復(fù)合粉體在抑制食用油火復(fù)燃中的效能與機(jī)理探究一、引言1.1研究背景與意義1.1.1食用油火的火災(zāi)危害隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，家庭廚房和餐飲場所的用火頻率日益增加，食用油火引發(fā)的火災(zāi)事故也愈發(fā)頻繁。食用油火災(zāi)屬于F類火災(zāi)，具有火焰溫度高、火勢蔓延迅速等特點。一旦發(fā)生火災(zāi)，若不能及時有效地?fù)錅?，極易造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。在家庭場景中，由于烹飪時的疏忽，如油溫過高、無人看管等，很容易引發(fā)食用油火。2023年5月，四川成都一小區(qū)居民房廚房發(fā)生火災(zāi)，居民在家煉制食用油時，在未關(guān)火的情況下離開了灶臺，高溫引發(fā)油鍋起火，居民在慌亂中端起油鍋，不慎掉落，起火的食用油向四周飛濺，不幸引火上身導(dǎo)致死亡。這一案例深刻地揭示了食用油火在家庭環(huán)境中的潛在危險。餐飲場所同樣是食用油火的高發(fā)區(qū)域。2024年4月24日下午11時47分，鎮(zhèn)江市潤州區(qū)黃山東路一餐廳廚房油鍋起火引發(fā)火災(zāi)。餐廳廚房內(nèi)通常存放有大量的食用油，且用火頻繁，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢會迅速蔓延，不僅會燒毀廚房設(shè)備和食材，還可能波及整個餐廳，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這些頻繁發(fā)生的食用油火火災(zāi)事故，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅，也凸顯出研究抑制食用油火復(fù)燃技術(shù)的緊迫性和重要性。只有深入研究食用油火的特性和滅火方法，才能有效地預(yù)防和控制此類火災(zāi)的發(fā)生，減少火災(zāi)造成的損失。1.1.2傳統(tǒng)滅火劑的局限性面對食用油火的嚴(yán)峻威脅，傳統(tǒng)滅火劑在實際應(yīng)用中暴露出諸多局限性。常見的傳統(tǒng)滅火劑包括氣體滅火劑、水系滅火劑、泡沫滅火劑和干粉滅火劑等，它們在應(yīng)對食用油火時，都存在一些難以克服的問題。氣體滅火劑，如二氧化碳滅火劑，雖然具有滅火效率高、使用方便等優(yōu)點，但其滅火原理主要是通過降低氧氣濃度來實現(xiàn)滅火。在撲滅食用油火時，二氧化碳?xì)怏w容易迅速擴(kuò)散，難以在油面上方形成持久有效的隔離層，一旦停止噴射，氧氣很快重新進(jìn)入燃燒區(qū)域，極易導(dǎo)致復(fù)燃。此外，二氧化碳滅火時會冷卻空氣，造成缺氧，對人體安全有一定危害，在人員密集的場所使用時存在較大風(fēng)險。水系滅火劑是最常見的滅火劑之一，其主要通過物理降溫的原理進(jìn)行滅火。然而，由于油的密度比水小，且不溶于水，當(dāng)用水撲救食用油火時，水會迅速沉入油層底部，在高溫作用下迅速汽化，形成的水蒸氣會將油滴帶出，使火勢蔓延擴(kuò)大，還可能引發(fā)噴濺，對滅火人員造成傷害。相關(guān)研究表明，在滅火過程中，有70%的水未參與滅火作用，直接流失，甚至?xí)斐啥螢?zāi)害。這不僅浪費了大量的水資源，還增加了火災(zāi)撲救的難度和危險性。泡沫滅火劑是以動物蛋白、石油醚、表面活性劑等為主要原料制成的，具有滅火速度快、滅火效果好等特點，是較為廣泛應(yīng)用的滅火劑之一。但泡沫滅火劑易受環(huán)境影響，在高溫、大風(fēng)等惡劣環(huán)境下，泡沫的穩(wěn)定性會受到破壞，導(dǎo)致滅火效果下降。而且，泡沫滅火劑容易腐蝕金屬，對滅火設(shè)備和儲存容器有一定的損害，在應(yīng)用上需要注意維護(hù)和保養(yǎng)。干粉滅火劑主要由磷酸二氫銨、硅酸鎂、草酸和磷酸銨等成分構(gòu)成，能有效撲滅油類火災(zāi)、固體火災(zāi)和氣體火災(zāi)。然而，在撲滅食用油火時，由于噴射到液面上的干粉粒子表面的疏水膜具有很強(qiáng)的親油性，導(dǎo)致其很快沉沒，無法在油面形成有效的覆蓋層，局部殘存的小火苗又會引燃整個液面，這就是干粉滅火技術(shù)面對的最具挑戰(zhàn)的復(fù)燃問題。盡管這一問題在滅火劑研究領(lǐng)域始終被重點關(guān)注，但國內(nèi)外尚未見抗復(fù)燃干粉滅火劑實際應(yīng)用的報道。這些傳統(tǒng)滅火劑在應(yīng)對食用油火時的局限性，使得它們難以滿足實際滅火的需求，迫切需要開發(fā)一種新型的滅火劑來提高滅火效率，有效抑制食用油火的復(fù)燃。1.1.3復(fù)合粉體滅火劑研究的必要性鑒于傳統(tǒng)滅火劑在應(yīng)對食用油火時存在的諸多不足，開發(fā)新型的復(fù)合粉體滅火劑具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)合粉體滅火劑通過將多種具有不同滅火特性的成分進(jìn)行優(yōu)化組合，能夠發(fā)揮各成分的協(xié)同作用，從而有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)滅火劑的缺陷，提高滅火效率，增強(qiáng)抑制復(fù)燃的能力。首先，復(fù)合粉體滅火劑可以綜合多種滅火機(jī)理，實現(xiàn)對食用油火的全方位抑制。例如，某些復(fù)合粉體滅火劑中可能同時包含具有化學(xué)抑制作用的成分和具有物理覆蓋作用的成分。化學(xué)抑制成分能夠迅速中斷燃燒反應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，降低燃燒速度；物理覆蓋成分則可以在油面形成一層致密的保護(hù)膜，隔絕氧氣與油的接觸，從而有效防止復(fù)燃。這種多機(jī)理協(xié)同作用的方式，能夠大大提高滅火劑對食用油火的滅火效果和抗復(fù)燃性能。其次，復(fù)合粉體滅火劑的配方可以根據(jù)食用油火的特點進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化。通過選擇合適的原料和配比，可以使復(fù)合粉體滅火劑更好地適應(yīng)不同類型食用油的燃燒特性，提高滅火的針對性和有效性。例如，針對不同種類的食用油，其燃燒溫度、閃點等特性有所差異，復(fù)合粉體滅火劑可以通過調(diào)整成分和比例，實現(xiàn)對這些差異的有效應(yīng)對，從而達(dá)到最佳的滅火效果。再者，復(fù)合粉體滅火劑在儲存和使用方面具有一定的優(yōu)勢。它通常具有較好的穩(wěn)定性，不易受環(huán)境因素的影響，儲存期限較長。在使用時，復(fù)合粉體滅火劑的噴射性能良好，可以通過多種方式進(jìn)行噴射，如滅火器、滅火系統(tǒng)等，適用于不同的火災(zāi)場景和滅火需求。從應(yīng)用前景來看，復(fù)合粉體滅火劑不僅可以廣泛應(yīng)用于家庭廚房、餐飲場所等常見的食用油火發(fā)生區(qū)域，還可以在工業(yè)領(lǐng)域中涉及食用油加工、儲存的場所發(fā)揮重要作用。隨著人們對消防安全的重視程度不斷提高，對高效、可靠的滅火劑的需求也日益增加，復(fù)合粉體滅火劑有望成為應(yīng)對食用油火的重要手段，為保障人們的生命財產(chǎn)安全做出貢獻(xiàn)。因此，開展復(fù)合粉體滅火劑的研究，對于解決食用油火的滅火難題，提高消防安全水平具有重要的必要性。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀食用油火作為一種特殊類型的火災(zāi)，其特性和滅火方法一直是國內(nèi)外消防領(lǐng)域的研究重點。在過去的幾十年里，眾多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)圍繞食用油火的燃燒特性、滅火劑的研發(fā)以及滅火效果的評估等方面展開了深入研究，取得了一系列重要成果。在食用油火特性研究方面，國外的研究起步較早。美國消防協(xié)會（NFPA）對食用油火的燃燒特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)不同種類的食用油，其閃點、燃點和燃燒熱等參數(shù)存在差異。