一种合成的气溶胶灭火剂的制备及应用方法与流程

本发明涉及阻燃剂领域，特别是涉及一种利用微生物原料，配合其他环保原料合成的气溶胶灭火剂的制备及应用方法。
背景技术：
：气溶胶灭火剂是一种新型的灭火剂,具有环保、灭火快、效果持久、价格便宜、灭火范围广等优点,尤其是它的臭氧消耗潜在值(odp)和温室效应潜能值(gwp)均很低,可常压贮存、工程造价低,近几年发展迅速。由于其设备结构简单、占地面积小、安装方便,特别适于小防护区、电缆沟、地下通道、吊顶夹层等场所,越来越受到人们的青睐。气溶胶指的是悬浮于气体介质中、直径必须在1～0.5μm之间的一种液体或固体微粒物质。气溶胶灭火剂属于烟火药的一种,由氧化剂、还原剂及粘合剂构成,通过燃烧反应产生大量的灭火介质,均匀地分布在被保护空间,通过物理、化学的双重协同作用来熄灭火灾。其物理原理一般是气溶胶进入火焰后,由于胶体粒子非常小,比表面积非常大,所以极易从火焰中吸收热量而使温度升高,达到一定温度后固体微粒发生溶化、气化直至分解而吸收大量热量,液体微滴也同时吸热升温或气化。由于灭火气溶胶中固体微粒大多为1μm左右,因而具有良好的悬浮能力和绕障能力,扩散迅速,易于进入火焰区并渗透到火焰出现的各种地方(深部火灾),且有效保留时间长。任何火灾在较短时间内放出的热量都是有限的,而气溶胶中的固体颗粒能在较短的时间内吸收火源所放出的一部分热量,使火焰的温度降低。现在使用的气溶胶灭火剂仍然存在缺陷,如灭火气溶胶浓度高、相对效率低、价格昂贵以及对保护对象和人有腐蚀作用等,还不能完全替代哈龙系列产品。今后气溶胶灭火剂的研制与开发应综合考虑灭火效率、环保效应、使用安全方便、无毒无公害、价格低等几个方面的因素。现代气溶胶灭火技术的研究应主要放在新型气溶胶灭火剂、改性冷气溶胶灭火剂和复合型气溶胶灭火剂的研究上。其中应以改性冷气溶胶灭火剂和复合型气溶胶灭火剂的研究为主。在s型热气溶胶灭火剂燃烧过程中会产生大量的热量，高温固体微粒会对周围物体产生高温损伤，也可能引发二次燃烧，因此降低s型热气溶胶灭火剂的燃烧温度是非常重要的；此外，为了提高s型热气溶胶灭火剂的灭火效率，通常要在灭火剂中加入一定量的钾盐，但钾盐的引入会引起严重的腐蚀问题，而若不加钾盐，虽可避免腐蚀性问题，但灭火剂的灭火效率却不尽人意，因此在s型热气溶胶灭火剂的配方研究中，如何在灭火效率与腐蚀性这两个方面找到一个平衡点，也是至关重要的。本发明旨在提供一种环保，高，腐蚀性低效的合成气溶胶灭火剂的制备及应用方法。技术实现要素：针对上述气溶胶灭火剂存在不足之处，本发明旨在提供一种环保，高效的合成气溶胶灭火剂的制备及应用方法。热气溶胶灭火剂主要由氧化剂、还原剂、黏合剂及其他添加剂等成分组成。在选择热气溶胶生成剂的氧化剂和还原剂时，首先要考虑的是它们的潮解性和水化度。此外在选择还原剂时，需要考虑的关键因素是还原剂经氧化还原反应后所产生的气体数量和种类。添加剂在热气溶胶生成剂的生产、储存和灭火性能中的作用也很重要。一种合成的气溶胶灭火剂，其特征在于：按照重量分数，包括25份硝酸钾，50份硝酸锶，10份镁粉，2份乌洛托品，2份磷酸二氢钾，1份草酸按，2份尿素，10份酚醛树脂，2份焦磷酸钠，1-2份羟丙基二淀粉磷酸酯，1-2份改性椰棕燃烧粉。作为优选，所述镁粉选用200-300目。作为优选，所述改性椰棕燃烧粉选用100目。