Новости звезд
Для чего используется сухая вода. Какие вещества называют сухой водой
Давно известное химикам вещество, именуемое как «сухая вода
»,
было запатентовано ещё 42 года назад, в 1968 году. Тогда она
пользовалась огромной популярностью в косметической промышленности. Сухой водой в народе называют жидкость с названием Noves1230. Сухая вода имеет такую формулу - CF3CF2C(O)CF(CF3)2
. Сухая вода была создана американскими учеными. Главная особенность сухой воды, что она не смачивает поверхность. Вы
можете окунуть в сухую воду обыкновенный листок бумаги, но он не
намокнет. В ходе экспериментов выяснили, что сухая вода не проводит
электрический ток, не растворяет сахар, чай и кофе.
Температура кипения сухой воды - 49°C. Можно смело опускать руки в кипящую сухую воду. Сухая вода не представляет опасности для человека. При распылении сухая вода очень быстро испаряется. Впервые сухая вода была продемонстрирована в 2004 году в качестве средства для тушения пожаров. Сейчас сухая вода вызывает гораздо больший интерес как средство защиты окружающей среды и борьбы с климатическими изменениями. Внешне эта вода похожа на белый мелкий песок и в действительности представляет собой мелкие капельки воды в водоотталкивающей кремниевой оболочке. А кремний, как известно, входит в состав обычного пляжного песка. Оболочка препятствует воссоединению молекул воды и превращению их обратно в жидкость. Производство сухой воды – несложный и довольно-таки быстрый процесс. На высокой скорости смешивается вода и кремний, и уже через 90 секунд сухая вода готова.
Полученный таким образом порошок сухой воды при взаимодействии с газами образует гидраты – полезные химические соединения.
Бен Картер, учёный из Ливерпульского университета, исследующий свойства и способности сухой воды, и его коллеги, обсудили недавно на съезде Американского химического общества в Бостоне различные способы применения данного вещества.
Среди множества способов применения её уникальных свойств, была особо отмечена способность сухой воды впитывать в больших количествах углекислый газ – один из тех парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление. При использовании сухой воды, получается сохранить в три раза больше углекислого газа, чем если бы использовалась гравитационная вода. Таким образом, можно добиться значительного снижения концентрации парниковых газов в атмосфере.
Благодаря способности данной воды взаимодействовать с метаном, учёные собираются найти безопасный способ хранения метанового топлива для тех автомобилей, что работают на природном газе. Получение гидрата метана делает возможным усовершенствовать систему хранения и транспортировки этого природного газа и является ключевым моментом при разработке альтернативного топлива.
Бен Картер считает, что если к смеси добавить гелеобразующий агент, то сухая вода станет более пригодной к переработке. Сухую воду тогда возможно будет использовать неоднократно, так как гель прочнее порошка. Учёные предлагают использовать сухую воду при производстве пищевых продуктов и их компонентов, и других товаров потребления. Применение сухой воды, как доказали лабораторные испытания, может ускорить каталитические реакции при производстве данных товаров, а так же сделать химическую обработку при этом более энергоэффективной и менее вредной для окружающей среды. Сухая вода будет полезна для усовершенствования способов перевозки и хранения различных потенциально опасных жидкостей, так как будет превращать их в сухой порошок.
Благодаря своим свойствам, сухая вода помогает защищать окружающую среду от опасного влияния различных вредных реагентов. А так же может быть полезна при производстве пищевых продуктов.
Конечно, это шутка. Сухую воду не едят. Вернее, не пьют. Это вещество
было разработано в США в 2004 году с чисто практическими целями. И если
бы не его необычные свойства в сочетании со сходством с обычной водой,
наверное, никто, кроме специалистов, и не узнал бы о нем.
В нашей стране интерес к нему возник после появления сюжета о сухой воде в программе Галилео.
Загадочная жидкость без цвета и запаха, так похожая на воду, заинтересовала многих.
Ведь сухая вода:
- не проводит электричество;
- кипит при температуре 49°C;
- не смачивает поверхности.