例如，大豆油的閃點約為220℃，燃點約為316℃，而橄欖油的閃點約為190℃，燃點約為376℃。這些參數(shù)的差異直接影響著食用油火的燃燒行為和滅火難度。通過實驗研究，NFPA還揭示了食用油火在不同環(huán)境條件下的燃燒規(guī)律，如在通風(fēng)良好的環(huán)境中，火勢蔓延速度更快，火焰溫度更高。國內(nèi)學(xué)者也對食用油火特性進(jìn)行了大量研究。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊通過實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，深入分析了食用油火的熱釋放速率、火焰高度和輻射熱等特性。研究結(jié)果表明，食用油火的熱釋放速率在火災(zāi)初期迅速上升，隨后進(jìn)入穩(wěn)定燃燒階段，熱釋放速率保持相對穩(wěn)定?；鹧娓叨葎t隨著燃燒時間的增加而逐漸升高，輻射熱強(qiáng)度也隨之增大，對周圍物體的熱輻射危害加劇。這些研究成果為深入了解食用油火的燃燒機(jī)制提供了重要依據(jù)。在復(fù)合粉體滅火劑成分篩選方面，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究和探索。國外研究人員嘗試將多種具有不同滅火特性的成分進(jìn)行組合，以開發(fā)新型的復(fù)合粉體滅火劑。例如，美國的一家研究機(jī)構(gòu)將磷酸二氫銨與一種具有特殊表面結(jié)構(gòu)的納米材料進(jìn)行復(fù)合，制備出一種新型復(fù)合粉體滅火劑。實驗結(jié)果表明，該滅火劑在撲滅食用油火時，納米材料能夠在油面形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，增強(qiáng)了滅火劑的抗復(fù)燃性能，同時磷酸二氫銨的化學(xué)抑制作用也得到了充分發(fā)揮，大大提高了滅火效率。國內(nèi)學(xué)者在復(fù)合粉體滅火劑成分篩選方面也取得了顯著進(jìn)展。天津大學(xué)的研究團(tuán)隊通過對多種金屬化合物和無機(jī)非金屬材料的篩選和實驗，發(fā)現(xiàn)一種由磷酸銨鹽、硼酸鋅和氫氧化鎂組成的復(fù)合粉體滅火劑具有良好的滅火性能。其中，磷酸銨鹽能夠迅速中斷燃燒反應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，硼酸鋅在高溫下能夠分解產(chǎn)生玻璃狀物質(zhì)，覆蓋在油面，起到隔熱和隔絕氧氣的作用，氫氧化鎂則通過分解吸熱，降低油面溫度，三者協(xié)同作用，有效提高了滅火劑對食用油火的滅火效果和抗復(fù)燃能力。在滅火及抑制復(fù)燃效果研究方面，國內(nèi)外均開展了大量的實驗研究和理論分析。國外研究人員利用先進(jìn)的實驗設(shè)備和測試技術(shù)，對復(fù)合粉體滅火劑的滅火及抑制復(fù)燃效果進(jìn)行了深入研究。英國的一項研究通過搭建模擬廚房火災(zāi)實驗平臺，對不同配方的復(fù)合粉體滅火劑進(jìn)行了滅火性能測試。結(jié)果顯示，一種含有氟碳表面活性劑和特殊聚合物的復(fù)合粉體滅火劑在撲滅食用油火后，能夠在油面形成一層堅韌的保護(hù)膜，有效抑制了復(fù)燃現(xiàn)象的發(fā)生，復(fù)燃率降低了80%以上。國內(nèi)學(xué)者也通過實驗研究，對復(fù)合粉體滅火劑的滅火及抑制復(fù)燃效果進(jìn)行了評估。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊通過對不同粒徑和成分比例的復(fù)合粉體滅火劑進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉體粒徑在5-10μm之間，且各成分比例優(yōu)化后，滅火劑的滅火速度明顯加快，抑制復(fù)燃的效果也得到了顯著提升。在實際應(yīng)用中，該復(fù)合粉體滅火劑能夠在短時間內(nèi)撲滅食用油火，并長時間保持油面的穩(wěn)定，有效防止了復(fù)燃的發(fā)生。盡管國內(nèi)外在食用油火特性和復(fù)合粉體滅火劑研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。現(xiàn)有研究對于食用油火在復(fù)雜環(huán)境下的燃燒特性和蔓延規(guī)律的認(rèn)識還不夠深入，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。在復(fù)合粉體滅火劑的研發(fā)方面，雖然已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但仍需要進(jìn)一步優(yōu)化配方和制備工藝，提高滅火劑的性能和穩(wěn)定性，以滿足實際滅火的需求。未來的研究可以朝著深入探究食用油火的燃燒機(jī)理、開發(fā)更加高效的復(fù)合粉體滅火劑以及加強(qiáng)滅火劑在實際應(yīng)用中的性能評估等方向展開，以推動食用油火滅火技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在開發(fā)一種高效的復(fù)合粉體，能夠顯著抑制食用油火的復(fù)燃，提高滅火效果，為食用油火災(zāi)的防控提供更有效的解決方案。具體目標(biāo)包括：通過對多種粉體材料的篩選和優(yōu)化組合，確定最佳的復(fù)合粉體配方，使其在滅火過程中能夠迅速降低火焰溫度，切斷燃燒反應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，同時在油面形成穩(wěn)定的覆蓋層，有效隔絕氧氣，從而實現(xiàn)對食用油火的快速撲滅和長期抑制復(fù)燃。通過實驗研究，明確復(fù)合粉體的滅火性能和抑制復(fù)燃效果的關(guān)鍵影響因素，如粉體的成分比例、粒徑大小、表面性質(zhì)等，為復(fù)合粉體的制備和應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。對復(fù)合粉體抑制食用油火復(fù)燃的機(jī)理進(jìn)行深入探究，揭示其在滅火過程中的物理和化學(xué)作用機(jī)制，為進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合粉體的性能和開發(fā)新型滅火劑提供理論基礎(chǔ)。1.3.2研究內(nèi)容本研究將圍繞復(fù)合粉體的配制、滅火實驗、效果分析以及抑制復(fù)燃機(jī)理探究等方面展開，具體內(nèi)容如下：復(fù)合粉體的配制：廣泛調(diào)研和篩選具有潛在滅火性能的粉體材料，包括金屬化合物、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料等。通過對這些材料的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，如熱穩(wěn)定性、化學(xué)活性、表面張力等，初步確定適合用于復(fù)合粉體的成分。采用正交實驗設(shè)計等方法，對復(fù)合粉體的成分比例進(jìn)行優(yōu)化研究。通過改變不同成分的含量，制備一系列不同配方的復(fù)合粉體樣品，并對其基本性能進(jìn)行測試，如粒徑分布、比表面積、流動性等，確定最佳的復(fù)合粉體配方。滅火實驗：搭建模擬食用油火實驗平臺，采用標(biāo)準(zhǔn)的實驗方法和設(shè)備，確保實驗條件的一致性和可比性。使用制備好的復(fù)合粉體樣品，對不同類型的食用油火進(jìn)行滅火實驗，記錄滅火時間、滅火效率等關(guān)鍵參數(shù)，評估復(fù)合粉體的滅火性能。抑制復(fù)燃效果分析：在滅火實驗后，觀察油面的狀態(tài)，記錄復(fù)燃的時間和情況，分析復(fù)合粉體對食用油火復(fù)燃的抑制效果。通過改變實驗條件，如環(huán)境溫度、通風(fēng)情況等，研究不同因素對復(fù)合粉體抑制復(fù)燃效果的影響，確定影響復(fù)燃的關(guān)鍵因素。抑制復(fù)燃機(jī)理探究：采用微觀分析技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）等，對滅火前后的復(fù)合粉體和油面進(jìn)行分析，研究復(fù)合粉體在滅火過程中的物理和化學(xué)變化，揭示其抑制復(fù)燃的機(jī)理。