低压环境下氟碳表面活性剂的铺展性能

以环己烷、航空煤油、95#车用汽油为原料,采用3种氟碳表面活性剂分别在94.6、74.1、61.0 kPa的环境低压下开展实验,分析表面活性剂复配液在不同油品上的铺展系数、铺展速度、铺展质量随压力的变化,研究高高原低压环境对表面活性剂铺展性能的影响。研究发现,FC-4、FC-6、FC-8分别在环己烷、航空煤油及95#汽油上的铺展系数、铺展速度和铺展量均随大气压力的下降而下降。高高原低压环境对水成膜泡沫灭火剂(AFFF)具有负面影响。     

有机硅表面活性剂复配体系下的泡沫性能

对有机硅表面活性剂、发泡剂、稳泡剂等5种试剂运用正交实验法开展泡沫性能筛选实验。采用自主设计的机械臂振荡装置测定该复配体系的发泡倍数和25%析液时间。采用自主设计的泡沫耐热性测定装置测定该复配体系的热稳定性时间。正交实验设计为5因素4水平。实验结果表明：有机硅表面活性剂、发泡剂和稳泡剂产生了较好的协同作用,复配体系的25%析液时间较单一有机硅表面活性剂提高了10倍以上。对该复配体系的发泡倍数、25%析液时间、泡沫热稳定时间综合分析发现：当Si-4903、APG、BS-12、黄原胶、6501质量浓度比为10∶20∶10∶1∶1时泡沫性能最好。     

环保型氟碳表面活性剂在灭火剂中的应用

以自主合成的C_4F_9SO_2NH(CH_2)_2Br新型短碳链氟表面活性剂为核心成分,通过与阴离子表面活性剂(1-己烷磺酸钠)按一定比例配伍形成复配液,添加十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(AEG)、黄原胶等添加剂制备出了一种非全氟辛基磺酸/全氟辛酸(PFOS/PFOA)类水成膜泡沫灭火剂。比较临界胶束浓度,确定短碳链氟表面活性剂与1-己烷磺酸钠按摩尔比为1∶3。测定其铺展性能、析液时间、发泡倍数、灭火性能等参数,得出灭火剂最理想配比。实验结果表明:C_4F_9SO_2NH(CH_2)_2Br是一种可替代PFOS/PFOA的有效环保型氟碳表面活性剂,由此得到的水成膜泡沫灭火剂性能良好,其25%析液时间可达5 min,发泡倍数超过7倍,灭火及抗烧时间均可达到国标ⅠA级标准。     

消防泡沫在液体燃料上的铺展性能试验研究

摘 要：扑救易燃液体火灾往往存在扑救时间长、火情易反复的现象。根本原因在于缺乏泡沫对液体燃料火灾灭火过程的深入认识。泡沫在易燃液体表面的铺展可能是抑制火灾最重要的因素,研究泡沫灭火剂在燃油表面灭火过程中的铺展覆盖情况至关重要。选用3%AFFF、3%AFFF/AR和3%FP 3种灭火剂在矩形流道内研究了泡沫铺展性能。研究表明,由于3%AFFF和3%AFFF/AR在燃料表面的剪切应力较小,其铺展速度比3%FP较快。由于3%AFFF和3%AFFF/AR可以在溶剂油表面形成水膜,其铺展速度与在水表面相似。3%FP在溶剂油表面不能形成水膜,比在水表面铺展慢。     

有机硅/碳氢表面活性剂对水成膜灭火剂性能的影响

针对目前水成膜灭火剂中表面活性剂存在环境危害的问题,选择性能优良、环境友好型表面活性剂,制备水成膜灭火剂,并对添加表面活性剂的灭火剂性能进行测试。结果表明,有机硅表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）与双性型碳氢表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）在复配后具有较为良好的性能,起泡能力较高,泡沫稳定,铺展迅速,灭火时间短。     

