Określanie składników środków pianotwórczych mogących mieć decydujący wpływ na zmniejszenie chłonności odpadów sztywnej pianki poliuretanowej względem odpadów poakcyjnych pian

• Autorzy: Węsierski T. , Eszer O.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.50.2.2018.4

Warianty tytułu

EN

Determining the Components of Foaming Agents That Can Have a Decisive Impact On Reducing the Absorption Proprieties of Rigid Polyurethane Foam Waste in Relation to Post-Foaming Waste

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Cel: Celem publikacji jest eksperymentalne określenie składników środków pianotwórczych mogących wpływać na zmniejszenie chłonności odpadów sztywnej pianki poliuretanowej względem odpadów poakcyjnych piany. Pozwoli to na określenie mechanizmu procesu powodującego ograniczenie skuteczności sorbentu w działaniach ratowniczych. Metoda: Wykorzystano zmodyfikowaną metodę Westinghousa oraz autorską metodę analizy wyników uwzględniającą ubytek masy powstający na skutek parowania sorbatu z przestrzeni sorbentu. W badaniach użyto jednolitego proszku sztywnej pianki poliuretanowej. Badaniu poddano wybrane kombinacje składników stanowiących koncentraty środków pianotwórczych: dodecylosiarczan sodu, 2-butanol i 1-undekanol. Wyniki i dyskusja: Wykreślono zależność masy sorbatu znajdującego się w porach sorbentu w funkcji czasu ociekania oraz wyznaczono maksymalną masę teoretyczną dla wszystkich badanych układów przez ekstrapolację prostej parowania do osi OY. Określenie wpływu wybranych składników środka pianotwórczego na sorpcję odniesiono do sorpcji wody. W tym celu porównywano przeciętne maksymalne masy teoretyczne otrzymane dla poszczególnych układów o różnych stężeniach i zbadano ich zgodność względem przeciętnej wartości otrzymanej dla wody. W tym celu skorzystano z kryterium porównawczego na poziomie istotności α = 0,1. Wnioski: Podczas badań wstępnych zauważono zdecydowanie mniejszą chłonność odpadów sztywnej pianki poliuretanowej względem roztworów środków pianotwórczych niż w przypadku wody. Badania wyraźnie wykazały, że czynnikiem odpowiedzialnym za pogorszenie się właściwości pochłaniających pumeksu jest obecność 1-undekanolu w środku pianotwórczym, który jest wykorzystywany jako stabilizator piany. Jest to oczywiście działanie synergiczne z dodecylosiarczanem sodu. O ile sam dedecylosiarczan sodu powodował niewielką zmianę w zasorbowanej masie sorbatu (ok. 2%), o tyle dodatek 1-undekanolu przyczynił się do zmiany aż w 43%. Dodatek rozpuszczalnika (2-butanolu) powodował już niewielką zmianę właściwości chłonnych, przy czym chłonność niezależnie od kombinacji nieznacznie się zwiększała. Otrzymane wyniki pokazują, że czynnikiem odpowiedzialnym za zmniejszenie się chłonności może być niskie napięcie powierzchniowe, które jest cechą charakterystyczną środków pianotwórczych zawierających anionowe środki powierzchniowo czynne. Spadek napięcia powierzchniowego powoduje zmniejszenie się wielkości sił kapilarnych, a co za tym idzie – ułatwia wyciek cieczy z porów sorbentu. Badania wskazują na pewne ograniczenia wykorzystania sztywnej pianki poliuretanowej w działaniach ratowniczych mających na celu usuwanie resztek roztworów środków pianotwórczych lub też roztworów wodnych zawierających ich ślady.

EN

Aim: The aim of this publication is to experimentally identify the components of foaming agents that may have an impact on reducing the absorbency of rigid polyurethane foam waste in relation to post-foaming waste. This will allow to determine the mechanism behind the process which limits the sorbent’s effectiveness in rescue operations. Method: The research methods used were a modified Westinghouse test and a proprietary method of analysis of results taking into account the loss of mass following the evaporation of sorbate from the sorbent space. The tests used rigid polyurethane foam in the form of a solid powder. The tests examined selected combinations of ingredients that concentrate foaming agents, including sodium dodecyl sulphate, 2-butanol, 1-undecanol. Results and discussion: The dependence of the mass of sorbate solution absorbed in the pores of the sorbent as a function of dripping time and the maximum theoretical mass was determined for all tested systems by extrapolation of evaporation line to the OY axis. The determination of the influence of chosen ingredients of foaming agents on sorption was related to water sorption. To this end, the average maximum theoretical masses obtained for individual systems with different concentrations were compared and their compatibility with the average value obtained for water was examined. For this purpose, the comparative criterion was used at the level of significance a = 0.1. Conclusions: During the preliminary tests, the sorptivity of rigid polyurethane foam was noticeably lower in the presence of foaming agents, as compared to water. The tests clearly show that the factor responsible for the deterioration of pumice absorption properties is the presence of 1-undecanol in the foam concentrate, which is used as a foam stabiliser. This is of course synergistic with sodium dodecyl sulphate. While sodium dedecyl sulphate alone caused a small change in the absorbed mass of sorbate (about 2%), the addition of undecan-1-ol caused as much as 43% change. The addition of a solvent (2-butanol), in turn, caused only a slight change in absorptive properties, with the absorbency being slightly increased irrespective of the combination. The obtained results indicate that the factor responsible for the drop in sorptivity may be the low value of surface tension, which is typical of foaming agents solutions containing anionic surfactants. The decrease in surface tension causes a reduction in the capillary force and, as a result, facilitates the leakage of liquid from sorbent pores. The results indicate some limitations in the use of rigid polyurethane foam in rescue operations aimed at removing residuals of foaming agent solutions or water solutions containing traces of such agents.