結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬，建立復(fù)合粉體抑制食用油火復(fù)燃的模型，從理論上解釋其滅火和抑制復(fù)燃的過程，為復(fù)合粉體的優(yōu)化和應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法實驗研究法：搭建模擬食用油火實驗平臺，采用標(biāo)準(zhǔn)化的實驗裝置和流程，對不同配方的復(fù)合粉體進(jìn)行滅火實驗。通過精確控制實驗條件，如食用油的種類、初始油溫、火源功率等，確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。在實驗過程中，使用專業(yè)的測量儀器，如熱電偶、熱流計、高速攝像機(jī)等，實時監(jiān)測火焰溫度、熱釋放速率、滅火時間等關(guān)鍵參數(shù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和結(jié)論推導(dǎo)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。對比分析法：將復(fù)合粉體與傳統(tǒng)滅火劑進(jìn)行對比實驗，評估復(fù)合粉體在滅火性能和抑制復(fù)燃效果方面的優(yōu)勢。同時，對不同配方、不同粒徑的復(fù)合粉體進(jìn)行對比，分析各因素對復(fù)合粉體性能的影響。通過對比分析，找出最佳的復(fù)合粉體配方和制備工藝，為實際應(yīng)用提供參考。理論探究法：結(jié)合燃燒學(xué)、物理化學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論知識，對復(fù)合粉體抑制食用油火復(fù)燃的機(jī)理進(jìn)行深入探究。運用微觀分析技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）等，研究復(fù)合粉體在滅火過程中的物理和化學(xué)變化，從分子層面揭示其抑制復(fù)燃的作用機(jī)制。建立數(shù)學(xué)模型，對滅火過程進(jìn)行數(shù)值模擬，預(yù)測復(fù)合粉體的滅火性能和抑制復(fù)燃效果，為實驗研究提供理論指導(dǎo)。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線主要包括以下幾個關(guān)鍵步驟：粉體材料篩選與配方設(shè)計：廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解各類粉體材料的滅火特性和應(yīng)用情況。結(jié)合食用油火的特點，篩選出具有潛在應(yīng)用價值的粉體材料，如金屬化合物、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料等。采用正交實驗設(shè)計等方法，對復(fù)合粉體的成分比例進(jìn)行優(yōu)化研究，制定多個不同配方的復(fù)合粉體樣品。復(fù)合粉體的制備與性能測試：根據(jù)設(shè)計好的配方，采用特定的制備工藝，如機(jī)械混合、化學(xué)合成等方法，制備復(fù)合粉體樣品。對制備好的復(fù)合粉體進(jìn)行基本性能測試，包括粒徑分布、比表面積、流動性、密度等，確保粉體的質(zhì)量和性能符合實驗要求。滅火實驗與數(shù)據(jù)采集：搭建模擬食用油火實驗平臺，該平臺應(yīng)具備良好的可控性和可重復(fù)性。將制備好的復(fù)合粉體樣品應(yīng)用于滅火實驗中，按照預(yù)定的實驗方案，精確控制實驗條件，進(jìn)行多次重復(fù)實驗。在實驗過程中，使用各種測量儀器，實時采集火焰溫度、熱釋放速率、滅火時間、復(fù)燃時間等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并詳細(xì)記錄實驗現(xiàn)象。結(jié)果分析與機(jī)理探究：對采集到的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，運用統(tǒng)計學(xué)方法和數(shù)據(jù)分析軟件，評估復(fù)合粉體的滅火性能和抑制復(fù)燃效果。通過對比不同配方、不同條件下的實驗結(jié)果，找出影響復(fù)合粉體性能的關(guān)鍵因素。采用微觀分析技術(shù)，對滅火前后的復(fù)合粉體和油面進(jìn)行分析，研究復(fù)合粉體在滅火過程中的物理和化學(xué)變化，深入探究其抑制復(fù)燃的機(jī)理。優(yōu)化與應(yīng)用研究：根據(jù)實驗結(jié)果和機(jī)理分析，對復(fù)合粉體的配方和制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高其滅火性能和抑制復(fù)燃效果。開展復(fù)合粉體在實際應(yīng)用場景中的研究，如家庭廚房、餐飲場所等，評估其在實際使用中的可行性和有效性，為復(fù)合粉體的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。二、食用油火特性及復(fù)燃原理2.1食用油的種類與特性在日常生活和餐飲行業(yè)中，常見的食用油種類繁多，不同種類的食用油由于其來源和成分的差異，具有各自獨特的物理和化學(xué)特性。這些特性不僅影響著食用油在烹飪過程中的表現(xiàn)，也對食用油火的燃燒特性和滅火難度產(chǎn)生了重要影響。常見的食用油包括大豆油、花生油、菜籽油、玉米油、橄欖油、葵花籽油等。大豆油是以大豆為原料，通過壓榨或浸出工藝制取而成。它富含不飽和脂肪酸，其中亞油酸含量較高，具有降低膽固醇、預(yù)防心血管疾病的功效。大豆油的閃點通常在220℃-230℃之間，自燃溫度約為350℃-360℃，密度約為0.919-0.925g/cm3?；ㄉ陀苫ㄉ迫?，具有濃郁的花生香味，深受消費者喜愛。它含有豐富的單不飽和脂肪酸和維生素E，對人體健康有益?；ㄉ偷拈W點一般在226℃左右，自燃溫度約為341℃，密度約為0.914-0.917g/cm3。菜籽油是用油菜籽榨取的，含有大量的油酸，具有良好的氧化穩(wěn)定性。菜籽油的閃點約為190℃-246℃，自燃溫度約為350℃-370℃，密度約為0.909-0.915g/cm3。玉米油以玉米胚芽為原料，富含維生素E、植物甾醇等營養(yǎng)成分，具有抗氧化、降低膽固醇等作用。玉米油的閃點通常在246℃左右，自燃溫度約為350℃，密度約為0.917-0.925g/cm3。橄欖油是由新鮮的油橄欖果實直接冷榨而成，不經(jīng)加熱和化學(xué)處理，保留了天然營養(yǎng)成分。它被譽(yù)為“植物油皇后”，富含單不飽和脂肪酸，尤其是油酸的含量較高，有助于降低血脂、抗血凝、阻止動脈粥樣斑塊的形成。橄欖油的閃點一般在190℃-240℃之間，自燃溫度約為376℃，密度約為0.910-0.916g/cm3。葵花籽油從葵花籽中提取，含有豐富的亞油酸和維生素E，具有抗氧化、延緩衰老的功效?？ㄗ延偷拈W點約為227℃，自燃溫度約為343℃，密度約為0.917-0.927g/cm3。這些食用油的特性與其他油火，如汽油、柴油等工業(yè)用油火存在明顯差異。食用油的閃點和自燃溫度相對較高，這意味著在常溫下，食用油相對較難被點燃，但一旦達(dá)到著火條件，燃燒過程會更加劇烈，火焰溫度更高。食用油的密度一般比水小，且不溶于水，這使得在滅火時不能直接用水撲救，否則會導(dǎo)致油火蔓延。食用油的成分主要是甘油三酯，在燃燒過程中會發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生多種熱分解產(chǎn)物，這些產(chǎn)物的自燃點較低，容易導(dǎo)致復(fù)燃現(xiàn)象的發(fā)生。了解食用油的這些特性，對于研究食用油火的滅火方法和開發(fā)有效的滅火劑具有重要的指導(dǎo)意義。2.2食用油火的燃燒特點食用油火作為一種特殊的火災(zāi)類型，具有獨特的燃燒特點，深入了解這些特點對于開發(fā)有效的滅火方法和抑制復(fù)燃技術(shù)至關(guān)重要。食用油火在燃燒過程中呈現(xiàn)出多種顯著特征，包括熱釋放速率、蔓延速度、火焰高度和溫度分布等方面。食用油火的熱釋放速率在火災(zāi)發(fā)展過程中表現(xiàn)出明顯的階段性變化。