Сухая вода: применение
Может показаться, что сухая вода – это просто ингредиент для фокусов и приколов, и никакой практической пользы от нее нет. Но все как раз наоборот. Это вещество разрабатывалось для решения очень серьезных задач. И, если еще раз посмотреть его свойства, можно даже догадаться, с какими именно.Для тех, кто не догадался, рассказываем. Сухая вода была создана для систем автоматического пожаротушения. Те, кто хотя бы раз сталкивался с последствиями тушения даже небольшого возгорания, обязательно оценят преимущества сухой воды.
Представьте себе, что в офисе сработала система пожаротушения. Очаг возгорания потушен, но какой ценой! Важная документация безнадежно испорчена, офисная техника, залитая водой и пеной, не работает, а мебель проще заменить, чем приводить в порядок.
Но если при тушении пожара использовалась сухая вода, всех этих проблем не возникнет. С огнем это вещество борется не хуже, а возможно, и лучше, чем обычная вода. При этом, бумага, мебель и техника остаются неповрежденными.Да что там офис! Ведь пожар может случиться где угодно, например, в библиотеке или музее, крупном дата-центре или на телестанции, или в любом другом месте, где много дорогостоящей аппаратуры, важных документов, бесценных произведений искусства. Представляете, какие потери помогает предотвратить сухая вода!
Нам знакомы разные типы воды: артезианская из , тяжелая, в молекуле которой присутствуют изотопы водорода – дейтерия, радиоактивная, загрязненная радионуклидами, термальная. Но существует еще один тип воды – сухая.
В 1968 году ученые обнаружили, как попавший в воду порошок двуокиси кремния почти мгновенно превратил воду в сухое сыпучее вещество. Открытие было запатентовано, и “сухая вода” нашла свое применение в косметической индустрии. Но лишь в начале нынешнего века в научных кругах начались обсуждения применения “сухой воды” в современной промышленности и использования ее в качестве средства защиты окружающей среды.
“Сухая вода” с точки зрения химии
При смешивании 0,05 частей диоксида кремния и 0,95 частей дистиллированной воды начинается процесс обволакивания капель воды размером не более микрона оболочкой из двуокиси кремния. Через полторы минуты процесс завершается, и перед взором экспериментатора предстает масса, похожая на пудру или мельчайший белый песок.
Гидрофобная кремниевая оболочка не позволяет воссоединиться каплям воды, благодаря чему вода теряет текучесть и наделяется качеством сыпучего вещества.
Свойства “сухой воды”
Группа ученых из Ливерпульского университета, возглавляемая доктором Беном Картером, начала изучение свойств смеси воды с диоксидом кремния с целью найти веществу с уникальными свойствами полезное применение.
Одно из открытий, сделанное ливерпульскими исследователями, относится к способности “сухой воды” активно взаимодействовать с газами. В частности, свойство эффективного поглощения огромного объема углекислого газа можно с успехом применять в борьбе с глобальным потеплением. Как известно, углекислый газ, скапливаясь в атмосфере в избыточных количествах, вызывает “парниковый эффект”. “Сухая вода” поможет значительно снизить концентрацию углекислого газа в атмосфере.
Другой опыт позволил выявить такое свойство осушенной кремнеземом воды, как взаимодействие с метаном. Соединение порошкообразной воды с метаном позволит значительно увеличить безопасность транспортировки метана, что в условиях постепенного перехода на альтернативное топливо становится решением проблемы хранения и перевозки метана. Да и многие потенциально опасные жидкости, превращенные с помощью “сухой воды” в порошок, становятся безопасными с точки зрения усовершенствования способов транспортировки и хранения.
Порошкообразную воду предлагается использовать и в пищевой промышленности. Так, добавляя ее в качестве катализатора в процессе получения янтарной кислоты, можно добиться увеличения энергоэффективности производства лекарств и товаров народного потребления.
А знаете ли вы?..
Еще один тип “сухой воды” был открыт учеными из США. Причем эта вода не имеет ничего общего с порошкообразной субстанцией в виде смеси с диоксидом кремния. Это жидкость со сложной химической формулой, обладающая необычными свойствами:
- не смачивает поверхности;
- не растворяет сахар;
- не проводит электрический ток;
- кипит при температуре -49 С;
- мгновенно испаряется при распылении.
