Нравятся всякие эксперименты, а еще хорошо, когда хотя бы частично, удается понять происходящее в опыте. Вещество о котором идет речь в ролике было разработано компанией 3M в ходе экспериментов по поиску заменителя запрещенному к применению 1993 хладону. Именуется вещество Novek 1230. Оно получило и второе название — сухая вода . Сюжет программы Галилео про сухую воду .
Собственно по итогам опыта: сухая вода к простой воде имеет такое же отношение как мел к муке. Общими свойствами являются только то, что это прозрачные жидкости без вкуса и запаха. А вот дальше все сходства заканчиваются. Формула вещества CF 3 CF 2 C(O)CF(CF 3) 2 на химическую формулу воды не сильно похожа, окислителем в этом случае является фтор (в воде — кислород). 
Температура кипения сухой воды 49 градусов, высокая плотность, не проводит ток, что позволяет применять в электронебезопасных помещениях. Распадается под действием ультрафиолета, срок хранения в открытой таре 5 дней. Применяется в пожаротушении, особенно в случаях с помещениями забитыми всякой дорогостоящей электроникой или оборудованием под высоким напряжением — серверные, генераторные, трансформаторы и электростанции. Огнегасящий эффект достигается за счет охлаждения и эффективного поглощения тепла. Сухая вода не разрушает бумагу, поэтому для защиты архивов и музеев от пожаров стараются устанавливать системы пожаротушения именно с веществом Novek 1230. Безвреден для людей, но пить его наверное не стоит — чай и кофе в нем не заваришь из-за низкой температуры кипения, да и не подсластить — сахар не растворяется. Огнетушители на основе сухой воды
:
Система пожаротушения с применением сухой воды установлена в Эрмитаже и будет защищать запасники музея.
На миниатюре Пушной в старости, Галилео 2050.
Вторая часть экспериментов с сухой водой — тушение пожаров:
Связанных постов нет
Novec 1230 («сухая вода») относится к последним инновационным разработкам в области пожаротушения. Это газовое огнетушащее вещество имеет ряд преимуществ перед существующими традиционными средствами тушения пожаров по безопасности для людей и ценностей, электрического оборудования, музейных экспонатов.
Принцип работы систем газового пожаротушения с использованием Новек 1230 основан на охлаждении с отводом тепла из очага возгорания.
Novec 1230 – жидкость без цвета и запаха, относится к категории фторектонов, получившая название «сухая вода». Такое огнетушащее вещество – разработка американской химической компании.
Это вещество кипит при температуре 49°С, поглощая тепло из области очага возгорания. Такое свойство незаменимо на первоначальной стадии возникновения пожара, даже минимальная концентрация газа в окружающей среде дает возможность моментально отводить тепло.
В структуре молекулы этого огнетушащего вещества отсутствует водород, в связи с чем Новек 1230 обладает рядом уникальных характеристик (нулевой электрической проводимостью, точкой кипения +49°С, отсутствием намокания веществ и материалов), благодаря которым удается эффективно бороться с пожаром.
Это огнетушащее вещество не проводит электрический ток, т.е. оно является диэлектриком.
К преимуществам газа Новек 1230 относят:
Это вещество не вызывает коррозии металлических поверхностей, молниеносно испаряется. Новек 1230 имеет высокую эффективность тушения пожара, время, необходимое для ликвидации огня, не превышает 10–20 секунд. Такие преимущественные особенности обеспечивают использование газового огнетушащего вещества Новек 1230 в установках газового пожаротушения.
Системы с использованием огнетушащего вещества Новек 1230 – экономичны и практичны. Благодаря тому, что тушение пожаров возможно при небольшой концентрации этого газа, то для оборудования установок не нужно большое количество баллонов, что в свою очередь и упрощает процедуру монтажа, использование модулей и насадок для распыления.
Сферы применения этих установок:
В установках газового пожаротушения Новек 1230 помещается в специальные баллоны, в случае срабатывания установки при возникновении пожара газ перемещается по трубопроводам и через специальные насадки освобождается в помещение. В состав установок с газовым огнетушащим веществом входят несколько модулей. Составные элементы установок:
Запорно-пусковое устройство предназначено для выпуска огнетушащего вещества Новек 1230 на протяжении 10 секунд. Установки с газовым огнетушащим веществом используются в помещениях с массовым пребыванием людей, безопасность для людей подтверждают многочисленные проведенные испытания. Эти установки включают, если даже в комнатах работают люди.