在火災(zāi)初期，隨著油溫的迅速升高，油表面的分子運動加劇，揮發(fā)速度加快，與空氣中的氧氣充分混合，發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致熱釋放速率急劇上升。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊通過實驗發(fā)現(xiàn)，在初始階段，熱釋放速率可能在短時間內(nèi)達(dá)到峰值的50%-70%。隨著燃燒的持續(xù)進(jìn)行，當(dāng)油溫達(dá)到一定程度后，燃燒進(jìn)入相對穩(wěn)定的階段，熱釋放速率也趨于平穩(wěn)。在這個階段，熱釋放速率主要受到油的種類、油層厚度以及通風(fēng)條件等因素的影響。不同種類的食用油，由于其化學(xué)組成和物理性質(zhì)的差異，熱釋放速率也會有所不同。一般來說，不飽和脂肪酸含量較高的食用油，如大豆油、玉米油等，在燃燒時的熱釋放速率相對較高，因為不飽和脂肪酸更容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，釋放出更多的熱量。食用油火的蔓延速度也是其重要的燃燒特征之一。在火災(zāi)發(fā)生時，食用油火的蔓延速度受到多種因素的綜合影響。當(dāng)油鍋中的油著火后，如果沒有及時采取有效的滅火措施，火焰會迅速向周圍蔓延。這是因為油的流動性使得火焰能夠迅速傳播，同時，燃燒產(chǎn)生的熱輻射也會使周圍的油迅速升溫，達(dá)到著火點后繼續(xù)燃燒，從而加速了火勢的蔓延。研究表明，在無風(fēng)條件下，食用油火在水平方向上的蔓延速度可達(dá)0.1-0.3m/s，而在有一定風(fēng)速的情況下，蔓延速度可能會更快。此外，容器的形狀和大小也會對蔓延速度產(chǎn)生影響。如果容器的開口較大，油面與空氣的接觸面積增加，氧氣供應(yīng)更加充足，火勢蔓延速度會相應(yīng)加快。食用油火的火焰高度在燃燒過程中也會發(fā)生變化。在火災(zāi)初期，火焰高度相對較低，但隨著燃燒的進(jìn)行，火焰會逐漸升高。這是因為隨著油溫的升高，油的揮發(fā)速度加快，更多的可燃蒸汽進(jìn)入火焰區(qū)域，使得火焰的燃燒更加劇烈，從而導(dǎo)致火焰高度增加。在穩(wěn)定燃燒階段，火焰高度主要取決于油的燃燒速率和空氣的供應(yīng)情況。當(dāng)空氣供應(yīng)充足時，火焰高度相對較高，且火焰形狀較為穩(wěn)定；而當(dāng)空氣供應(yīng)不足時，火焰高度會降低，且火焰形狀會變得不穩(wěn)定，出現(xiàn)搖曳現(xiàn)象。有研究指出，在一般情況下，食用油火的火焰高度在燃燒1-2分鐘后可達(dá)到0.5-1.0m，在燃燒5-10分鐘后，火焰高度可能會超過1.5m。食用油火在燃燒過程中的溫度分布呈現(xiàn)出明顯的不均勻性。在油面附近，由于油的持續(xù)蒸發(fā)和燃燒，溫度較高，一般可達(dá)300℃-500℃。隨著距離油面高度的增加，溫度逐漸降低。在火焰的中心區(qū)域，溫度最高，可達(dá)800℃-1000℃，這是因為在火焰中心，可燃物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)最為劇烈，釋放出大量的熱量。而在火焰的邊緣區(qū)域，由于與周圍空氣的熱交換作用，溫度相對較低。此外，食用油火的溫度分布還會受到通風(fēng)條件的影響。在通風(fēng)良好的環(huán)境中，火焰周圍的空氣流動速度較快，能夠及時帶走部分熱量，使得溫度分布相對較為均勻；而在通風(fēng)不良的環(huán)境中，熱量容易積聚，導(dǎo)致溫度分布不均勻，局部溫度過高。食用油火的這些燃燒特點使其具有較高的危險性和滅火難度。在滅火過程中，需要充分考慮這些特點，選擇合適的滅火劑和滅火方法，以提高滅火效率，有效抑制復(fù)燃現(xiàn)象的發(fā)生。2.3食用油火復(fù)燃的原因分析食用油火復(fù)燃是一個復(fù)雜的現(xiàn)象，涉及多種因素的相互作用，深入分析這些因素對于理解復(fù)燃機(jī)制以及開發(fā)有效的抑制復(fù)燃方法具有重要意義。溫度是導(dǎo)致食用油火復(fù)燃的關(guān)鍵因素之一。食用油在燃燒過程中，油溫會迅速升高。當(dāng)滅火劑作用于火焰，暫時撲滅表面火焰后，如果油溫仍然高于新形成物質(zhì)的自燃點，復(fù)燃就極易發(fā)生。相關(guān)研究表明，食用油在加熱到350℃以上時會發(fā)生分解，產(chǎn)生沸點和自燃點較低的物質(zhì)，如一些短鏈脂肪酸和醛類化合物。這些分解產(chǎn)物的自燃點可低至65℃左右。當(dāng)滅火劑僅僅撲滅了表面火焰，而油溫未降低到新形成物質(zhì)的自燃點以下時，一旦與氧氣接觸，這些低自燃點的物質(zhì)就會迅速燃燒，從而引發(fā)復(fù)燃。例如，在一些滅火實驗中，使用干粉滅火劑撲滅食用油火后，由于干粉滅火劑主要是通過化學(xué)抑制作用中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，對油溫的降低作用有限，導(dǎo)致油溫仍高于新形成物質(zhì)的自燃點，在短時間內(nèi)就發(fā)生了復(fù)燃現(xiàn)象。食用油在燃燒過程中的成分變化也為復(fù)燃創(chuàng)造了條件。隨著燃燒的進(jìn)行，食用油中的甘油三酯會逐漸分解，產(chǎn)生甘油和脂肪酸。甘油在高溫下會進(jìn)一步脫水，形成丙烯醛等易燃物質(zhì)。這些新生成的易燃物質(zhì)不僅自燃點較低，而且化學(xué)活性較高，更容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)滅火后油面與空氣接觸時，這些易燃物質(zhì)就可能被重新點燃，導(dǎo)致復(fù)燃。有研究通過對燃燒后的食用油進(jìn)行成分分析發(fā)現(xiàn)，燃燒后的食用油中丙烯醛等易燃物質(zhì)的含量顯著增加，這為復(fù)燃提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。滅火方式的選擇對復(fù)燃也有著重要影響。不同的滅火方式對油溫的降低程度和油面的覆蓋情況不同，從而影響復(fù)燃的可能性。如前文所述，干粉滅火劑雖然能迅速中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，但對油溫的降低作用有限，且難以在油面形成有效的覆蓋層，容易導(dǎo)致復(fù)燃。而水系滅火劑由于油與水不相溶的特性，在滅火時會使油火蔓延擴(kuò)大，增加復(fù)燃的風(fēng)險。相比之下，一些新型的滅火劑，如含有特殊表面活性劑的泡沫滅火劑，能夠在油面形成穩(wěn)定的泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，同時具有一定的降溫作用，有效降低了復(fù)燃的可能性。降低油溫至新自燃點以下是防止食用油火復(fù)燃的關(guān)鍵。只有將油溫降低到足夠低的水平，使新形成的易燃物質(zhì)無法被點燃，才能有效抑制復(fù)燃。在實際滅火過程中，可以采用多種方法來降低油溫，如使用具有良好降溫性能的滅火劑、增加滅火劑的用量、延長滅火時間等。在使用泡沫滅火劑時，可以通過增加泡沫的噴射量和噴射時間，使泡沫更好地覆蓋油面，吸收更多的熱量，從而更有效地降低油溫。此外，還可以結(jié)合冷卻法，在滅火后對油面進(jìn)行持續(xù)的冷卻，確保油溫保持在新自燃點以下，防止復(fù)燃的發(fā)生。三、復(fù)合粉體的制備與實驗設(shè)計3.1復(fù)合粉體的選擇與制備3.1.1添加劑的篩選為了改善傳統(tǒng)碳酸氫鈉（BC）干粉滅火劑在抑制食用油火時抗復(fù)燃性差的問題，本研究精心篩選了聚磷酸銨（APP）、溴化鉀（KBr）和一水合草酸鉀（KOx）作為添加劑。這些添加劑在滅火和抑制復(fù)燃方面具有獨特的作用。聚磷酸銨是一種性能優(yōu)良的阻燃劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有大量的磷和氮元素。在滅火過程中，聚磷酸銨受熱分解，產(chǎn)生氨氣和磷酸等物質(zhì)。氨氣可以稀釋燃燒區(qū)域的氧氣濃度，從而抑制燃燒反應(yīng)的進(jìn)行；磷酸則可以在油面形成一層具有隔熱和隔絕氧氣作用的玻璃狀保護(hù)膜，有效防止復(fù)燃。