适用于柴油基钻井液的洗油型冲洗液研究

针对柴油基钻井液易残留井壁和套管壁表面,影响水泥环胶结质量这一问题,进行了FYJ洗油型冲洗液研究:(1)建立表面活性剂的优选方法;(2)优选高效表面活性剂;(3)以清洗效率、润湿反转性能及其与柴油基钻井液和水泥浆的相容性为评价指标,获得综合性能良好的FYJ洗油型冲洗液。实验结果表明:(1)适用于洗油型冲洗液用表面活性剂应选用HLB值在12～15的阴离子型、非离子型或两者复配的表面活性剂体系,且加入表面活性剂的溶液表面张力(γ)接近或小于钻井液的临界表面张力(γc≈23～27 m N/m),而较优加量至少大于临界胶束浓度(CMC值);(2)FYJ洗油型冲洗液对不同种类的柴油基钻井液的清洗效率皆达到82%以上,有较好的抗温抗盐性;(3)该洗油型冲洗液与柴油基钻井液和水泥浆的相容性良好。     

液滴在梯度润湿铜表面上的定向铺展

为了定量考察铜表面上润湿性梯度对液滴铺展性能的影响,采用碱辅助表面氧化法,在长10mm的铜表面上构建了水接触角为89.5°~27.5°连续变化的润湿性梯度,采用场发射扫描电镜观察该梯度润湿表面的微观形貌变化,并以高速摄像机研究了液滴在该梯度润湿铜表面上的铺展规律。结果表明,在梯度润湿铜表面上液滴会朝亲水端方向进行定向铺展。3和6μL液滴在该梯度润湿铜表面上的铺展距离分别为5.7和6.4mm,平均铺展速度可分别达240.9和309.1mm/s。其定向铺展距离和铺展速度均高于相应液滴在均匀亲水(27.5°)铜表面上的铺展距离与铺展速度。     

新型抗复燃干粉灭火剂的制备与性能试验

利用自行合成的氟碳表面活性剂FC-1和全氟壬烯氧基苯磺酸钠(OBS)复配后对磷酸铵盐干粉进行改性,制备了抗复燃干粉灭火剂,并以疏油率、疏水率和疏油时间为依据对两种氟碳表面活性剂的配比及添加量进行优化。当氟碳表面活性剂的总添加量为干粉基料的0.8%且FC-1∶OBS(质量比)为1∶3时,改性后干粉的疏油率和疏水率分别为96%和95%,疏油时间为132min。灭火剂的基本性能检测、灭火效能和抗复燃性能对比试验结果表明,自制抗复燃干粉的主要性能完全符合GB 4066.2-2004的相关技术要求,并且自制抗复燃干粉灭火剂对油类火具有更高的灭火效率和良好的抗复燃性能。     

含添加剂细水雾熄灭K类火灾的实验研究

实验研究碱性盐及其与表面活性剂复配作为细水雾添加剂熄灭K类火灾的灭火性能,重点探讨表面活性剂结构对细水雾灭火性能的影响。结果表明:碳酸钾、醋酸钾等弱碱性盐类在添加量较高时,可作为添加剂快速有效地熄灭食用油火;在低浓度醋酸钾水溶液中添加单一表面活性剂,灭火性能显著增强,且表面活性剂的疏水碳链及亲水链长度对灭火性能有重要影响;在低浓度醋酸钾水溶液中添加二元复配表面活性剂,由于表面活性剂的协同效应,可使细水雾的灭火性能进一步提高。     

含添加剂细水雾熄灭K类火灾的实验研究

实验研究碱性盐及其与表面活性剂复配作为细水雾添加剂熄灭K类火灾的灭火性能,重点探讨表面活性剂结构对细水雾灭火性能的影响.结果表明:碳酸钾、醋酸钾等弱碱性盐类在添加量较高时,可作为添加剂快速有效地熄灭食用油火;在低浓度醋酸钾水溶液中添加单一表面活性剂,灭火性能显著增强,且表面活性剂的疏水碳链及亲水链长度对灭火性能有重要影响;在低浓度醋酸钾水溶液中添加二元复配表面活性剂,由于表面活性剂的协同效应,可使细水雾的灭火性能进一步提高.     