Установки газового пожаротушения, использующие в качестве огнетушащее вещество Новек 1230 – эффективный, надежный и универсальный способ справиться с огнем за минимальное количество времени.
Общеизвестно, что вода может пребывать в жидком, твердом и газообразном состояниях. А знаете ли вы, что вода также может быть сухой, как бы парадоксально это не звучало.
«Сухая вода» на 95% состоит из воды и представляет собой крошечные капельки воды, каждая из которых заключена в оболочку из диоксида кремния, препятствующего расплыванию и соединению молекул воды. По виду «сухая вода» напоминает порошок. Если мы посмотрим на химическую формулу сухой воды (CF3CF2C(O)CF(CF3)2) , то увидим, что в ней в отличие от обычной воды отсутствует водород и, как следствие, водородные связи, а это значит, что взаимодействие между молекулами этой воды намного слабее. Другими отличиями «сухой воды» являются ее температура замерзания, которая равняется?108°C, температура кипения, составляющая 49°C, а также неспособность проводить ток. В такой воде нельзя заварить чай или кофе, в ней не растворяются сахар и соль. Среди сходств же с обычной водой числятся отсутствие цвета и запаха.
«Сухая вода» была изобретена еще в 1968 году, однако в то время она не нашла практического применения и на долгие годы была предана забвению.
Вспомнили о ней лишь в 2004 году, когда корпорация ЗМ усовершенствовала «сухую воду» удалив из нее вредный для экологии хладон, и зарегистрировала ее под торговой маркой Novec 1230. С тех пор «сухая вода» стала использоваться в пожаротушении, и быстро приобрела популярность, поскольку показала свои преимущества перед обычной водой. Так, даже при оперативном тушении пожара обычной водой, уцелевшие в огне документы, книги, техника, мебель и другие вещи могут быть безнадежно испорчены этой самой водой. С «сухой водой» такого не произойдет, так как при тушении огня она превращается в пар, который, оседая на предметах, исчезает через несколько секунд не нанося им никакого вреда. Ведущие одной передачи даже проводили наглядный эксперимент, опуская в емкость с «сухой водой» мобильный телефон и лист бумаги, при этом телефон продолжал исправно работать, а бумага даже не намокла. Подобные свойства «сухой воды» были в первую очередь оценены сотрудниками музеев и библиотек, а также владельцами предприятий, где имеется большое количество оборудования под высоким напряжением.
«Сухая вода» даже тушит огонь иначе, вмешиваясь в реакцию горения и поглощая тепло, обычная же вода понижает температуру в очаге возгорания и, испаряясь, перекрывает доступ кислорода к пламени. К тому же Novec 1230 быстро переходит в газообразное состояние даже при небольшой температуре, когда пожар только начался.
Помимо этого, еще одним плюсом «сухой воды» при тушении огня является тот факт, что при ее использовании не снижается концентрация кислорода в помещении, тем самым, увеличивая время эвакуации людей.
Попадая в атмосферу, Novec 1230 под воздействием ультрафиолета распадается за 3-5 дней, не нанося урона озоновому слою Земли. Для человека «сухая вода» также безопасна, но пить ее все же не стоит.
Однако «сухая вода» может применяться не только в пожаротушении. В 2006 году изучая свойства данного вещества, специалисты Ливерпульского Университета обнаружили, что «сухая вода» может оказать большую услугу нашей планете. Дело в том, что она способна активно поглощать углекислый газ, который относится к парниковым газам, способствующим разрушению озонового слоя и, как следствие, глобальному потеплению. Эксперименты показали, что за один и тот же промежуток времени «сухая вода» поглощает в три раза больше углекислого газа, чем обычная вода. Все это дает возможность значительно снизить концентрацию парниковых газов в атмосфере.
Есть предположения о том, что благодаря своей способности абсорбировать газы, «сухая вода» также может помочь в добыче находящегося на дне океанов замерзшего метана, а также других труднодоступных газов.