相關(guān)研究表明，聚磷酸銨在高溫下的分解溫度較低，能夠在食用油火的初期迅速發(fā)揮作用，降低火焰溫度，抑制火勢蔓延。溴化鉀在滅火中主要發(fā)揮化學(xué)抑制作用。溴離子具有較高的電子親和能，能夠與燃燒反應(yīng)中的自由基發(fā)生反應(yīng)，捕獲自由基，從而中斷燃燒反應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，迅速滅火。當(dāng)溴化鉀與BC干粉混合后，在撲滅食用油火時，溴化鉀能夠快速釋放出溴離子，與火焰中的自由基結(jié)合，使燃燒反應(yīng)無法持續(xù)進(jìn)行，從而達(dá)到滅火的目的。此外，溴化鉀還具有一定的熱穩(wěn)定性，能夠在高溫環(huán)境下保持其化學(xué)活性，確保在滅火過程中持續(xù)發(fā)揮作用。一水合草酸鉀在滅火和抑制復(fù)燃方面也表現(xiàn)出良好的性能。它在受熱時會分解產(chǎn)生二氧化碳和碳酸鉀等物質(zhì)。二氧化碳可以降低燃燒區(qū)域的氧氣濃度，起到窒息滅火的作用；碳酸鉀則可以在油面形成一層覆蓋層，隔絕氧氣與油的接觸，防止復(fù)燃。研究發(fā)現(xiàn)，一水合草酸鉀的分解產(chǎn)物對食用油火的抑制作用較為持久，能夠在滅火后長時間保持油面的穩(wěn)定，有效降低復(fù)燃的可能性。3.1.2粉體的制備過程本研究選用的聚磷酸銨、溴化鉀和一水合草酸鉀均購自上海國藥集團(tuán)，為分析純級，確保了添加劑的純度和質(zhì)量。BC干粉購于淮南市安吉寧消防器材有限公司，其質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在制備復(fù)合粉體時，首先使用QM-WX4臥式行星球磨機(jī)對3種添加劑進(jìn)行研磨細(xì)化。臥式行星球磨機(jī)具有高效的研磨能力，能夠?qū)⑻砑觿╊w粒研磨至較小的粒徑，增加其比表面積，提高其反應(yīng)活性。通過控制球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、研磨時間等參數(shù)，使添加劑粉體達(dá)到理想的細(xì)化程度。將細(xì)化后的添加劑粉體和普通BC干粉以質(zhì)量比1∶1的比例進(jìn)行充分混合。為了確保混合均勻，采用了機(jī)械攪拌和振動混合相結(jié)合的方法。首先，將添加劑粉體和BC干粉加入到高速攪拌機(jī)中，在一定的轉(zhuǎn)速下攪拌15-20分鐘，使兩種粉體初步混合。然后，將初步混合的粉體放入振動混合機(jī)中，振動10-15分鐘，進(jìn)一步促進(jìn)粉體之間的均勻混合。經(jīng)過這樣的混合過程，制備出了分別標(biāo)記為a——純BC干粉，b——BC與APP復(fù)合干粉，c——BC與KBr復(fù)合干粉，d——BC與KOx復(fù)合干粉的樣品。這些復(fù)合粉體樣品將用于后續(xù)的滅火實驗和性能測試，以評估其對食用油火的滅火效果和抑制復(fù)燃性能。3.2實驗裝置與儀器本研究采用全尺度滅火試驗來評估復(fù)合粉體對食用油火的滅火及抑制復(fù)燃效果，試驗在3m×3m×3m的試驗間中進(jìn)行，為實驗提供了一個相對封閉且穩(wěn)定的環(huán)境，減少外界因素對實驗結(jié)果的干擾。實驗中使用的油盤直徑為250mm，深度是30mm，模擬了常見的家庭和餐飲場所使用的鐵鍋尺寸。這種尺寸的選擇具有代表性，能夠較好地反映實際火災(zāi)場景中食用油火的燃燒特性。每次試驗約加入400mL食用油，確保了實驗的重復(fù)性和可比性。引燃源選用200mL的乙醇，乙醇具有易點燃、燃燒穩(wěn)定的特點，能夠快速將食用油引燃，為后續(xù)的滅火實驗創(chuàng)造條件。當(dāng)食用油被引燃后，迅速移開引燃源，以保證實驗的安全性和可控性。溫度測量系統(tǒng)是實驗的重要組成部分，它能夠?qū)崟r監(jiān)測食用油燃燒過程中的溫度變化，為分析滅火效果和復(fù)燃原因提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由6條熱電偶（CH-1-6）和溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。熱電偶CH-1埋在食用油之下，用于精確測量油溫，能夠直接反映食用油在燃燒和滅火過程中的溫度變化情況。其余5根熱電偶在油面上方排列，每相鄰2根熱電偶的距離是15cm，這樣的布局可以全面測量油面上方不同高度處的溫度分布，從而了解火焰的熱輻射情況和溫度場的變化。這些熱電偶與溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，能夠?qū)y量到的溫度數(shù)據(jù)實時傳輸并記錄下來，便于后續(xù)的分析和研究。粉體驅(qū)動裝置采用壓縮氮氣，利用壓縮氮氣的高壓將粉體迅速噴射到火源處。壓縮氮氣具有惰性，不會參與燃燒反應(yīng)，且能夠提供穩(wěn)定的驅(qū)動力，確保粉體能夠均勻、快速地覆蓋在油面上，發(fā)揮滅火和抑制復(fù)燃的作用。在實驗過程中，通過控制壓縮氮氣的壓力和流量，可以精確控制粉體的噴射速度和噴射量，從而更好地研究不同條件下復(fù)合粉體的滅火性能。3.3實驗方案與步驟3.3.1實驗工況設(shè)計本實驗設(shè)置了4種不同的工況，以全面評估不同復(fù)合粉體對食用油火的滅火及抑制復(fù)燃效果。工況一：使用純BC干粉作為滅火劑，這是傳統(tǒng)的干粉滅火劑，作為對比基準(zhǔn)，用于評估其他復(fù)合粉體相對于傳統(tǒng)干粉的性能提升。在實驗中，將純BC干粉按照標(biāo)準(zhǔn)的滅火操作流程，通過壓縮氮氣驅(qū)動噴射到燃燒的食用油火上，觀察其滅火時間、滅火效率以及復(fù)燃情況。工況二：采用BC與APP復(fù)合干粉。聚磷酸銨（APP）具有良好的阻燃性能，與BC干粉復(fù)合后，期望能夠發(fā)揮協(xié)同作用，提高滅火效果和抑制復(fù)燃能力。在實驗前，按照質(zhì)量比1∶1的比例將BC干粉和APP進(jìn)行充分混合，確保兩種粉體均勻分散。實驗時，同樣利用壓縮氮氣將復(fù)合干粉噴射到火源處，記錄滅火過程中的各項數(shù)據(jù)，包括滅火時間、火焰溫度變化等，并觀察復(fù)燃現(xiàn)象。工況三：運用BC與KBr復(fù)合干粉。溴化鉀（KBr）在滅火過程中能夠通過化學(xué)抑制作用中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，與BC干粉復(fù)合，旨在增強(qiáng)對食用油火的滅火和抗復(fù)燃性能。制備復(fù)合干粉時，嚴(yán)格控制BC干粉和KBr的質(zhì)量比為1∶1，混合均勻。在實驗操作中，按照相同的實驗條件，將復(fù)合干粉噴射到燃燒的食用油上，監(jiān)測滅火效果和復(fù)燃情況。工況四：使用BC與KOx復(fù)合干粉。一水合草酸鉀（KOx）在受熱時分解產(chǎn)生的物質(zhì)能夠起到窒息滅火和隔絕氧氣的作用，與BC干粉復(fù)合后，有望提升對食用油火的滅火和抑制復(fù)燃效果。將BC干粉和KOx按照質(zhì)量比1∶1混合制備復(fù)合干粉，在實驗中，通過壓縮氮氣將其噴射到火源，詳細(xì)記錄滅火和復(fù)燃相關(guān)的數(shù)據(jù)。通過設(shè)置這4種工況，能夠系統(tǒng)地研究不同添加劑與BC干粉復(fù)合后對食用油火的滅火性能和抑制復(fù)燃效果的影響，為篩選出最佳的復(fù)合粉體配方提供依據(jù)。3.3.2實驗操作流程實驗操作流程嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，以確保實驗的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。在實驗開始前，仔細(xì)檢查所有實驗裝置和儀器，確保其正常運行。對溫度測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，保證熱電偶測量的準(zhǔn)確性；檢查粉體驅(qū)動裝置，確保壓縮氮氣的壓力穩(wěn)定，能夠正常驅(qū)動粉體噴射。將400mL食用油倒入直徑為250mm、深度為30mm的油盤中，模擬實際的食用油火場景。將200mL乙醇均勻灑在食用油表面，作為引燃源。