非PFOA型氨基酸氟碳表面活性剂的合成与性能测试

通过RfCOF经过一系列反应生成非PFOA型氨基酸型氟碳表面活性剂,并通过酸碱滴定、IR、19FNMR、1HNMR等对其进行结构表征,证明合成产物为所要的目标产物。通过拉起液膜法、振荡法测得其临界表面张力为17.7mN/m,临界胶束浓度为1×10-3mol/L。所合成的表面活性剂具有良好的发泡稳泡能力以及在油面上的铺展性能,可应用于轻水型泡沫灭火剂配方中。     

考虑深层渗滤效应的水泥浆动界面特征研究

 基于渗流连续性方程、Darcy定律及线性滤过定律,建立水泥浆动界面理论模型,分析深层渗滤效应下水泥浆界面的运移机制和封堵机制;应用自主研发的模型试验系统,研究浆液设计扩散距离及沉积层渗透系数的动态变化规律,并与理论值进行对比分析。结果表明,设计扩散距离取决于渗透系数设计上限和注浆参数;受深层渗滤效应的影响,沉积层渗透系数随水泥浆界面运移而动态变化。研究结论可指导注浆设计,对实际工程具有一定的应用价值。     

煤粉深位火灾灭火剂及其水平蔓延规律

为解决一般灭火剂和灭火方式无法扑灭煤粉深位火 灾的问题,在水中加入表面活性剂,降低表面张力,提高其润湿煤 粉的能力,作为扑灭煤粉内部深位火灾的有效灭火剂。通过设置 实验装置筛选出适用于煤粉深位火灾的灭火剂。通过实验得到灭 火剂的主要配方为 0.20%吐温-80、0.10%乙二胺四乙酸四钠、 0.05%丁二酸二异辛酯磺酸钠和 0.10%碳酸钾溶液,余量为水。 在渗透压力分别为 0.1、0.2、0.3 MPa 情况下,得到灭火剂渗透到 0.25、0.50、0.75 m 处的渗透时间,利用实验结果拟合得到了灭火 剂水平渗透蔓延煤粉的计算公式。     

三维滑裂面形状对安全系数的影响

 基于滑面正应力修正模式的假定,根据边坡的平衡条件,导出含安全系数的平衡方程组,通过反复迭代求解安全系数。假设滑面是一簇幂函数绕 y 轴旋转得到的曲面,通过变化幂函数的幂次,得到不同形状的滑面。据此,讨论滑面形状对安全系数的影响,结果表明安全系数是幂次的单值函数且存在极小值。所以,可以通过优化幂函数中的幂次得到最小安全系数对应的最危险滑面,并分析最危险滑面所对应的幂次随滑体长度的变化规律。最后,讨论三维边坡端部效应。研究结果表明：该方法能够得到更小的安全系数,最危险滑面所对应的幂次随着滑体长度的增大先略微降低后逐渐增大。端部效应分析显示：当滑体长度大于坡高10倍时,端部效应可以忽略;端部效应随着内摩擦角的增大而有所增强,随着黏聚力的增大而减弱,与边坡倾角没有关系。     

初始油面温度对水成膜泡沫铺展特性的影响研究

为探究高温油面对水成膜泡沫的影响,利用自主搭建的铺展特性测试实验平台获得水成膜泡沫在不同初始温度KI25X变压器油面上的铺展参数,对比水成膜泡沫在两种油池尺寸（D=50 cm和117 cm）下不同温度油面的铺展行为,分析铺展面积和铺展速率随初始油面温度的变化规律。结果表明：D=50 cm油池,铺展形状呈现中心对称,铺展速率存在快速增长、线性增长和缓慢增长3个阶段;D=117 cm油池,铺展形状呈现不规则特征,仅有线性增长和缓慢增长两个阶段;初始油面温度显著影响水成膜泡沫的铺展特性,D=117 cm时,铺展速率随油温增加先上升后下降,在初始油面温度60 ℃时,平均铺展速率达到最大;基于油面铺展理论基础,建立了铺展速率计算模型,得到泡沫摩擦力参数随油温增加呈现先上升后下降的变化规律。     

Effect of linear alkylbenzene sulphonates (LAS) on the anaerobic digestion of sewage sludge

