安全工程专业实验教程6.6无氨凝胶制备与胶凝特性测定ppt课件.ppt

© 安全工程实验教程××××学院学院 © 安全工程实验教程一、实验目的一、实验目的•1、了解无氨凝胶的根本组成；•2、熟习无氨凝胶的制备方法；•3、了解无氨凝胶的胶凝特性；•4、熟习无氨凝胶的防灭火原理© 安全工程实验教程二、仪器设备二、仪器设备仪器设备：电子天平、数显鼓风枯燥箱、电子秒表、烧杯、量筒等耗材：水玻璃〔模数3.0，密度1.40g/cm3〕、Lewis酸促凝剂、保水剂© 安全工程实验教程三、实验原理三、实验原理 经过改动水玻璃和复合胶凝剂的浓度，优化制备方法，研讨该凝胶的运用环境，并根据Lewis酸碱电子实际及胶体化学实际，对该凝胶的成胶机制和热稳定特性进展研讨1、无氨凝胶的制备 水玻璃由碱金属硅酸盐组成，其化学式为R2O·nSiO2，按照碱金属氧化物种类分钾水玻璃〔K2O·nSiO2〕、钠水玻璃〔Na2O·nSiO2〕和钾钠水玻璃〔K·NaO·nSiO2〕，其中最常用的是钠水玻璃它是一种无色或灰色的粘稠液体，具有很好的胶结才干，波美度和模数是水玻璃的两个重要参数 水玻璃溶液的浓度用波美度〔Be'〕表示： Be'=145－145/ρ 〔6-1〕© 安全工程实验教程三、实验原理三、实验原理 式中：ρ——水玻璃的密度。

水玻璃的密度越大，波美度就越大，目前各厂家消费的水玻璃波美度的变化范围是0～145 水玻璃模数〔M〕计算公式为： 〔6-2〕Na2O·nSi02是强碱弱酸盐，其水溶液会发生水解而呈碱性：© 安全工程实验教程三、实验原理三、实验原理 水玻璃溶液的酸碱性与它的模数有关，其M与pH值成反比，普通M<3称为碱性水玻璃，M>3称为中性水玻璃SiO2是构成无氨凝胶的主要有用物质，因此其含量越高，水玻璃的性能价钱比就越高所以选用波美度为36-45，模数M>3的中性水玻璃最适宜用作矿井防灭火无氨凝胶的基料，水玻璃的组成和物性参数如表6-10所示表6-10 水玻璃组分和物性参数© 安全工程实验教程三、实验原理三、实验原理 化学反响速率与温度有着亲密的关系，因此温度对凝胶的成胶时间有重要的影响根据阿累尼乌斯定律可知： k = A exp 〔－E/RT〕 〔6-3〕式中：k——反响的速率系数； A——指前因子； E——反响的活化能，kJ/mol； T——反响系统的温度，K； R——气体常数，J/〔mol·K〕。

凝胶的成胶过程是复杂的化学反响过程，随着温度的升高，分子热运动速率加快，溶液中的分子碰撞频率添加© 安全工程实验教程三、实验原理三、实验原理 2、无氨凝胶的胶凝特性 凝胶在高温下容易失水干缩，降低凝胶的失水率，提高防灭火效果，添加凝胶的热稳定性非常重要凝胶的热稳定性可用凝胶的失水率v表示： 〔6-4〕式中：mq——凝胶的起始质量，g； mh——凝胶在某一时辰的质量，g 凝胶的失水率是衡量其防灭火性能的重要目的虽然普通凝胶的失水率较高，对早期的降温效果和防火性能明显，但后期便失去了原有的防灭火性能；即失水速率高的凝胶，其防火的耐久性较差© 安全工程实验教程四、实验步骤四、实验步骤 1、凝胶的制备及成胶时间的测定 首先把Lewis酸与保水剂以2∶3质量比制成复合胶凝剂，然后分别取质量分数为7%和8%的水玻璃与质量分数为6%、8%和10%的复合胶凝剂，进展交叉反响实验，用电子秒表测定不同质量分数的复合凝胶的成胶时间© 安全工程实验教程四、实验步骤四、实验步骤 2、温度对凝胶成胶时间影响 凝胶的成胶过程是复杂的化学反响过程，随着温度的升高，分子热运动速率加快，溶液中的分子碰撞频率添加。

根据阿累尼乌斯定律可知，化学反响速率与温度有着亲密的关系，因此温度对凝胶的成胶时间有重要的影响 取质量分数为8%的水玻璃，质量分数分别为6%、8%和10%的胶凝剂，加水后分别制成水玻璃溶液和胶凝剂溶液，放入枯燥箱在50℃和75℃温度下预热0.5h，当各溶液温度到达指定温度时，进展凝胶的成胶实验，测得各温度下的成胶时间，并分析温度与复合凝胶成胶时间的关系© 安全工程实验教程四、实验步骤四、实验步骤 3、普通凝胶与复合凝胶热稳定性的比较 普通凝胶热稳定性的测定：取质量分数为8%水玻璃和质量分数为8%促凝剂，分别制成同规格无氨凝胶假设干，分别放入直径为180mm，高度为16mm的不锈钢圆盘内，然后放入枯燥箱内分别在40和50℃温度下，测定1h内凝胶的失水率 复合凝胶热稳定性的测定：取质量分数为8%水玻璃和质量分数为8%复合胶凝剂，分别制成同规格无氨凝胶假设干，分别放入不锈钢圆盘内，然后放入枯燥箱内分别在40和50℃温度下，测定1h内凝胶的失水率© 安全工程实验教程五、实验结果处置五、实验结果处置表6-11 凝胶的制备及成胶时间表6-9 泡沫灭火剂的性能测定1、凝胶的制备及成胶时间的测定2、温度对凝胶成胶时间影响© 安全工程实验教程五、实验结果处置五、实验结果处置表6-13 普通凝胶与复合凝胶热稳定性的比较3、普通凝胶与复合凝胶热稳定性的比较© 安全工程实验教程六、本卷须知六、本卷须知•〔1〕每次实验前，实验仪器必需清洗干净。

•〔2〕实验终了后，应把仪器清洗干净，剩余试样应放到教师指定的地方，不要乱丢乱放•〔3〕实验终了后，把实验室卫生清扫干净，实验教师检查认可后才干分开实验室。