Также ведутся поиски способа, который смог бы обезопасить хранение топлива для автомобилей, работающих на водороде.
Кроме того, один из специалистов Ливерпульского Университета доктор Бен Картер на 240-м национальном собрании американского химического сообщества в Бостоне рассказал о том, что помимо прочего «сухая вода» является катализатором, ускоряющим реакцию между водородом и малеиновой кислотой, в результате которой образуется янтарная кислота, широко используемая в производстве потребительских товаров. При этом отпадает необходимость помешивать водород и янтарную кислоту, таким образом, процесс становится более энергоэффективным и безопасным для окружающей среды.
К тому же данная технология может использоваться для создания «сухих» порошковых эмульсий, состоящих из нескольких жидкостей, которые не смешиваются между собой, например, воды и масла. Эти эмульсии помогут сделать более безопасными хранение и транспортировку потенциально опасных жидкостей.
Справка:
Фторкетоны – это синтетические органические вещества, в молекуле которого все атомы водорода заменены на прочно связанные с углеродной решеткой атомы фтора. Такие свойства делают вещество инертным во взаимодействии с другими молекулами и ингибитором тепловых реакций. Многочисленные лабораторные исследования и испытания показали, что фторкетоны являются эффективными огнетушащими веществами с положительным экологическим и токсикологическим профилем. Это бесцветная прозрачная жидкость со слабовыраженным запахом, которая тяжелее воды в 1,6 раз. Это эффективный диэлектрик с электрической проницаемостью 2,3, поэтому погруженные даже в «сухую воду» электронные устройства продолжают работать. Поскольку температура кипения этого вещества при давлении 1 атм. составляет 49,2°С, он мгновенно испаряется, не оставляя налета на стенках оборудования.
Вот что сообщает компания ЗМ:
Известно, что последствия тушения пожара зачастую бывают столь же тяжелыми, как и воздействие самого огня. Вода, порошок портят оборудование, документацию, произведения искусства и все ценное, что находится в помещении; газы - инерген, хладон, углекислота воздействуют на материальные ценности не так сильно, но они смертельно опасны для людей, находящихся в защищаемом помещении, поэтому требуют их немедленной эвакуации.
В поиске сочетания параметров эффективности и безопасности пожаротушащих веществ за последние десятилетия сменилось несколько их поколений от углекислоты и инертных газов – до хладонов. Однако в большинстве своем они обладают серьезными ограничениями по применению. Как я упоминала ранее, системы на углекислоте смертельно опасны для человека, а хладоны первого поколения запрещены во всем мире в связи с колоссальным негативным воздействием на атмосферу. А это немаловажный фактор, ведь глобальное потепление идет рекордными темпами. К примеру, ледник на горе Килиманджаро, который по подсчетам ученых должен был растаять к 2015 году, растаял уже в 2005 году
Понимая недостатки существующих агентов для газового пожаротушения, группа ученых 3М не стала модифицировать хладоны, а направила свои усилия в совершенно новое русло. Было принято решение использовать одну из базовых технологических платформ 3М – химию перфторированных органических соединений. К слову, эта технология позволяет компании добиваться успеха в области сверхтонкой очистки различных деталей, нанесения защитных покрытий на стекло, металлы и пластик, а также охлаждения электронных устройств.
10-летний период исследовательской работы увенчался настоящим успехом – был создан и введен в международную практику новый класс газовых огнетушащих веществ – фторированные кетоны. Многочисленные тестовые испытания, проведенные ведущими мировыми организациями, специализирующимися в области пожарной безопасности, вызвали удивление у экспертов: фторкетоны оказались не только отличными огнетушащими веществами (с эффективностью аналогичной хладонам), но при этом, показали весьма положительный экологический и токсикологический профиль.
Немного скучной химии
Итак, фторкетоны. Это синтетические органические вещества, в молекуле которых все атомы водорода заменены на прочно связанные с углеродным скелетом атомы фтора. Такие изменения делают вещество инертным с точки зрения взаимодействия с другими молекулами. Почему «сухая» вода?
Novec 1230 (ФК-5-1-12) (флуорокетон С-6) представляет собой бесцветную прозрачную жидкость со слабовыраженным запахом, которая тяжелее воды в 1,6 раз и, что особенно важно - не проводит электричество. Его диэлектрическая проницаемость - 2,3 (за единицу в качестве эталона принят осушенный азот).