Słowa kluczowe

PL

odpady środków pianotwórczych; działania ratownicze; usuwanie zanieczyszczeń; ścieki popożarowe; chłonność sorbentów

EN

firefighting foam waste; rescue operations; contamination removal; post-fire sewage; sorbent sorptivity

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 50, iss. 2
• Strony: 50--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Węsierski T.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej

autor

Eszer O.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej

Bibliografia

• [1] Rakowska J., Porycka B., Nagrodzka M., Ekologiczne kierunki zmian bazy surowcowej w koncentratach gaśniczych, BiTP Vol. 19 Issue 3, 2010, pp. 107–116.
• [2] Król B., Prochaska K., Chrzanowski Ł, Biodegradability of Firefighting Foams, „Fire Technology” 2012, 48, 173–181.
• [3] Adams R., Simmons D., Ecological Effects of Fire Fighting Foams and Retardants, Conference Proceedings: Australian Bushfire Conference, Albury, July 1999.
• [4] Bourgeois A., Bergendahl J., Rangwala A., Biodegradability of fluorinated fire-fighting foams in water, „Chemosphere” 2015, 131, 104–109.
• [5] Chrzanowska M., Hupka J., Szewczulak Ł., Badania oczyszczania ścieków pożarowych metodą osadu czynnego, „Inżynieria Ekologiczna” 2003, 8, 96–102.
• [6] Colville S., McCarron N., Environmental issues associated with defence use of aqueous film forming foam (AFFF), Environmental Stewardship, Environment, Heritage and Risk Branch, May 2003.
• [7] Hamilton S., Larson D., Finger S., Poulton B., Vyas N., Hill E., Ecological effects of fire retardant chemicals and fire suppressant foams, Northern Prairie Wildlife Research Center, Jamestown 1998.
• [8] Kaszycki P., Kołoczek H., Wójcik D., Bogacz E., Lubański R., Intensywne oczyszczanie ścieków po akcji gaśniczej w zakładach rafineryjnych, „Inżynieria Ekologiczna” 2003, 8, 51–58.
• [9] Laitinen J., Koponen J., Koikkalainen J., Kiviranta H., Firefighters exposure to perfluoroalkyl acids and 2-butoxyethanol present in firefighting foams, „Toxicology Letters” 2014, 231, 227–232.
• [10] Małozięć D., Koniuch A., Wpływ pianotwórczych środków gaśniczych i neutralizatorów na środowisko naturalne, szczególnie na organizmy wodne, BiTP Vol. 14, 2009, pp. 117–138.
• [11] Norris L., Webb W., Effects of fire retardant on water quality, w: Proceedings of the symposium on fire and watershed management, N.H. Berg (red.), California 1988, 79–86.
• [12] Seńczuk W., Toksykologia współczesna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
• [13] Mizerski A., Sobolewski M., Rozszerzona charakterystyka środków pianotwórczych stosowanych w pożarnictwie i ratownictwie chemicznym, „Zeszyty Naukowe SGSP” 2007, 35, 33–52.
• [14] Mizerski A., Sobolewski M., Król B., Piany gaśnicze, Wydawnictwo SGSP, Warszawa 2006.
• [15] Mizerski A., Ekologiczne aspekty stosowania pian do gaszenia pożarów, „Przemysł Chemiczny” 2007, 11(86), 1079–1083.
• [16] Mizerski A., Sobolewski M., Jabłonowski M., Piana kontra środowisko, „Przegląd pożarniczy” 2006, 1, 33–35.
• [17] Vyas N., Hill D., Toxicity of fire retardant chemicals and fire suppressant foams to vertebrate and invertebrate wildlife species, International Wildland Fire Foam Symposium and Workshop, Ontario 1994.
• [18] Traczewska T., Biologiczne metody oceny skażenia środowiska, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2011.
• [19] The control of fire-water run-off from CIMAH sites to prevent environmental damage, Guidance Note EH70, Health and Safety Executive, 1995.
• [20] http://www.straz.gov.pl/panstwowa_straz_pozarna/ 2017 [dostęp: 12.07.2018].
• [21] Gancarczyk D., Jakubiec J., Sobolewski M., Effect of Sorbent Type on Efficiency of Oil Pollution Removal from Road Surface, „Zeszyty Naukowe SGSP” 2017, 61, 53–63.
• [22] Ayala R.E., Casassa E.Z., Parfi G.D., A study of the applicability of the capillary rise of aqueous solutions in the measurement of contact angles in powder systems, „Powder Technology” 1987, 51(1), 3–14.

Uwagi

PL

Niniejsza publikacja powstała w ramach projektu rozwojowego nr DOB-BIO6/06/113/2014 pt. Mobilny turbinowy system ratowniczo-gaśniczy.

EN

This paper was written under development project No. DOB-BIO6/06/113/2014 entitled Mobile turbo rescue and fire-fighting system.