本科毕业论文

1. 绪论

1.1 引言

1.1.1 火灾的破坏性

• 火灾对人类生命和财产构成巨大威胁。
• 高效且适合的灭火剂是预防火灾、保护生命和财产安全的重要措施。

1.1.2 哈龙灭火剂的局限性

• 哈龙灭火剂虽灭火效率高，但含有卤素，对臭氧层造成破坏。

1.1.3 干粉灭火剂和细水雾灭火剂的不足

• 干粉灭火剂易结块，存在粉尘危险。
• 细水雾灭火剂扑灭阴燃火效率较低。

1.2 干水及研究现状

1.2.1 干水的定义与特点

• 干水是一种由疏水性SiO2和水溶液组成的材料。
• 干水外部SiO2可阻断火源，内部水溶液蒸发吸热，实现双重抑制作用。

1.2.2 干水的发展历史

• 干水自1964年被人所知，20世纪90年代中期开始在化妆品行业受到关注。
• 干水材料于1990年受到广泛关注。

1.2.3 干水的改性

• 通过在干水中加入钾盐溶液，改变干水的化学性质。
• 改性干水可改变粒径分布、灭火效果、抗压强度等。

1.3 干水的制备方法

1.3.1 振动粉砕法

• 适用于大规模制备干水。

1.3.2 搅拌反应法

• 适用于实验室中制备干水。

1.3.3 液滴雾化法

• 对雾化器雾化的水滴粒径要求较高。

1.4 干水的制备机理

1.4.1 界面膜理论

• 固体粒子在水汽界面形成稳定的膜，阻止颗粒之间的聚结。

1.4.2 接触角理论

• 接触角衡量固体小颗粒的润湿性，中等润湿性颗粒制备的乳液最稳定。

1.4.3 粘附能理论

• 高速搅拌下形成的细微水滴与疏水性粉末接触，形成干水。

1.4.4 润湿能理论

• 固体界面由固-气界面变成固-液界面的现象称为润湿性。

1.5 干水的改性

• 干水的改性方法有包覆改性法、机械改性法、表面结构改性法等。
• 通过在制备干水的液体中加入钾盐化合物，改变干水的化学性质。

2. 干水灭火剂的基本性能及制备

2.1 干水的性质

• 干水具有高吸水性，能迅速吸收水分形成水凝胶状态。
• 干水具有低温效应，能迅速降低火源温度。
• 干水轻便且操作简便，方便运输和储存。
• 干水无毒无害，对环境友好。
• 干水稳定性好，便于长期储备。

2.2 干水灭火剂的制备

2.2.1 实验材料和仪器

• 氯化钾、乙酸钾、磷酸二氢钾、疏水性SiO2、去离子水。
• 高速搅拌机、激光粒度仪、休止角测试仪、DSC等。

2.2.2 表征

• 使用扫描式电子显微镜、激光粒度仪、休止角法、烘箱、DSC等对干水进行表征。

2.2.3 灭火实验

• 利用灭火平台进行木垛火和正庚烷火的灭火实验。
• 温度收集装置、录像仪、热像仪、铠装热电偶等。

3. 结果与讨论

3.1 形貌表征

• 使用扫描式电子显微镜观察四种干水的形貌。
• 磷酸二氢钾干水出现堆叠现象，粒度较大。

3.2 热稳定性能

• 采用DSC对四种干水进行热分析。
• 纯水干水吸热焓最大，乙酸钾干水存在多段吸热焓。

4. 干水材料对木垛火和油料火灭火实验及机理分析

4.1 不同钾盐扑灭A类火

• 测试不同钾盐干水对木垛火的灭火效果。
• 乙酸钾干水灭火效果最佳。

4.2 不同钾盐扑灭B类火

• 测试不同钾盐干水对正庚烷火的灭火效果。
• 乙酸钾干水灭火效果最佳。

4.3 灭火机理分析

• 乙酸钾干水存在多重灭火机制：外部SiO2隔绝氧气，内部溶液蒸发吸热、乙酸钾分解吸热、乙酸钾分解产生氢氧化钾与火焰自由基发生反应。

5. 结论与展望

5.1 结论

• 乙酸钾干水灭火剂具有多重灭火机制，灭火效果好。
• 乙酸钾干水有望成为一种高效环保灭火剂。

5.2 展望

• 进一步研究乙酸钾干水灭火剂的灭火机理和应用范围。
• 探索更多高效环保的干水灭火剂。