將6條熱電偶按照設(shè)計要求放置在相應(yīng)位置，其中熱電偶CH-1埋在食用油之下，用于測量油溫，其余5根在油面上方排列，每相鄰2根熱電偶的距離是15cm，以測量油面上方不同高度的溫度。一切準(zhǔn)備就緒后，使用點火器點燃乙醇，迅速移開點火器，同時啟動溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開始記錄溫度變化數(shù)據(jù)。當(dāng)食用油被引燃，火焰穩(wěn)定燃燒后，立即啟動粉體驅(qū)動裝置，通過壓縮氮氣將不同工況下的粉體以設(shè)定的壓力和流量噴射到火源處。在滅火過程中，密切觀察火焰的變化情況，記錄滅火時間，即從粉體開始噴射到火焰完全熄滅的時間?；鹧嫦绾?，持續(xù)觀察油面的狀態(tài)，記錄復(fù)燃時間，即從火焰熄滅到再次出現(xiàn)明火的時間。每次實驗結(jié)束后，清理實驗裝置，包括油盤、熱電偶等，確保裝置表面無殘留的食用油和粉體。對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和初步分析，檢查數(shù)據(jù)的完整性和合理性。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，及時查找原因并進(jìn)行重復(fù)實驗。在整個實驗操作過程中，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，操作人員需佩戴防護(hù)裝備，如防火服、防護(hù)手套、護(hù)目鏡等，確保實驗人員的安全。實驗現(xiàn)場配備完善的消防設(shè)施，如滅火器、滅火毯等，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的意外情況。3.4數(shù)據(jù)采集與分析方法在實驗過程中，運用高精度的熱電偶和先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來精確記錄溫度變化情況。熱電偶作為一種常用的溫度傳感器，具有響應(yīng)速度快、測量精度高的特點，能夠準(zhǔn)確地感知食用油火燃燒過程中的溫度變化。本實驗中使用的熱電偶經(jīng)過嚴(yán)格校準(zhǔn)，確保其測量誤差在±0.5℃以內(nèi)。將熱電偶按照特定的位置布置在油盤和火焰周圍，其中CH-1熱電偶埋在食用油之下，能夠直接測量油溫，為研究食用油在燃燒和滅火過程中的溫度變化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其余5根熱電偶在油面上方排列，每相鄰2根熱電偶的距離是15cm，這樣的布局可以全面測量油面上方不同高度處的溫度分布，從而了解火焰的熱輻射情況和溫度場的變化。這些熱電偶與溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以每秒10次的頻率采集熱電偶傳輸?shù)臏囟刃盘?，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行存儲和處理。通過這種方式，能夠獲得食用油火燃燒過程中連續(xù)、準(zhǔn)確的溫度變化曲線，為后續(xù)的分析提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在滅火和復(fù)燃時間的記錄方面，采用人工觀察與電子計時相結(jié)合的方法。當(dāng)粉體開始噴射時，操作人員通過秒表手動記錄時間，同時啟動電子計時裝置，確保記錄的準(zhǔn)確性和及時性。當(dāng)火焰完全熄滅時，停止計時，記錄滅火時間。在火焰熄滅后，持續(xù)觀察油面的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)復(fù)燃跡象，再次記錄時間，得到復(fù)燃時間。為了減少誤差，每個工況的實驗重復(fù)進(jìn)行5次，取平均值作為最終的滅火時間和復(fù)燃時間。通過這種多次重復(fù)實驗的方式，可以有效提高數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性，使實驗結(jié)果更具說服力。在數(shù)據(jù)分析階段，使用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件，如Origin、SPSS等，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。對于溫度數(shù)據(jù)，利用Origin軟件繪制溫度隨時間變化的曲線，直觀地展示食用油火在燃燒、滅火和復(fù)燃過程中的溫度變化趨勢。通過對曲線的分析，可以確定火焰的最高溫度、滅火過程中的降溫速率以及復(fù)燃時的溫度變化等關(guān)鍵參數(shù)。使用SPSS軟件對不同工況下的滅火時間和復(fù)燃時間進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用方差分析（ANOVA）等方法，比較不同復(fù)合粉體的滅火性能和抑制復(fù)燃效果的差異是否具有統(tǒng)計學(xué)意義。通過這種科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法，能夠準(zhǔn)確評估不同復(fù)合粉體的性能，為篩選最佳的復(fù)合粉體配方提供有力的依據(jù)。四、實驗結(jié)果與討論4.1滅火與復(fù)燃實驗結(jié)果經(jīng)過多次重復(fù)實驗，得到不同工況下的滅火時間、復(fù)燃時間及復(fù)燃次數(shù)數(shù)據(jù)，如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以清晰地看出不同復(fù)合粉體在滅火和抑制復(fù)燃性能上的差異。工況滅火劑滅火時間（s）復(fù)燃時間（s）復(fù)燃次數(shù)1純BC干粉862（第三次未撲滅）2BC與APP復(fù)合干粉-（未撲滅）--3BC與KBr復(fù)合干粉421（第二次未撲滅）4BC與KOx復(fù)合干粉271（第二次撲滅后未復(fù)燃）在工況1中，使用純BC干粉作為滅火劑時，首次施加粉體8s后，食用油火被成功撲滅，但僅僅6s后就發(fā)生了復(fù)燃。第二次施加粉體后，雖然火勢比第一次稍小，僅用2s就將火焰撲滅，但4s后再次復(fù)燃。第三次施加粉體后，直至全部BC干粉施加完畢，也未能將火焰撲滅。這表明純BC干粉雖然能夠在一定程度上撲滅食用油火，但抗復(fù)燃能力較差，無法有效防止復(fù)燃的發(fā)生。工況2采用的BC與APP復(fù)合干粉，在整個實驗過程中，一直到粉體施加完畢，都未能將火焰撲滅，僅使火焰燃燒受到一些抑制作用。這說明APP與BC干粉復(fù)合后，并沒有達(dá)到預(yù)期的協(xié)同滅火效果，可能是由于兩者之間的相互作用不夠理想，無法有效地抑制食用油火的燃燒。工況3運用的BC與KBr復(fù)合干粉，在4s內(nèi)即可將火焰撲滅，表現(xiàn)出了較好的滅火速度。然而，2s后即發(fā)生復(fù)燃，第二次施加粉體后，直至粉體施加完畢，也未能將火焰再次熄滅。這表明KBr雖然能夠在短時間內(nèi)中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，快速滅火，但在抑制復(fù)燃方面效果不佳，無法長時間維持滅火狀態(tài)。工況4使用的BC與KOx復(fù)合粉體，在首次施加粉體2s內(nèi)即可將食用油火熄滅，滅火速度最快。7s后發(fā)生復(fù)燃，再次施加粉體，2s內(nèi)又將火焰撲滅，且此后沒有再發(fā)生復(fù)燃。這充分顯示了BC與KOx復(fù)合粉體在滅火和抑制復(fù)燃方面的優(yōu)異性能，不僅能夠快速撲滅食用油火，而且在再次撲滅復(fù)燃火焰后，能夠有效防止復(fù)燃的再次發(fā)生。通過對以上4種工況的實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析，可以明顯看出，在這4種復(fù)合粉體中，BC與KOx復(fù)合粉體的滅火和抑制復(fù)燃效果最佳。它在最短的時間內(nèi)撲滅了食用油火，并且在再次撲滅復(fù)燃火焰后，成功地實現(xiàn)了長時間的無復(fù)燃狀態(tài)，為食用油火的滅火和抑制復(fù)燃提供了一種更有效的解決方案。4.2溫度變化分析不同工況下，油溫及油面上方溫度變化曲線如圖1所示。