Batch anaerobic biodegradation tests with different alkylbenzene sulphonates (LAS) at increasing concentrations were performed in order to investigate the effect of LAS homologues on the anaerobic digestion process of sewage sludge. Addition of LAS homologues to the anaerobic digesters increased the biogas production at surfactant concentrations 5-10 g/kg dry sludge and gave rise to a partial or total inhibition of the methanogenic activity at higher surfactant loads. Therefore, at the usual LAS concentration range in sewage sludge, no adverse effects on the anaerobic digesters functioning of a wastewater treatment plant (WWTP) can be expected. The increase of biogas production at low surfactant concentrations was attributed to an increase of the bioavailability and subsequent biodegradation of organic pollutants associated with the sludge, promoted by the surfactant adsorption at the solid/liquid interface. When the available surfactant fraction in the aqueous phase instead of the nominal surfactant concentration was used to evaluate the toxicity of LAS homologues, a highly significant relationship between toxicity and alkyl chain length was obtained. Taking into account the homologue distribution of commercial LAS in the liquid phase of the anaerobic digesters of a WWTP, an EC(50) value of 14 mg/L can be considered for LAS toxicity on the anaerobic microorganisms.     

黄土填料CBR值与压实度及回弹模量的关系探讨

对甘肃陇西地区粘性黄土试样进行室内外试验,分析了在不同浸水时间条件下,CBR与压实度和回弹模量的关系,并对三者进行了回归分析,建立了CBR、压实度与回弹模量之间的二元线性回归方程,结果表明:黄土填料的回弹模量E0和土样的CBR值之间服从幂指数关系,且相关性良好。     

油页岩热破裂规律分形理论研究

 以不同温度下油页岩破裂显微CT图片作为分析对象,将分形的基本理论运用到油页岩的热破裂过程中。研究边长为7.0 mm正方体油页岩试件在200 ℃～600 ℃范围内热破裂裂隙分布的分形规律,得到不同温度下热裂隙分布的分形维数和分布初值。研究结果表明：不同温度下油页岩内部裂隙的分布具有很强的自相似性,符合分形规律,分形维数为1.0～1.5。建立分形维数、分布初值与温度的关系,从分形理论上研究油页岩的热破裂过程,宏观量化裂隙的分布状况和复杂程度。研究结论对分析油页岩热解过程中“微渗流通道”的发展演化过程具有重要的意义;同时,为从分形的角度探索其他岩石的热破裂过程提供一种新的方法和思路。     

考虑粘结滑移本构关系的FRP筋锚固长度

在FRP筋混凝土拉拔试件微分单元受力分析的基础上,考虑FRP筋混凝土粘结本构关系,推导了随不同位置变化的滑移、FRP筋拉应力和粘结应力理论公式。根据这些理论公式进而得到了最小锚固长度的计算公式,并通过算例进行分析。研究表明,对于FRP筋混凝土构件在正常使用极限状态下,在粘结-滑移本构关系上建立起来的FRP筋锚固长度的限值是满足设计要求的。另外,在此基础上建立的FRP筋锚固长度是针对试件实际的粘结滑移关系,对于表面不同类型、不同组成成分的FRP筋均能较好地确定其最小锚固长度,这对FRP筋混凝土结构构件的设计具有一定的指导作用。     

岩盐储库建腔期难溶夹层的软化规律研究

 为揭示盐岩水溶造腔过程中难溶夹层力学特性与卤水浸泡时间的关系,更好地了解夹层的软化规律和范围,为预测和控制夹层的破坏垮塌提供理论支持,以云应盐矿中的泥质硬石膏夹层为研究对象,进行不同浸泡时间下的单轴压缩和巴西劈裂软化试验研究,发现其力学强度随卤水浸泡时间劣化明显,其中,单轴抗压强度、弹性模量、泊松比与卤水浸泡时间呈显著的DoseResp函数关系,抗拉强度与浸泡时间呈显著的Slogistic1函数关系,且试件的单轴压缩及巴西劈裂试验的破坏形式随浸泡时间的增加有从张拉破坏向剪切破坏的渐变趋势。通过分析试验结果发现,卤水对夹层力学强度的软化作用与夹层可溶物含量、夹层成分遇水膨胀的不均性、卤水的润滑作用和矿物晶键的软化作用均存在密切相关。推导了基于浸泡时间的夹层损伤演化方程,建立夹层轴向和径向的软化深度模型,并将其应用于水溶造腔过程中难溶夹层软化范围的划定。此外,基于夹层抗拉强度与卤水浸泡时间的关系,给出判定和预测夹层局部软化破坏的最大拉应力强度准则。