Запатентованное название этой жидкости – Novec1230.
"Сухая вода: феномен или научный факт?", БК "ПОИСК" , рассказать друзьям: Май 20th, 2017
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.
Из чего состоит и как получают сухую воду?
Состав: включает в себя углерод, фтор и кислород. Трудно в это поверить, но на самом деле она не является настоящей жидкостью. Это вещество представляет собой порошок с уникальными свойствами.
В состав этого вещества входит 95% простой воды, но при этом на вид оно напоминает сахарную пудру. Каждую частичку порошка покрывает уникальная оболочка, состоящая из диоксида кремния. Соединение молекул кислорода и кремния в этом веществе является очень устойчивым. Диоксид кремния предотвращает растекание и соединение капель воды между собой. Частички этого вещества очень маленькие. Их размер не превышает 1 микрона.
Что общего с водой? 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.
Вред для человека: 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.
Сколько стоит производство и как получают? 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.
История создания
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.
На борьбу с глобальным потеплением
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.
Процесс пожаротушения
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.
Преимущества сухой воды в борьбе с пожаром
- 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.
Хранение сухой воды
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.
Добрый день, уважаемые хабрапользователи! Вы слышали о компании 3М?
Мы - компания, которая любит технологии и инновации. Думаем, в этом мы схожи с вами. Мы изобрели вещи, которые вы используете каждый день, но, возможно даже не подозреваете об этом! Поэтому мы открываем небольшой цикл статей, посвященных продуктам и технологиям 3М.
Наш первый пост посвящен газовому огнетушащему веществу Novec 1230, его истории и применению.
Рассказ сотрудницы «из первых уст».
Может ли быть вода сухой? Или что такое безопасное пожаротушение?
Сегодня в нашу жизнь прочно вошло слово «инновации», оно употребляется так часто, что кажется, утратило свой первоначальный смысл. Я работаю в компании 3М в составе команды технологий для электронной промышленности, и каждый день сталкиваюсь с удивительным миром изобретений 3М, некоторые из которых вы уже наверняка знаете – наждачная бумага, клейкая лента Scotch, листочки Post-it.
Желание Бинга Кросби записывать свои радио программы сподвигло компанию 3М к созданию магнитной ленты для звукозаписи, которая стала стандартом для студии звукозаписи и вещания, совершив революцию в индустрии развлечений. Нил Армстронг в 1969 году сделал свой первый шаг по Луне в обуви, подошвы которой были сделаны из материала Thinsulate, еще одного изобретения компании 3М. О наших изобретениях можно рассказывать долго и интересно, но сегодня я хотела бы остановиться на одном из них.
Видео
Может быть, кто-то уже слышал про «сухую воду», видел ролики, а которых в аквариум с водой окунают паспорта и книги, работающий телевизор, мобильный телефон или удлинитель, включенный в розетку.Выглядит потрясающе! Однако, это не фокусы! Эта «сухая вода» не что иное, как инновация компании 3М, газовое огнетушащее вещество Novec 1230, разработанное нашей компанией для использования в системах газового пожаротушения, более того, это новый класс химических веществ, используемых в международной практике.
Novec 1230 абсолютно безопасен для электроники!
О нем и о его удивительных свойствах я хотела бы рассказать. Эта тема кажется особенно актуальной сегодня, когда здания строятся гораздо выше, чем могут дотянуться лестницы пожарных машин, и люди не имеют возможности быстро эвакуироваться, дорогостоящие сервера хранят бесценную информацию, существуют объекты, оснащенные сложной автоматикой, на которых требуется постоянное присутствие операторов и беспрерывная работа оборудования, такие, например, как центры управления полетами аэропортов. Простой пример - диспетчеры ЦУПов имеют на своих рабочих местах изолирующие противогазы, в которых, в случае срабатывания системы газового автоматического пожаротушения на основе хладона или углекислого газа, смертельно опасного для человека, они должны продолжать работу в течение 20 минут до переключения работы этого Центра управления на резервный.
Зачем это нужно?
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
Как мы это придумали
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).
Выход Novec 1230 из насадка во время тушения пожара
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.
