为研究泡泡消烟技术在汽油火灾烟气净化中的有效性，水中添加质量分数1%月桂酰两性基二乙酸二钠（LAD）表面活性剂制备发泡液，并加入Na2S2O3,Na2SO3,NaHCO3,NaOH等碱性添加剂制成碱性发泡液。通过分析发泡液的表面张力、黏度、泡沫性能、pH值及汽油燃烧残留物（炭黑）沉降时间等性能指标，确定最优消烟发泡液为质量分数1%的LAD溶液添加质量分数0.4%Na2SO3碱性添加剂；使用自制烟气收集净化装置对发泡液的净烟效果测试发现，汽油烟气被包裹在泡泡中而难以溢散并被泡泡液缓慢吸附、中和，使得反应后溶液的pH值大幅降低；模拟隧道汽油火灾黑烟净化实验测得泡泡喷射作业150s能使黑烟浓度降低97.8%.碱性发泡液能有效净化汽油火灾烟气。

实验材料

碱性发泡液的组成为水、表面活性剂、碱性添加剂。选用亚硫酸钠（Na2SO3）、硫代硫酸钠（Na2S2O3）、碳酸氢钠（NaHCO3）和氢氧化钠（NaOH）4种碱性物质作为碱性添加剂。为减少离子对溶液性能的影响，本文选用的是含Na无机盐。其中Na2SO3属于强碱弱酸盐，在水中电离为弱碱性，能与NO2发生反应，从而吸收NO2.Na2S2O3能和游离的氰离子相结合，使氰化物变为无毒的硫氰酸盐。碳酸氢钠受热分解是吸热过程，能降低火场温度，分解为水、碳酸钠和二氧化碳，是干粉灭火器的主要灭火材料。NaOH是强碱，具有碱的一切通性，作为3种弱碱的对比组。碱性添加剂的质量分数设置为：0.04%,0.08%,0.40%,0.80%,1.00%和3.00%.根据相关文献调研和单体表面活性剂泡沫性能预备实验结果，选用具有良好缓蚀性能、温和不含硅油等刺激性成分、发泡性能好的月桂酰两性基二乙酸二钠（LAD）（C20H38N2Na2O6）作为表面活性剂配制成质量分数1%的LAD水溶液进行本次实验。LAD作为两性离子表面活性剂，其亲水基中既有阴离子特征羧基COOH,也有阳离子特征氮离子N+,而亲油基主要为十一烷基。

图1泡泡消烟原理图

性能参数测试

用BZY-201自动表面张力仪测定发泡液的表面张力；用PH818酸碱检测计测量发泡液的pH值；用NDJ-1S数显黏度计传感器检测发泡液的黏度；采用改进Ross-mile法测定发泡液泡沫性能；用CCZ1000浓度测量仪（苏州亿利安机电科技有限公司）测量烟气浓度，现场直接读数，恒流取样，测量仅与被测介质的质量有关，不受颗粒的粒径、成分、颜色及分散状态等因素的影响。基于性能分析选配出具有良好发泡性和稳泡性的二元发泡液。

汽油烟气导入泡沫液净化实验

采用自制烟气收集净化装置（图3）测试汽油燃烧产生黑烟通入水和发泡溶液中的pH值变化。

图2汽油燃烧物润湿沉降情况

烟气收集净化装置主要由置液桶、通气管、离心式风机、吸气管、集气罩和燃油池等组成，其净烟工作原理如图3所示。风机抽走集气罩下燃油池中汽油燃烧的黑烟，将其通入桶内发泡液中；气体进入液体后会立刻浮出液面，在液体表面张力作用下排出液面的烟气被液膜包裹成含烟气泡；随着烟气不断被通入发泡液中，含烟泡泡很快就溢满整个置液桶。实验前测量并记录水及发泡液的pH值。

图3烟气收集净化装置作业原理

隧道汽油火灾烟气净化模拟实验

在自制的模拟隧道内使用发泡液进行汽油火灾烟气净化实验，用CCZ100浓度测量仪测量烟气浓度。

（1）燃烧汽油使黑烟自行消散，测定黑烟浓度自行消散变化规律。将两个粉尘浓度测量仪分别置于监测点A和监测点B处，取5g汽油置于燃油位置，点燃汽油使其充分燃烧至自然熄灭，燃烧期间每5min测一次黑烟浓度，直到其质量浓度降到100mg/m3以下。每组实验重复3次，取平均值。

（2）使用泡泡净化汽油黑烟，测定黑烟浓度随时间变化规律。将两个浓度测量仪分别置于监测点A和监测点B处，分别取5g和10g汽油置于燃油位置，点燃汽油使其充分燃烧至自然熄灭，燃烧期间每30s测一次黑烟浓度，测量间隔内启动发泡机，持续喷射泡沫20s,当浓度降到100mg/m3以下时停止实验。每组实验重复3次，取平均值。

结果与分析

性能参数测试结果

发泡液的pH值

由于pH值受温度影响会产生波动，本次实验在12℃环境下测量试样的pH值。测量得知无碱剂时1%LAD溶液的pH值为8.39.4种碱性发泡液的pH值均随着碱性物质含量的增加而增大。添加NaOH的发泡液pH值最大。随NaOH质量分数增加pH值快速增大。当NaOH质量分数超过1%时pH值增速变慢，当其质量分数为3%时达最高值13.41.加入3种弱碱的发泡液pH值上升缓慢。当弱碱剂质量分数为3%时，Na2SO3的pH值最高，为8.99,Na2S2O3和NaHCO3的pH值均低于9.pH值会随碱剂质量分数增加而增大，这是因为发泡液中加入碱剂会使H+的浓度小于OH-的浓度，且随着碱量增加两种离子浓度差距增大。说明LAD溶液与碱剂无中和反应，可以进行二元复配。

表面张力

图4是不同质量分数碱剂发泡液表面张力的测试结果。强碱NaOH使发泡液表面张力明显提高，在NaOH质量分数3%时达到最大值38.3mN/m,随后发泡液表面张力值保持稳定，不受NaOH含量变化影响。说明NaOH浓度升高时OH-过多，造成图4加入碱剂后发泡溶液的表面张力表面活性物质停留于溶液表面，阻碍了OH-与更多表面活性物质的反应机会，溶液表面张力不再受影响。图4中弱碱Na2S2O3,NaHCO3变化规律与NaOH相似，低浓度时发泡液表面张力激增，达到质量分数0.8%之后，表面张力值增幅减缓。NaOH加入使发泡液表面张力增加了35.7%,而其他3种弱碱无机盐在浓度最大时（质量分数3%）仅增加约10%.与强碱剂相比，弱碱剂对溶液表面张力影响较小。