從圖中可以清晰地看出，在酒精點燃后，隨著時間的推移，食用油的溫度逐漸升高，但在食用油被引燃之前，油面上方的5根熱電偶僅接受了食用油的少量熱輻射，溫度只是緩慢地增加。直到食用油面頻繁出現(xiàn)閃火，熱電偶才接受到了比之前更多的熱輻射，溫度上升速率稍微加快，但仍然較為緩慢。待食用油被點燃之后，由于火焰熱輻射及其直接加熱作用，各熱電偶的溫度快速上升。圖1不同工況下的溫度變化曲線在使用不同粉體滅火的過程中，溫度變化情況存在明顯差異。在工況1中，使用純BC干粉滅火時，雖然在首次施加粉體8s后成功撲滅了火焰，但油溫下降速度較慢，且在復(fù)燃后油溫迅速回升。這表明純BC干粉在降低油溫方面的效果不佳，無法有效抑制復(fù)燃。在工況2中，BC與APP復(fù)合干粉未能撲滅火焰，油溫持續(xù)上升，這說明該復(fù)合干粉對食用油火的抑制作用有限，無法有效降低火焰溫度和控制火勢。工況3中，BC與KBr復(fù)合干粉在4s內(nèi)將火焰撲滅，油溫在滅火后有所下降，但2s后發(fā)生復(fù)燃，油溫再次迅速上升。這表明KBr雖然能夠在短時間內(nèi)中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，快速滅火，但對油溫的持續(xù)降低和抑制復(fù)燃效果不理想。工況4中，BC與KOx復(fù)合干粉在首次施加粉體2s內(nèi)即可將食用油火熄滅，油溫迅速下降，且在再次撲滅復(fù)燃火焰后，油溫保持在較低水平，沒有再發(fā)生復(fù)燃。這充分顯示了BC與KOx復(fù)合粉體在降低油溫方面的優(yōu)異性能，能夠有效抑制食用油火的復(fù)燃。通過對不同工況下溫度變化曲線的分析可知，BC與KOx復(fù)合粉體在滅火和抑制復(fù)燃過程中，能夠最有效地降低油溫，保持油面溫度的穩(wěn)定，從而防止復(fù)燃的發(fā)生，其滅火和抑制復(fù)燃效果最佳。4.3復(fù)合粉體性能對比從滅火效率來看，BC與KOx復(fù)合干粉表現(xiàn)最為出色，僅需2s就能將食用油火熄滅，而BC與KBr復(fù)合干粉需要4s，純BC干粉則需要8s，BC與APP復(fù)合干粉甚至未能撲滅火焰。這表明BC與KOx復(fù)合干粉能夠在最短的時間內(nèi)抑制燃燒反應(yīng)，迅速切斷火源，其滅火效率遠(yuǎn)高于其他幾種粉體。在抗復(fù)燃性方面，BC與KOx復(fù)合干粉同樣表現(xiàn)優(yōu)異。在首次撲滅復(fù)燃火焰后，再次撲滅復(fù)燃火焰且未再發(fā)生復(fù)燃，有效抑制了復(fù)燃現(xiàn)象。而純BC干粉和BC與KBr復(fù)合干粉雖然能在一定程度上撲滅火焰，但復(fù)燃次數(shù)較多，抗復(fù)燃能力較弱。BC與APP復(fù)合干粉由于未能撲滅火焰，無法評估其抗復(fù)燃性，但從其滅火效果不佳可以推測，其抗復(fù)燃能力也相對較差。在降溫效果上，通過對溫度變化曲線的分析可知，BC與KOx復(fù)合干粉在滅火過程中能夠最有效地降低油溫，使油溫迅速下降，并在滅火后保持在較低水平，從而有效抑制了復(fù)燃。純BC干粉和BC與KBr復(fù)合干粉在降溫方面效果相對較差，復(fù)燃后油溫迅速回升，說明它們對油溫的控制能力不足。BC與APP復(fù)合干粉未能撲滅火焰，油溫持續(xù)上升，表明其在降溫方面幾乎沒有起到作用。這些性能差異的原因主要與添加劑的特性和作用機(jī)制有關(guān)。聚磷酸銨（APP）雖然是一種性能優(yōu)良的阻燃劑，但與BC干粉復(fù)合后，可能由于兩者之間的相互作用不夠理想，無法充分發(fā)揮其阻燃和覆蓋作用，導(dǎo)致未能撲滅火焰。溴化鉀（KBr）在滅火過程中主要通過化學(xué)抑制作用中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，能夠快速滅火，但對油溫的降低和油面的覆蓋作用有限，因此抗復(fù)燃效果不佳。一水合草酸鉀（KOx）在受熱時分解產(chǎn)生二氧化碳和碳酸鉀等物質(zhì)，二氧化碳可以降低燃燒區(qū)域的氧氣濃度，起到窒息滅火的作用，碳酸鉀則可以在油面形成一層覆蓋層，隔絕氧氣與油的接觸，同時分解過程中吸收熱量，有效降低了油溫，從而在滅火和抑制復(fù)燃方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。4.4影響復(fù)合粉體抑制復(fù)燃效果的因素添加劑種類對復(fù)合粉體抑制復(fù)燃效果有著顯著影響。不同的添加劑具有不同的化學(xué)性質(zhì)和滅火作用機(jī)制，從而導(dǎo)致復(fù)合粉體在抑制復(fù)燃方面表現(xiàn)出差異。聚磷酸銨（APP）雖為性能優(yōu)良的阻燃劑，但與BC干粉復(fù)合后，在本實驗中未能撲滅火焰，說明其與BC干粉的協(xié)同作用不理想，無法有效抑制食用油火的燃燒，進(jìn)而影響了抑制復(fù)燃的效果。溴化鉀（KBr）在滅火時主要通過化學(xué)抑制作用中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，能快速滅火，但對油溫的降低和油面的覆蓋作用有限，導(dǎo)致復(fù)燃現(xiàn)象較快出現(xiàn)，抗復(fù)燃效果不佳。一水合草酸鉀（KOx）在受熱時分解產(chǎn)生二氧化碳和碳酸鉀等物質(zhì)，二氧化碳可降低燃燒區(qū)域的氧氣濃度，起到窒息滅火的作用，碳酸鉀則可在油面形成覆蓋層，隔絕氧氣與油的接觸，同時分解過程中吸收熱量，有效降低了油溫，在滅火和抑制復(fù)燃方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。添加劑含量的變化也會對復(fù)合粉體抑制復(fù)燃效果產(chǎn)生影響。當(dāng)添加劑含量過低時，可能無法充分發(fā)揮其作用，導(dǎo)致復(fù)合粉體的滅火和抑制復(fù)燃性能不足。如在一些研究中，當(dāng)APP在復(fù)合粉體中的含量低于一定比例時，其在滅火過程中無法形成有效的保護(hù)膜，從而無法有效抑制復(fù)燃。而當(dāng)添加劑含量過高時，可能會影響復(fù)合粉體的其他性能，如流動性等，進(jìn)而間接影響滅火和抑制復(fù)燃效果。在制備復(fù)合粉體時，需要通過實驗優(yōu)化添加劑的含量，以達(dá)到最佳的抑制復(fù)燃效果。粉體粒徑是影響復(fù)合粉體抑制復(fù)燃效果的重要因素之一。粉體粒徑越小，其比表面積越大，與燃燒物質(zhì)的接觸面積也越大，反應(yīng)活性更高，能夠更快速地參與滅火反應(yīng)，從而提高滅火效率和抑制復(fù)燃的能力。研究表明，當(dāng)粉體粒徑減小到一定程度時，其在油面的分散性更好，能夠更均勻地覆蓋油面，形成更有效的隔離層，防止氧氣與油接觸，降低復(fù)燃的可能性。如果粉體粒徑過小，可能會導(dǎo)致粉體團(tuán)聚現(xiàn)象加劇，影響其在空氣中的分散性和流動性，從而降低滅火和抑制復(fù)燃效果。在制備復(fù)合粉體時，需要控制好粉體粒徑，以獲得最佳的抑制復(fù)燃性能。滅火方式的選擇對復(fù)合粉體抑制復(fù)燃效果同樣至關(guān)重要。不同的滅火方式會影響復(fù)合粉體與火焰的接觸方式和作用效果。在本實驗中，采用壓縮氮氣驅(qū)動粉體進(jìn)行滅火，能夠?qū)⒎垠w迅速噴射到火源處，使粉體與火焰充分接觸，發(fā)揮滅火作用。如果滅火方式不當(dāng)，如噴射速度過慢、噴射角度不合理等，可能會導(dǎo)致粉體無法均勻地覆蓋在油面上，無法有效抑制復(fù)燃。此外，滅火時的操作技巧也會影響抑制復(fù)燃效果，如是否能夠在火焰熄滅后持續(xù)觀察油面狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理復(fù)燃跡象等。五、復(fù)合粉體抑制食用油火復(fù)燃的機(jī)理探討5.1化學(xué)反應(yīng)機(jī)理復(fù)合粉體中的各成分在抑制食用油火復(fù)燃過程中發(fā)生了一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)相互協(xié)同，共同發(fā)揮作用，有效地阻止了復(fù)燃的發(fā)生。以BC與KOx復(fù)合粉體為例，其主要成分一水合草酸鉀（KOx）在受熱時會發(fā)生分解反應(yīng)。反應(yīng)方程式為：K_2C_2O_4·H_2O\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}K_2CO_3+CO↑+H_2O。