基于固液交互作用调控的聚氨酯烟尘捕集润湿作用机理

摘要

冷库火灾过程中因为保温材料燃烧生成大量烟气，导致可见度大幅降低影响消防救援效率．为提升对冷库常用保温材料聚氨酯烟尘颗粒的捕集抑尘效率，本研究首先使用光学显微镜与场发射扫描电镜观测聚氨酯烟尘颗粒的宏观与微观形貌，使用傅里叶变换红外光谱仪测定聚氨酯烟尘颗粒表面官能团构成，然后测定了十八烷基三甲基氯化铵(STAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35) 4种表面活性剂水溶液的表面张力曲线与zeta电位值，并通过接触角测量与沉降实验探究了不同溶液对聚氨酯烟尘样品颗粒的捕集润湿性能的影响机制．研究结果表明表面活性剂对样品颗粒的润湿性能主要受固相颗粒表面电性与液相表面张力的影响：表面活性剂电性显著调控初期沉降过程(0～7 s)，对于表面带负电的样品颗粒，其在阴离子表面活性剂SDS中的沉降速度约为在其他3种表面活性剂中的3.0倍；表面张力显著影响后期沉降过程(>7 s)，溶液表面张力与后期沉降速度呈强负相关(r=-0.968 3)，阳离子表面活性剂STAC的后期沉降速度约为阴离子表面活性剂SDS的2.9倍．相关研究结果可为消防除烟药剂设计中表面活性剂选择提供理论依据．

关键词

冷库火灾 / 烟尘 / 固液交互作用 / 表面活性剂 / 润湿捕集