所述改性椰棕燃烧粉的制备方法，其步骤如下：(1)将潮湿纤维单胞菌，惰性柄杆菌菌种分别进行扩大培养至菌体浓度为109～1010cfu/，将潮湿纤维单胞菌，惰性柄杆菌按照1∶1的质量比混合，得到混合菌种；无菌接种到灭菌处理后的液体发酵培养基中，液体发酵培养基与菌种的重量比为15∶1，将接种了混合菌种的液体发酵培养基置于在140rpm、30℃条件下恒温连续发酵55小时；所述液体发酵培养基的配方如下：每1l的液体发酵培养基中含有25g蛋白胨，6g的酵母粉，15g玉米淀粉，6g的葡萄糖，3g乳糖，1g膨润土,1g的水合硫酸镁，0.5g的磷酸钠，0.1g磷酸二氢钾，余量用去离子水定容至1l；(2)将步骤(1)离心处理，搅拌充分获得的菌体，冷藏保存；(3)将椰棕放在马弗炉中，在300-350℃下灼烧60min，获得燃烧未充分的椰棕燃烧灰；(4)向步骤(2)所得的菌体中加入20倍重量灭菌后的去离子水，1倍重量的葡萄糖，0.2倍重量的乳糖，混合均匀，得菌体混合溶液；(5)将步骤(4)得到的菌体混合溶液与步骤(3)得到的椰棕燃烧灰按照质量比1:10的比例混合，搅拌均匀，在30℃条件下静置发酵处理48小时，期间翻动2-3次。(6)100℃高温灭活干燥。本发明用到潮湿纤维单胞菌atcc491,可购自通派(上海)生物科技有限公司。本发明用到惰性柄杆菌，其cgmcc菌种编号为no.4.1475的惰性柄杆菌，可购自cgmcc保藏中心。上述合成的气溶胶灭火剂的制备方法为，步骤如下：(1)将所有原料混合均匀得原料混合物，按照重量份，取原料混合物10份、硬脂酸0.05份，用2份丙酮溶液进行溶解；(2)改性后放入真空干燥器中，每6h取出搅拌一次，48h将物料取出；(3)压制成药柱。本发明的优点：本发明创新性的提出一种利用微生物原料，配合其他环保原料合成的气溶胶灭火剂的制备及应用方法，其环保安全，通过发酵改性椰棕燃烧粉，仅仅使用少量的化工产品就可以达到良好的灭火效果，并且具有极低的腐蚀性。附图说明图1为包覆后的电镜扫描图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本发明用到潮湿纤维单胞菌atcc491,可购自通派(上海)生物科技有限公司。本发明用到惰性柄杆菌，其cgmcc菌种编号为no.4.1475的惰性柄杆菌，可购自cgmcc保藏中心。本发明用到的椰棕为海南红椰的新鲜椰棕。本发明的具体实施例如以下说明。实施例1：一种合成的气溶胶灭火剂，其特征在于：按照重量分数，包括25份硝酸钾，50份硝酸锶，10份镁粉，2份乌洛托品，2份磷酸二氢钾，1份草酸按，2份尿素，10份酚醛树脂，2份焦磷酸钠，1份羟丙基二淀粉磷酸酯，1份改性椰棕燃烧粉。所述镁粉选用200-300目。所述改性椰棕燃烧粉选用100目。所述改性椰棕燃烧粉的制备方法，其步骤如下：(1)将潮湿纤维单胞菌，惰性柄杆菌菌种分别进行扩大培养至菌体浓度为109cfu/，将潮湿纤维单胞菌，惰性柄杆菌按照1∶1的质量比混合，得到混合菌种；无菌接种到灭菌处理后的液体发酵培养基中，液体发酵培养基与菌种的重量比为15∶1，将接种了混合菌种的液体发酵培养基置于在140rpm、30℃条件下恒温连续发酵55小时；所述液体发酵培养基的配方如下：每1l的液体发酵培养基中含有25g蛋白胨，6g的酵母粉，15g玉米淀粉，6g的葡萄糖，3g乳糖，1g膨润土,1g的水合硫酸镁，0.5g的磷酸钠，0.1g磷酸二氢钾，余量用去离子水定容至1l；(2)将步骤(1)离心处理，搅拌充分获得的菌体，冷藏保存；(3)将椰棕放在马弗炉中，在300℃下灼烧60min，获得燃烧未充分的椰棕燃烧灰；(4)向步骤(2)所得的菌体中加入20倍重量灭菌后的去离子水，1倍重量的葡萄糖，0.2倍重量的乳糖，混合均匀，得菌体混合溶液；(5)将步骤(4)得到的菌体混合溶液与步骤(3)得到的椰棕燃烧灰按照质量比1:10的比例混合，搅拌均匀，在30℃条件下静置发酵处理48小时，期间翻动3次。