Επίδραση χημικών επιβραδυντών στην ευφλεκτότητα κυτταρίνης με χρήση της μεθόδου Limiting Oxygen Index (L.O.I.)

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η καύση της κυτταρίνης. Η καύση της έγινε με τη μέθοδο Limiting Oxygen Index και καταγράφηκε ο δείκτης ελαχίστου οξυγόνου της κυτταρίνης. Η καύση της κυτταρίνης επαναλήφθηκε μετά την εφαρμογή επιβραδυντών. Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις επιβραδυντές: όξινο φωσφορικό διαμμώνιο (DAP), δισόξινο φωσφορικό μονοαμμώνιο (MAP), υδρομαγνησίτης και χουντίτης σε συγκεντρώσεις 2% w/w, 5% w/w και 10%w/w. Κατά τη πειραματική διαδικασία χρησιμοποιήθηκαν τρεις κυρίως συσκευές. Η συσκευή Limiting Oxygen Index αποτέλεσε τη κύρια πειραματική διάταξη καθώς χρησιμοποιήθηκε για τη καταγραφή του δείκτη ελαχίστου οξυγόνου της κυτταρίνης. Έπειτα το πυριαντήριο, ρυθμισμένο σε κατάλληλες συνθήκες, ήταν απαραίτητο για τη ξήρανση των δειγμάτων πριν αυτά οδηγηθούν στη συσκευή L.O.I. Τέλος το conditioning box, ειδικός θάλαμος για τη διατήρηση καθορισμένων συνθηκών θερμοκρασίας και υγρασίας χρησιμοποιήθηκε μόνο στις περιπτώσεις που ήταν απαραίτητη η παραμονή των δειγμάτων για αρκετές ώρες πριν τη καύση τους προκειμένου να διατηρηθεί το επίπεδο υγρασίας τους σταθερό. Από την επεξεργασία των δειγμάτων μετρήθηκαν οι δείκτες ελαχίστου οξυγόνου πριν και μετά τη χρήση των επιβραδυντών. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την εκτέλεση του πειράματος, με βάση τους αντίστοιχους δείκτες οξυγόνου που μετρήθηκαν, είναι πως η κυτταρίνη συγκαταλέγεται στις ουσίες που αργοκαίγονται. Σχετικά με τους επιβραδυντές που μελετήθηκαν, όλοι τους παρουσίασαν σχετικά καλή επιβραδυντική δράση. Καλύτερα αποτελέσματα εμφάνισε ο επιβραδυντής δισόξινο φωσφορικό μονοαμμώνιο (MAP) με ποσοστά αύξησης του δείκτη οξυγόνου από 9,82% έως 44,64%. Ο επόμενος καλύτερος επιβραδυντής ήταν το όξινο φωσφορικό διαμμώνιο (DAP), το οποίο εμφάνισε ποσοστά από 4,46% έως 36,90%. Ακολούθως, ο υδρομαγνησίτης με ποσοστά από 1,79% έως 10,72%. Τα μικρότερα ποσοστά αύξησης στο δείκτη οξυγόνου εμφάνισε ο επιβραδυντής χουντίτης, με ποσοστά τα οποία κυμαίνονται από από 0,89% έως 6,25%. Τέλος η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε στη παρούσα διπλωματική εργασία θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ιδιαίτερα απλή, αξιόπιστη και σχετικά φθηνή σε σύγκριση με άλλες αναλυτικές μεθόδους.

In the present work the combustion of cellulose was studied. The limiting oxygen index method was used for studying the combustion of cellulose and the minimum oxygen index of cellulose was recorded. The combustion of cellulose was repeated after the use of four chemical retardants: diammonium phosphate (DAP), monoammonium phosphate (MAP), hydromagnesite and huntite at 2%, 5% and 10% w/w concentrations. During the experimental procedure three main devices were used. The Limiting Oxygen Index device was the main experimental arrangement as it was used for the recording of the minimum oxygen index of cellulose. An oven was also used, set to suitable conditions, so that the samples were dried before they were used in the L.O.I device. Finally, the condioting box, a special chamber for the maintenance of specified temperature and moisture conditions, was used only in cases where the samples needed to maintain their level of humidity stable before they were burned. After the process of the samples, the minimum oxygen indexes were calculated before and after the use of the retardants. After running the experiment, the results showed that cellulose is included in the substances that are burning slowly. As it concerns the retardants that were used, all of them showed a fairly good retardant effectiveness. The retardant monoammonium phosphate (MAP) had the best results, with a growth rate of 9.82% - 44.64%. The next best retardant was diammonium phosphate (DAP), with a growth rate of 4.46% - 36.90%. Hydromagnesite showed a smaller growth in rates of oxygen index between 1.79% - 10.72%. The lowest increase in the oxygen index had huntite with a growth rate of 0.89% - 6.25%. Finally, the L.O.I method that was used in this project could be described as particularly simple, credible and relatively cheap compared to other similar methods.