Инновационные свойства этого огнетушащего вещества объясняются строением его шестиуглеродной молекулы, имеющей слабые связи. Они позволяют Novec 1230 быстро переходить из жидкого состояния в газообразное и активно поглощать тепловую энергию огня. Подавление пожара осуществляется за счет эффекта охлаждения (70%). Также происходит химическая реакция ингибирования пламени (30%). При этом не снижается концентрация кислорода в помещении (что важно для увеличения времени эвакуации людей из помещения). Вещество мгновенно испаряется, не вступая в химические реакции, что позволяет не наносить ущерб материалам и дорогостоящему оборудованию, а диэлектрические свойства предотвращают короткое замыкание.
Как это работает?
Другое важное свойство фторкетонов - крайне низкая растворимость в воде, которая не позволяет веществу пройти через клеточные мембраны в организм, т.е. обеспечивает их низкую токсичность и высокую теплоемкость паров, приводящую к активному охлаждению пламени и его тушению. А это значит, что люди, находящиеся в помещении в момент срабатывания системы, не подвергаются опасности. Системой пожаротушения на основе Novec 1230 оборудованы Центры управления полетами аэропортов Внуково и Кольцово, диспетчеры могут выполнять свою работу при срабатывании системы не подвергая свою жизнь риску.
Как это воздействует на человека?
Отдельно остановлюсь на таком показателе как степень безопасности пожаротушащего агента для людей. Она определяется разницей между рабочей концентрацией и предельно допустимой концентрацией. В мировой практике применяется параметр, называемый NOAEL (No Observed Adverse Effect Level - концентрация, не вызывающая вредного воздействия). Он устанавливает пороговую концентрацию веществ по кардиосенсибилизирующему и кардиотоксическому воздействию на организм. Иногда эту разницу называют запасом безопасности, который компенсирует неточности в расчете количества газового агента в системе, неравномерность распределения по объему помещения, использование повышающих коэффициентов для расчетной концентрации и другие факторы. Отрицательное значение этого параметра свидетельствует об опасности агента в рабочей концентрации после срабатывания системы.
Так, системы, использующие «инертные» газы (не поддерживающие горение), используют принцип тушения огня путем разбавления кислорода воздуха до значений, значительно ниже уровня в нормальной воздушной среде (12-13% против 21% в обычном воздухе). Это приводит к риску возникновения удушья у находящихся в помещении людей, хотя токсическим действием такие газы не обладают. Отдельно следует сказать об углекислом газе, для которого рабочие концентрации всегда являются смертельными для человека. Это связано с его физиологическим воздействием на организм при концентрациях выше 5% (для сравнения нормативная огнетушащая концентрация для СО2 составляет 35%).
Химические агенты не снижают концентрацию кислорода в помещении. Поэтому для них решающим фактором безопасности для персонала является коэффициент запаса, рассмотренный ранее. Для помещений, где по производственной необходимости могут находиться люди, пусть даже и кратковременно, следует выбирать агенты с максимальным запасом безопасности.
Спринклерные системы пожаротушения – это автоматические средства тушения возгорания. Оросители создают завесу из огнетушащего вещества (ОТВ), локализуя и ликвидируя пожар.
Нормы по эксплуатации систем спринклерного типа:
В охраняемом помещении создается разветвленная сеть, а на местах распыления вкручиваются специальные реагирующие на огонь, открывающие выход ОТВ самосрабатывающие водяные оросители – спринклеры.
Спринклерная система срабатывает и тушит этапами:
Варианты :
Как работает |
|
Водозаполненная |
|
Водовоздушная («сухая») | Для неотапливаемых (ниже +5°C) и отапливаемых объектов:
Спринклеры монтируют только вертикально розетками вниз или горизонтально. |
Комбинированные АСПТ |
|
Применить сеть со спринклерами можно даже в квартире или в других помещениях. Но оборудование тушит только пожары класса A, реже B (специальной пеной). Для других возгораний, объектов под напряжением применяют АСПТ , углекислотой. Учитывают, что вода может повредить материалы.
