2 納米冷氣溶膠防火防爆劑效能分析

　　納米冷氣溶膠防火防爆劑是由納米微粒組成的防火防爆劑，以惰性氣體為動(dòng)力，使其噴出后可以形成氣溶膠。分析此氣溶膠的效能，先從冷氣溶膠的作用與地位談起。?

　　2.1 冷氣溶膠的作用與地位?

　　哈龍系列滅火劑由于破壞大氣臭氧層將于2005年從我國(guó)退出歷史舞臺(tái)，近幾年哈龍滅火劑替代品的研制如火如茶，在諸多類(lèi)型的替代品中，冷氣溶膠滅火劑以卓越的性能，低廉的價(jià)格而倍受關(guān)注。冷氣溶膠滅火劑是由滅火劑干粉溶解成的水溶液，通過(guò)噴物干燥使其產(chǎn)生3μm左右的超細(xì)粉末，再輔以分散劑、防潮劑、防靜電劑和流動(dòng)劑等添加劑均勻混合而成。罐裝密封貯存。使用時(shí)以加壓氣體為動(dòng)力，外噴形成氣溶膠全淹沒(méi)火焰而快速滅火。它克服了熱氣溶膠滅火劑燃燒時(shí)火焰外噴和產(chǎn)生有毒氣體的缺點(diǎn)，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響。眾所周知，同一類(lèi)型的干粉滅火劑，滅火效能與顆粒是普通干粉滅火顆粒的幾十分之一，其單位質(zhì)量滅火效能是普通干粉的6～10倍、是哈龍滅火劑的4～6倍，滅火效能超過(guò)熱氣溶膠。?

　　2.2 納米冷氣溶膠防火防爆劑效能分析?

　　納米冷氣溶膠的顆粒比上述冷氣溶膠的顆粒更小，在納米級(jí)粒徑范圍內(nèi)，微粒出現(xiàn)一些特殊性：如量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、久保理論。我們從下面幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。?

　?。?）納米冷氣溶膠穩(wěn)定性好。氣溶膠穩(wěn)定性與膠體粒子的粒徑有關(guān)，斯托克斯通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)球形粒子在靜止空氣中下落時(shí)，其下落速度很快會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，該值稱(chēng)之為極限沉降速度。粒徑為100nm的氣溶膠膠體粒子極限沉降速度是7.3cm/d。納米顆粒粒徑小沉降慢，氣溶膠穩(wěn)定性好，作為防火防爆劑有效防護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，性能比微米顆粒更優(yōu)越。?

　?。?）納米顆粒吸附作用強(qiáng)。顆粒的吸附能力與比表面積有關(guān)，比表面積越大顆粒吸附能力越強(qiáng)。納米粒徑比微米粒徑小1000倍，吸附能力必然強(qiáng)。吸附分為物理吸附與化學(xué)吸附，物理吸附無(wú)選擇性，化學(xué)吸附有選擇性。從理論上講，可以制造出能選擇吸附自由基的納米顆粒，從而具有部分捕獲自由基的能力。?

　?。?）納米顆粒化學(xué)反應(yīng)能力強(qiáng)。當(dāng)粒子尺寸下降到納米數(shù)量級(jí)時(shí)，一個(gè)粒子包含十幾個(gè)或幾十個(gè)分子，破損鍵驟然增多，化學(xué)活性增強(qiáng)，這是小尺寸效應(yīng)的表現(xiàn)之一。另外，對(duì)于納米顆粒，金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變得離散，能級(jí)間的距離隨顆粒尺寸的減小而增大，將會(huì)出現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，如比熱異常、光譜線紅移、催化活性與原子數(shù)目有奇妙的聯(lián)系等等，一定程度上表現(xiàn)出量子效應(yīng)?？梢钥隙{米顆粒具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性，選擇不同的材料與晶態(tài)，一定可以達(dá)到捕獲自由基的目的。?

　?。?）納米顆粒滅火效能高。干粉顆粒與活性傳遞物碰撞，吸收其能量，使其失活，達(dá)到滅火的作用。?

　　研制成功的冷氣溶膠平均粒徑為3μm，其滅火效能已是哈龍滅火劑的4～6倍。若采用平均粒徑為100nm的冷氣溶膠，由理論計(jì)算可知其滅火效能是微米冷氣溶膠的30倍。?

　?。?）納米冷氣溶膠與熱氣溶膠、細(xì)水霧、CO2、滅火劑作防火防爆劑時(shí)的性能比較?，F(xiàn)有的消防產(chǎn)品中，CO2滅火劑和近幾年開(kāi)發(fā)的細(xì)水霧滅火劑可以作為防火防爆劑使用，然而它們的防火防爆性能各不相同。CO2不導(dǎo)電、無(wú)腐蝕，其防爆機(jī)理是降低氧含量。我們知道，H2、C2H2燃燒所需最低氧含量分別為5.9%和3.7%。CO2施放量大于所填充空間的3.6倍和5.7倍時(shí)，才能消除H2、C2H2燃燒爆炸的危險(xiǎn)，這樣做既不經(jīng)濟(jì)，人又不能方便地進(jìn)入此區(qū)域，不利于工作。細(xì)水霧雖然成本低廉，但絕緣性差，有效作用時(shí)間短，使用場(chǎng)所受到限制。熱氣溶膠產(chǎn)生時(shí)外噴火焰，會(huì)引起可燃?xì)怏w的爆炸，不能作為防火防爆劑使用。而納米冷氣溶膠無(wú)上述滅火劑的弱點(diǎn)，防火防爆性能優(yōu)越。?

　?。?）氣溶膠的消除。盡管納米氣溶膠無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但當(dāng)人未加保護(hù)進(jìn)入這一場(chǎng)所時(shí)，粉塵顆粒將被吸入肺部，對(duì)人體不利。氣溶膠可以通過(guò)鼓風(fēng)或噴灑細(xì)水霧來(lái)消除，或進(jìn)入氣溶膠場(chǎng)所的人員佩戴上濕口罩防護(hù)即可基本消除氣溶膠的影響。