По-поводу экологии
Теперь об экологической составляющей огнетушащих веществ. Особенно в условиях международной интеграции и ратификации на территории РФ документов, принятых мировым сообществом. Примером может служить исполнение Россией обязательств по Монреальскому протоколу, которое привело к запрету производства, импорта и использования на территории нашей страны многих газовых огнетушащих веществ, обладающих озоноразрушающими свойствами. На очереди – сокращение выбросов агентов с высоким потенциалом глобального потепления, среди которых, большую долю занимают хладоны для пожаротушения.Ратификация Киотского протокола в России (Федеральный закон от 4 ноября 2004 г. N 128-ФЗ «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата») также предусматривает постепенное сокращение таких выбросов.
В 2011 году на конференции ООН по изменению климата сразу несколько стран выступили с инициативой ввести запрет на использование хладона-23 и режим строгого контроля объемов потребления и постепенного сокращения выбросов основных хладонов для пожаротушения (хладон-125, хладон-227 и др.). Такие меры жизненно необходимы, поскольку иначе удержать процесс глобального потепления в рамках, определенных учеными в качестве умеренно опасных для земного климата, просто невозможно. Результаты этих инициатив не заставили себя долго ждать: первым внедрить эти новые меры экологической безопасности решили страны Европейского Союза. В настоящее время соответствующие поправки к законодательству ЕС находятся на утверждении. На очереди и другие участники международного сообщества, ведь проблема глобальных изменений в климате нашей планеты является общей для всех стран.
При выпуске Novec 1230 в атмосферу, фторкетоны легко разрушаются в верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолета, агент удаляется из окружающей среды в течение 5 суток. Отсутствует также кумулятивный эффект, свойственный хладонам, т.е. вещество не сохраняется в атмосфере десятилетиями и даже столетиями.
Для сравнения, выпуск установки газового пожаротушения (ГПТ) на основе хладона (348 кг хладона 227), равносилен выбросу в атмосферу 1 008 926 кг CO2, что сравнимо с годовым выбросом СО2 от 211 легковых автомобилей. Выпуск установки ГПТ на основе фторкетонов (401 кг Novec 1230) равносилен выбросу 401 кг CO2 (0,07 машины в год). Его также можно соизмерить с выбросом углекислого газа от жизнедеятельности одной коровы в течение одного месяца.
Именно поэтому фторкетон ФК-5-1-12 (Novec 1230) очень быстро был включен во все международные и региональные стандарты по газовому пожаротушению, составив серьезную конкуренцию старому классу агентов – хладонам, к которым накопилось немало вопросов, как у экологов, так и у специалистов по противопожарной защите.
Где можно встретить
Говоря о перечне объектов, которые можно защищать от пожара такими установками, следует иметь в виду, что по российским и международным сертификатам установками с ГОТВ Novec 1230 можно тушить возгорания твердых горючих материалов, включая бумажные архивы без доступа пожарных, легковоспламеняющихся жидкостей и оборудования под напряжением. Таким образом, покрываются практически все задачи защиты особо ценных объектов предприятия.
Установка Novec 1230
Сейчас прорабатывается вопрос сертификации агента для тушения пожаров класса C (т.е. горючих газов) - последний вариант из возможных. При этом создание специальных условий для оборудования не требуется - установки могут эксплуатироваться при температурах от минус 20°С до плюс 50°С. Это требования к условиям расположения самих баллонов. В помещении, куда производится выпуск, температура может существенно отличаться от приведенных значений, как в меньшую, так и в большую сторону. Есть примеры использования систем на объектах в условиях сурового климата, в этом случае модули системы устанавливаются в теплоизолированный отсек.
Подводя итог вышесказанному, можно констатировать, что окончательный выбор агента пожаротушения зависит от критериев, важных для каждого из нас: эффективность и стоимость, соответствие нормативно-техническим стандартам, безопасность для человека и окружающей среды. Именно этими критериями и руководствовались ученые компании 3М, создавая фторкетон Novec1230.
Мечта любого программиста:)
Надеемся, наш рассказ был интересным и познавательным. Мы хотели познакомить вас с одним из ключевых продуктов компании на российском рынке.
Более подробную информацию вы можете узнать