Автоматическая система полива характерна для тушения:
Отличие спринклерной системы от :
Оборудование |
|
Спринклерное | Дренчерное |
Ороситель закрытого типа, автономный, самодостаточный, активирующийся самостоятельно. | Простой распрыскиватель. Открытый, без теплового запора, не влияет на активацию. |
Вскрывается только реагирующая на огонь головка, орошая строго защищенную площадь, не заливая остальное пространство. Требуется замена тепловых замков после срабатывания. | Задействуются все оросители, заливая все помещение, но не требуют замены. |
Побудительная цепь не нужна: спринклер сам является таковой (обнаружитель плюс побудитель). Можно использовать без дополнительных датчиков. | Необходима сигнализация, датчики и активация с пульта. |
Водозаполненная часть:
Общие элементы:
Спринклерная система пожаротушения в больших помещениях может иметь несколько секций (зон), индивидуальные сигнальные клапаны, устройства подачи сжатого воздуха для повышения давления.
Используется дифференциальный принцип, равновесие:
Разновидности включения:
Алгоритм работы:
Температура срабатывания от + 57 до +182°С. Инерционность является основным недостатком распрыскивателя: до 300 сек. у низкотемпературных изделий (+57, +68°С) и у высокотемпературных – до 600 сек. Механизм – одноразовый. После активации заменяют новым. Срок службы оросителя в режиме ожидания – 10 лет.
Колбы в зависимости от значения для начала химической реакции имеют разный цвет жидкости.
Спринклерная декоративная розетка АСПТ имеет и рабочую функцию: обеспечивает требуемое разбрызгивание, направление: завеса из мелкодисперсной водной пыли, крупные капли, струи. В среднем ороситель охватывает радиус 2 м.
Из чего состоит спринклер:
Пониженный уровень повреждения влагой обрабатываемых поверхностей. Часто применяется для пожаров класса A.
Максимум, как можно модифицировать ОТВ – создание пены. В пенных системах есть отдельный бак с пеногенератором, специальные калибровщики.
Пена расширяет диапазон тушения классов пожара. Смесь имеет различные химические добавки (фторные). Вспененное вещество меньше повреждает материалы.
Сухая вода, известная многим под названием Novek 1230, была открыта еще в 1968 г. Долгое время это вещество оставалось невостребованным. Пока все его свойства используются людьми еще не в полной мере, но возобновленные в ХХІ в. исследования позволят более рационально применять все преимущества.
Сухая вода, состав которой включает в себя углерод, фтор и кислород, вводит в заблуждение многих. Трудно в это поверить, но на самом деле она не является настоящей жидкостью. Это вещество представляет собой порошок с уникальными свойствами. Сухая вода считается безвредной для людей, но это не значит, что ее надо пить. Это химическое соединение просто поражает воображение. Ролики в Интернете, в которых люди в сухую воду окунают документы, телефоны, ноутбуки и даже включенный в розетку удлинитель, наглядно показывают уникальные свойства этого вещества. Производство этого химического соединения является несложным и недолгим процессом. Вода и кремний на высокой скорости смешиваются в течение 1,5 минуты, после чего оно уже готово к применению. Ученые считают, что это вещество очень скоро будет применяться практически во всех сферах нашей жизнедеятельности.
Сухая вода, формула которой CF 3 CF 2 C(O)CF(CF 3)2, имеет определенные свойства. У нее много общего с простой водой. Это вещество не обладает запахом и вкусом. В обычной воде роль окислителя играет кислород. В сухой воде им является фтор. У Novek 1230 температура кипения составляет 49 ˚С, а замерзания - 180 ˚С. Даже кипящая сухая вода не оставляет на теле человека ожогов. Данное вещество отличается высокой плотностью. Под действием ультрафиолетовых лучей сухая вода распадается.
Это химическое вещество было запатентовано американскими учеными еще в 1968 г. Первоначально его использовали в косметической промышленности. В 1993 г., когда такое вещество, как хладон 114 (хладагент) было запрещено, американская компания 3M, специализирующаяся на разработке автоматических систем пожаротушения, приступила к поиску вещества, безопасного для человека и окружающей среды. После 11 лет исследований публике был представлен Novec 1230. Его называют наиболее чистым газом. Безопасный для человека, техники, документов, окружающей среды, он выполняет свою работу безукоризненно.