(6)100℃高温灭活干燥。上述合成的气溶胶灭火剂的制备方法为，步骤如下：(1)将所有原料混合均匀得原料混合物，按照重量份，取原料混合物10份、硬脂酸0.05份，用2份丙酮溶液进行溶解；(2)改性后放入真空干燥器中，每6h取出搅拌一次，48h将物料取出；(3)造粒，干燥，称取2g压制成药柱。实施例2：一种合成的气溶胶灭火剂，其特征在于：按照重量分数，包括25份硝酸钾，50份硝酸锶，10份镁粉，2份乌洛托品，2份磷酸二氢钾，1份草酸按，2份尿素，10份酚醛树脂，2份焦磷酸钠，2份羟丙基二淀粉磷酸酯，2份改性椰棕燃烧粉。所述镁粉选用200-300目。所述改性椰棕燃烧粉选用100目。所述改性椰棕燃烧粉的制备方法同实施例1。上述合成的气溶胶灭火剂的制备方法为，步骤如下：(1)将所有原料混合均匀得原料混合物，按照重量份，取原料混合物10份、硬脂酸0.05份，用2份丙酮溶液进行溶解；(2)改性后放入真空干燥器中，每6h取出搅拌一次，48h将物料取出；(3)造粒，干燥，称取2g压制成药柱。实施例3不加改性椰棕燃烧粉：一种合成的气溶胶灭火剂，其特征在于：按照重量分数，包括25份硝酸钾，50份硝酸锶，10份镁粉，2份乌洛托品，2份磷酸二氢钾，1份草酸按，2份尿素，10份酚醛树脂，2份焦磷酸钠，1份羟丙基二淀粉磷酸酯。所述镁粉选用200-300目。上述合成的气溶胶灭火剂的制备方法为，步骤如下：(1)将所有原料混合均匀得原料混合物，按照重量份，取原料混合物10份、硬脂酸0.05份，用2份丙酮溶液进行溶解；(2)改性后放入真空干燥器中，每6h取出搅拌一次，48h将物料取出；(3)造粒，干燥，称取2g压制成药柱。实施例4只用潮湿纤维单胞菌：一种合成的气溶胶灭火剂，其特征在于：按照重量分数，包括25份硝酸钾，50份硝酸锶，10份镁粉，2份乌洛托品，2份磷酸二氢钾，1份草酸按，2份尿素，10份酚醛树脂，2份焦磷酸钠，1份羟丙基二淀粉磷酸酯，1份改性椰棕燃烧粉。所述镁粉选用200-300目。所述改性椰棕燃烧粉选用100目。所述改性椰棕燃烧粉的制备方法，其步骤如下：(1)将潮湿纤维单胞菌进行扩大培养至菌体浓度为109cfu/，得到菌种；无菌接种到灭菌处理后的液体发酵培养基中，液体发酵培养基与菌种的重量比为15∶1，将接种了菌种的液体发酵培养基置于在140rpm、30℃条件下恒温连续发酵55小时；所述液体发酵培养基的配方如下：每1l的液体发酵培养基中含有25g蛋白胨，6g的酵母粉，15g玉米淀粉，6g的葡萄糖，3g乳糖，1g膨润土,1g的水合硫酸镁，0.5g的磷酸钠，0.1g磷酸二氢钾，余量用去离子水定容至1l；(2)将步骤(1)离心处理，搅拌充分获得的菌体，冷藏保存；(3)将椰棕放在马弗炉中，在300℃下灼烧60min，获得燃烧未充分的椰棕燃烧灰；(4)向步骤(2)所得的菌体中加入20倍重量灭菌后的去离子水，1倍重量的葡萄糖，0.2倍重量的乳糖，混合均匀，得菌体混合溶液；(5)将步骤(4)得到的菌体混合溶液与步骤(3)得到的椰棕燃烧灰按照质量比1:10的比例混合，搅拌均匀，在30℃条件下静置发酵处理48小时，期间翻动3次。(6)100℃高温灭活干燥。上述合成的气溶胶灭火剂的制备方法为，步骤如下：(1)将所有原料混合均匀得原料混合物，按照重量份，取原料混合物10份、硬脂酸0.05份，用2份丙酮溶液进行溶解；(2)改性后放入真空干燥器中，每6h取出搅拌一次，48h将物料取出；(3)造粒，干燥，称取2g压制成药柱。