，B类泡沫就是针对液体火灾（B类火）的泡沫灭火剂，也就是我们常说的水成膜泡沫灭火剂。按照灭火对象的类型划分，可分为用于扑灭可燃非极性液体火灾的氟蛋白、水成膜等泡沫灭火剂与用于扑救可燃极性液体火灾的抗溶类泡沫灭火剂。
水成膜泡沫灭火剂（Aqueous film-forming foam，缩写AFFF），又被称为“轻水”泡沫灭火剂，是指在灭火过程中能在燃料表面形成一层水膜的灭火剂。水成膜泡沫灭火剂的最核心的组分是长链氟碳表面活性剂‑全氟辛烷磺酸（PFOS）及其盐类，它决定着水成膜泡沫灭火剂的性能和成本。
B类泡沫灭火剂的灭火机理
水成膜泡沫灭火剂的根本原理是基于很低浓度的氟碳表面活性剂水溶液在可燃性液体上的铺展。根据化学热力学分析，为使泡沫溶液能够在可燃性液体上铺展，必须满足铺展条件，即铺展系数大于零：
Sa / b = γb -（γa + γa / b）> 0
式中Sa / b为铺展系数。γa、γb、γa / b分别为泡沫水溶液的表面张力、可燃性液体的表面张力和泡沫水溶液与油料之间的界面张力。由公式可知，决定铺展的因素包括油、水各自的表面张力及油/水界面张力。油的表面张力一般在20 - 24m N/m 左右。添加了氟碳表面活性剂的水溶液都拥有较低的表面张力，有时低于15m N/m。
一般的氟碳表面活性剂水溶液与油之间的界面张力，会由于氟碳链的疏油性而增高。若在这种情况下，水溶液的表面张力足够低，如低达15m N/m 左右，则可抵消油/水的界面张力的影响，单独氟碳表面活性剂水溶液即可在油面上铺展。
B类泡沫的优点
B类具有以下几点优点：
（1）良好的稳定性，体现在析液时间；
（2）对油池火具有灭火性和抗烧性；
（3）对油池火复燃有很好的作用；
（4）使流淌的可燃液体失去燃烧性。
A类泡沫可以用来灭所有固体火灾，但现有消防救援站配备的B类泡沫和AFFF水成膜泡沫并非可以灭所有液体火灾。我们将这类液体归类为极性溶液，那么为什么极性溶液不能用现有B类泡沫灭火剂呢？这就需要我们知道一个道理：极性溶剂与非极性溶剂不相溶。
水作为极性最大的溶液与例如醇、酯、醚、酮、醛、胺、有机酸等可燃极性溶剂都相容。因此，我们可以理解为所有能与水相容的溶液都无法使用车载B类泡沫或AFFF水成膜泡沫。按照极性溶液顺序，有以下几类常见危化品溶液要注意哦！
常用溶剂的极性顺序
水（最大）>甲酰胺>三氟乙酸>DMSO>乙腈>DMF>六甲基磷酰胺>甲醇>乙酸>乙醇>异丙醇>吡啶>四甲基乙二胺>丙酮>三乙胺>正丁醇>二氧六环>四氢呋喃>甲酸甲酯>三丁胺>甲乙酮>乙酸乙酯>氯仿>三辛胺>碳酸二甲酯>乙醚>异丙醚>正丁醚>三氯乙烯>二苯醚>二氯甲烷>二氯乙烷>苯>甲苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油（石油醚）(最小)
B类泡沫只能扑救非极性危化品溶液的原因
在非极性溶剂表面，B类泡沫就可以形成一层泡沫层以达到覆盖的效果控制火势的蔓延。但是，当极性溶液着火时，以我们现有配备的泡沫与溶液迅速相容，无法形成泡沫层，形成流淌火，不但难以取得成效，反而会加剧火灾。
下面由我们通过实验的对比证实现有配备的泡沫对极性液体的扑救效果。
B类泡沫扑灭极性、非极性溶液实验效果对比
极性溶液 酒精燃烧时加入第一剂泡沫后火焰温度明显上升呈红色，随着第二剂的注入火焰随泡沫流淌蔓延。
非极性溶液 汽油加入第一剂泡沫后火势迅速衰减，随着第二剂的注入火焰逐渐熄灭。
B类泡沫模拟实验
酒精燃烧侧视图
汽油燃烧测试图
酒精燃烧俯视图
汽油燃烧俯视图