В начале ХХІ в. исследованием сухой воды занялись английские ученные из ливерпульского университета. Они искали способы практического применения этого вещества. В ходе практических опытов было установлено, что оно обладает замечательной способностью абсорбировать газы. Английские ученые разрабатывали способы использования этого уникального свойства. Они установили, что это вещество может впитать в себя в 3 раза больше углекислого газа, чем обыкновенная вода. Исследователи предположили, что данное химическое соединение можно использовать для добычи метана, находящегося на дне океана. Сухая вода может абсорбировать и другие газы, которые сложно добывать в достаточно больших количествах. Исследователи хотели доказать, что использование этой формы жидкости актуально для транспортировки и хранения различных опасных веществ.
Ученые планируют применять сухую воду в производстве пищевых продуктов и иных товаров потребления. Она может ускорять каталитические реакции и делать химическую обработку более энергоэффективной, но менее вредной для экологии. Превращая опасные жидкости в порошокообразную массу, сухая вода делает их транспортировку и хранение более удобными.
Некоторые исследователи предполагают, что сухая вода может стать панацеей в борьбе с глобальным потеплением. Эта идея возникла благодаря ее уникальному свойству впитывать различные газы. Поскольку парниковый эффект связывают с выделением в атмосферу различных химических соединений, то сухую воду можно использовать для их абсорбирования. К сожалению, до сих пор еще не разработана технология, которая позволила бы внедрить эту идею в жизнь.
Десятилетние исследования сухой воды привели к созданию и введению в мировую практику нового класса огнетушащих газовых веществ, которые получили название «фторированные кетоны». Они обладают эффективностью хладонов, но при этом имеют положительный токсикологический и экологический профиль. В молекуле этих синтетических органических веществ атомы водорода заменены на атомы фтора, прочно связанные с углеродной основой. Эта процедура приводит к весьма положительному эффекту. Замена атомов приводит к тому, что это вещество становится инертным в отношении других молекул. Именно это химическое соединение получило название Novec 1230. У него есть слабовыраженный запах. Novec 1230 в 1,6 раза тяжелее воды. Данное вещество не проводит электрический ток, поскольку его диэлектрическая проницаемость составляет всего 2,3 единицы. Сухая вода во время хранения в баллонах под давлением переходит в жидкое состояние, а при распылении - в газообразное.
Сухая вода используется в системах автоматического пожаротушения. Во время возгорания она оказывает огнегасящий эффект, основанный на активном поглощении тепла и охлаждении. Это вещество просто незаменимо при тушении техники и бумаги, поскольку оно не разрушает их. Таким образом, Novek 1230 следует использовать в качестве противопожарных средств в офисах, архивах, музеях и т.д. Также его используют в помещениях с большим скоплением людей таких, как аэропорты, вокзалы, театры.
Инновационные свойства данного вещества обусловлены строением его молекулы, в которой очень слабые связи. Благодаря этому Novec 1230 легко переходит из жидкого в газообразное состояние. При этом происходит активное поглощение тепловой энергии огня. За счет охлаждающего эффекта (70%) происходит подавление пожара. В то же время проходит и ингибирование пламени (30%). Поразительно, но во время тушения огня не уменьшается концентрация кислорода, что дает возможность быстрой эвакуации людей. Это вещество испаряется практически мгновенно. При этом оно не вступает в химические реакции, что не наносит ущерб материальным ценностям, а диэлектрические свойства не допускают короткого замыкания.
Это средство пожаротушения имеет следующие преимущества:
Быстрый период разрушения в окружающей среде (не более 5 дней);
Безопасность для людей;
Быстрое тушение возгораний;
Нулевой потенциал озоноразрушения;
Отсутствие коррозиционных свойств;
Экономия пространства в помещении;
Токонепроводимость;
Отсутствие загрязняющих компонентов;
Возможность перезарядки огнетушащего оборудования на месте.
Данное вещество хранят в открытой таре не более пяти суток, поскольку оно легко разрушается в окружающей среде. Сухую воду необходимо держать в герметичных специальных баллонах при низком давлении. В домашних условиях такое вещество невозможно приготовить.