实施例5只用惰性柄杆菌：一种合成的气溶胶灭火剂，其特征在于：按照重量分数，包括25份硝酸钾，50份硝酸锶，10份镁粉，2份乌洛托品，2份磷酸二氢钾，1份草酸按，2份尿素，10份酚醛树脂，2份焦磷酸钠，1份羟丙基二淀粉磷酸酯，1份改性椰棕燃烧粉。所述镁粉选用200-300目。所述改性椰棕燃烧粉选用100目。所述改性椰棕燃烧粉的制备方法，其步骤如下：(1)将惰性柄杆菌进行扩大培养至菌体浓度为109cfu/，得到菌种；无菌接种到灭菌处理后的液体发酵培养基中，液体发酵培养基与菌种的重量比为15∶1，将接种了菌种的液体发酵培养基置于在140rpm、30℃条件下恒温连续发酵55小时；所述液体发酵培养基的配方如下：每1l的液体发酵培养基中含有25g蛋白胨，6g的酵母粉，15g玉米淀粉，6g的葡萄糖，3g乳糖，1g膨润土,1g的水合硫酸镁，0.5g的磷酸钠，0.1g磷酸二氢钾，余量用去离子水定容至1l；(2)将步骤(1)离心处理，搅拌充分获得的菌体，冷藏保存；(3)将椰棕放在马弗炉中，在300℃下灼烧60min，获得燃烧未充分的椰棕燃烧灰；(4)向步骤(2)所得的菌体中加入20倍重量灭菌后的去离子水，1倍重量的葡萄糖，0.2倍重量的乳糖，混合均匀，得菌体混合溶液；(5)将步骤(4)得到的菌体混合溶液与步骤(3)得到的椰棕燃烧灰按照质量比1:10的比例混合，搅拌均匀，在30℃条件下静置发酵处理48小时，期间翻动3次。(6)100℃高温灭活干燥。上述合成的气溶胶灭火剂的制备方法为，步骤如下：(1)将所有原料混合均匀得原料混合物，按照重量份，取原料混合物10份、硬脂酸0.05份，用2份丙酮溶液进行溶解；(2)改性后放入真空干燥器中，每6h取出搅拌一次，48h将物料取出；(3)造粒，干燥，称取2g压制成药柱。实施例6将药柱压入直径为2.2cm铁盂内，以保证端面燃烧。燃烧室是在一个相对密封的20l有机玻璃盒内，腐蚀性、灭火效率、燃烧残留率、灭火时间、燃烧时间等试验均在该燃烧室内进行。火源为汽油,油盘的深度为,油盘的深度是1.5cm,直径是4.0cm,用4.0cm的水垫底，气溶胶灭火剂的质量均为2g,即灭火浓度为100g/m3,结果如下表所示：灭火时间/s残留率(％)燃烧温度/℃实施例11.8218.1689实施例21.8518.3695实施例33.7915.2749实施例43.5618.7751实施例53.7018.5745将处理后的煤样利用热重分析仪进行燃烧活化能的测定，试验数据如下表所示：气溶胶灭火剂的腐蚀性主要是指燃烧后的产物与空气中的水结合产生对金属表面有腐蚀性的碱性物质,其中主要是氢氧化钾。金属腐蚀性程度的表示方法，一般有质量指标、深度指标和电流指标，并以平均的腐蚀速率表示。质量表示方法是把金属腐蚀前后的质量变化换算成单位表面积和单位时间内的质量变化率来表示，其方法又分失重法和增重法，深度指标是用来表征金属表面的腐蚀深度，可以由失重损失换算得到。本申请参照现有技术的测试方法进行测试，残留物腐蚀性评价：腐蚀性评定腐蚀性等级腐蚀深度/mm/a耐腐1＜0.1可用20.1～1.0不可用3＞1.0测试结果：评级实施例1耐腐实施例2耐腐实施例3可用实施例4可用实施例5可用从试验数据分析：发酵改性椰棕燃烧粉可以显著提高灭火性能，并且仅有同时使用潮湿纤维单胞菌，惰性柄杆菌进行改性才有显著效果。需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选具体的实施例。若依本发明的构想所作变动，其产生的功能作用，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。当前第1页12