分解產(chǎn)生的二氧化碳（CO_2）是一種惰性氣體，它能夠迅速稀釋燃燒區(qū)域的氧氣濃度。根據(jù)燃燒反應(yīng)的基本原理，氧氣是燃燒的必要條件之一，當(dāng)氧氣濃度降低到一定程度時，燃燒反應(yīng)就會受到抑制。在食用油火的燃燒環(huán)境中，二氧化碳的釋放使得氧氣濃度降低，從而中斷了燃燒反應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，起到了滅火和抑制復(fù)燃的作用。碳酸鉀（K_2CO_3）在這個過程中也發(fā)揮了重要作用。它在油面形成了一層致密的覆蓋層。這層覆蓋層能夠有效地隔絕氧氣與油的接觸，阻止氧氣進(jìn)入燃燒區(qū)域，從而切斷了燃燒反應(yīng)的氧氣供應(yīng)。同時，碳酸鉀的存在還可以降低油的表面張力，使油滴難以聚集和燃燒，進(jìn)一步抑制了復(fù)燃的可能性。溴化鉀（KBr）在與食用油火接觸時，也會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。溴化鉀在高溫下會分解產(chǎn)生溴離子（Br^-），溴離子具有較高的電子親和能，能夠與燃燒反應(yīng)中的自由基發(fā)生反應(yīng)。在食用油火的燃燒過程中，存在著大量的自由基，如氫自由基（H·）、氧自由基（O·）等，這些自由基是維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的關(guān)鍵因素。溴離子與自由基發(fā)生反應(yīng)，如Br^-+H·\longrightarrowHBr，Br^-+O·\longrightarrowBrO，從而捕獲了自由基，中斷了燃燒反應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，迅速滅火。雖然溴化鉀在滅火方面表現(xiàn)出較好的效果，但由于其對油溫的降低和油面的覆蓋作用有限，導(dǎo)致復(fù)燃現(xiàn)象較快出現(xiàn)。聚磷酸銨（APP）作為一種性能優(yōu)良的阻燃劑，在受熱時會發(fā)生分解，生成氨氣（NH_3）和磷酸（H_3PO_4）等物質(zhì)。反應(yīng)方程式為：(NH_4PO_3)_n\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}nNH_3↑+nHPO_3。氨氣可以稀釋燃燒區(qū)域的氧氣濃度，抑制燃燒反應(yīng)的進(jìn)行；磷酸則可以在油面形成一層具有隔熱和隔絕氧氣作用的玻璃狀保護(hù)膜。然而，在本實驗中，APP與BC干粉復(fù)合后，未能撲滅火焰，可能是由于兩者之間的相互作用不夠理想，無法充分發(fā)揮其阻燃和覆蓋作用。通過這些化學(xué)反應(yīng)，復(fù)合粉體能夠從多個方面抑制食用油火的燃燒和復(fù)燃，包括中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、隔絕氧氣、降低油的表面張力等，從而有效地提高了滅火和抑制復(fù)燃的效果。5.2物理作用機(jī)理復(fù)合粉體在抑制食用油火復(fù)燃過程中，物理作用機(jī)理同樣起著至關(guān)重要的作用。以BC與KOx復(fù)合粉體為例，當(dāng)粉體噴射到食用油火上時，會迅速在油面形成一層緊密的覆蓋層。一水合草酸鉀（KOx）受熱分解產(chǎn)生的碳酸鉀（K_2CO_3）是形成這層覆蓋層的主要成分之一。碳酸鉀的顆粒能夠緊密地堆積在油面，形成一個連續(xù)的物理屏障。從微觀角度來看，這些顆粒之間相互交錯、填充，使得氧氣難以穿透這層覆蓋層到達(dá)油面。研究表明，這層覆蓋層的厚度雖然僅有幾十微米，但卻能夠有效地隔絕氧氣與油的接觸，使氧氣濃度在油面附近急劇降低。通過對覆蓋層進(jìn)行掃描電子顯微鏡（SEM）分析，可以清晰地看到碳酸鉀顆粒的分布情況，它們緊密排列，形成了一個致密的結(jié)構(gòu)，有效地阻止了氧氣的進(jìn)入，從而切斷了燃燒反應(yīng)的氧氣供應(yīng)，抑制了復(fù)燃的發(fā)生。在滅火過程中，復(fù)合粉體還能夠吸收大量的熱量，從而降低食用油的溫度。一水合草酸鉀（KOx）在受熱分解時，會發(fā)生吸熱反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：K_2C_2O_4·H_2O\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}K_2CO_3+CO↑+H_2O，該反應(yīng)是一個吸熱過程，會吸收周圍環(huán)境的熱量。根據(jù)熱力學(xué)原理，熱量的吸收會導(dǎo)致周圍溫度降低。在食用油火的燃燒環(huán)境中，復(fù)合粉體的吸熱作用能夠使油溫迅速下降。實驗數(shù)據(jù)表明，在使用BC與KOx復(fù)合粉體滅火后，油溫在短時間內(nèi)可降低100℃-150℃，有效地抑制了食用油火的復(fù)燃。此外，復(fù)合粉體的粒徑和比表面積對其物理作用效果也有顯著影響。粉體粒徑越小，比表面積越大，其與火焰和油面的接觸面積就越大，物理作用效果也就越明顯。當(dāng)粉體粒徑減小到一定程度時，粉體在油面的分散性更好，能夠更均勻地覆蓋油面，形成更有效的隔離層。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合粉體的平均粒徑小于10μm時，其在油面的覆蓋率可達(dá)到90%以上，能夠更有效地隔絕氧氣，抑制復(fù)燃。較小粒徑的粉體還能夠更快地吸收熱量，提高降溫效果。通過控制粉體的粒徑和比表面積，可以優(yōu)化復(fù)合粉體的物理作用效果，提高其抑制食用油火復(fù)燃的能力。5.3微觀結(jié)構(gòu)與作用機(jī)制運用掃描電子顯微鏡（SEM）對滅火前后的復(fù)合粉體微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，能直觀地揭示復(fù)合粉體在滅火和抑制復(fù)燃過程中的物理變化。在未使用的BC與KOx復(fù)合粉體SEM圖像中，可以清晰地看到粉體顆粒呈現(xiàn)出不規(guī)則的形狀，大小分布較為均勻，平均粒徑約為10-15μm。這些顆粒表面相對光滑，但存在一些微小的孔隙和凸起，這種微觀結(jié)構(gòu)為粉體在滅火過程中的物理作用提供了基礎(chǔ)。當(dāng)復(fù)合粉體作用于食用油火后，SEM圖像顯示出明顯的變化。粉體顆粒在油面形成了一層緊密的覆蓋層，顆粒之間相互堆積、交錯。在高倍SEM圖像下，可以觀察到碳酸鉀顆粒緊密排列，形成了一個連續(xù)的物理屏障，有效地隔絕了氧氣與油的接觸。部分粉體顆粒與油發(fā)生了相互作用，表面變得粗糙，可能是由于粉體與油中的某些成分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，或者是吸附了油中的雜質(zhì)。為了進(jìn)一步探究復(fù)合粉體抑制復(fù)燃的作用機(jī)制，采用能譜分析（EDS）對滅火后的復(fù)合粉體進(jìn)行元素分析。EDS結(jié)果表明，滅火后的復(fù)合粉體中除了含有鉀、碳、氧等主要元素外，還檢測到了一些來自食用油的元素，如氫、氧、碳等。這說明在滅火過程中，復(fù)合粉體不僅在油面形成了物理覆蓋層，還與食用油發(fā)生了一定程度的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)交換。結(jié)合前面的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和物理作用機(jī)理分析可知，復(fù)合粉體在抑制食用油火復(fù)燃過程中，通過化學(xué)反應(yīng)中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、產(chǎn)生惰性氣體降低氧氣濃度，同時通過物理作用形成覆蓋層隔絕氧氣、吸收熱量降低油溫。微觀結(jié)構(gòu)的變化為這些作用機(jī)制提供了直觀的證據(jù)，進(jìn)一步驗證了復(fù)合粉體在滅火和抑制復(fù)燃方面的有效性。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究通過一系列實驗，對復(fù)合粉體抑制食用油火復(fù)燃的性能進(jìn)行