Thông tin Đề tài

Tên đề tài Hợp phần Đề án: Nghiên cứu công nghệ chế tạo gel chữa cháy hiệu quả thế hệ mới, đa năng, thân thiện môi trường
Mã số đề tài TĐPCCC.01/21-23
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Hoá học
Thuộc Danh mục đề tài Đề tài, dự án trọng điểm cấp Viện HLKHCNVN
Họ và tên GS.TS. Ngô Quốc Anh
Thời gian thực hiện 01/01/2021 - 31/12/2024
Tổng kinh phí 9 tỷ 800 triệu
Xếp loại Đạt loại A
Mục tiêu đề tài

•    Tổng hợp được một số polyme siêu thấm có nguồn gốc từ các polyme tổng hợpvà polyme thiên nhiên
•    Chế tạo được vật liệu chữa cháy dạng gel lỏng từ các polyme siêu thấm.
•    Chế tạo được vật liệu chữa cháy dạng gel lỏng từ hỗn hợp sol silica/ hydrogel cellulose/hợp chất chứa photpho
•    Xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo chế phẩm gel chữa cháy quy mô pilot.

 

Kết quả chính của đề tài

-    Về khoa học:
•    Hợp phần đã chế tạo thành công các chất chống cháy như: TiO2, Mg(OH)2, bentonite, Ammonium polyphosphate (APP) và vật liệu nano silica. Đây là các vật liệu có giá thành rẻ, phương pháp sản xuất đơn giản có thể mở rộng quy mô lên pilot.
•    Hợp phần đã nghiên cứu một cách có hệ thống các vật liệu siêu hấp thụ nước (SAP) có nguồn gốc thiên nhiên như cellulose, aginat, tinh bột và đưa ra các công thức pha chế riêng biệt cho từng loại gel hình thành từ các SAP trên đó là:
•    Điều chế được SAPNB trên cơ sở trùng hợp ghép axit acrylic và chất tạo lưới N, N'-methylene-bisacrylamit (MBA) kết hợp với nano silica, nano bentonit, nano Mg(OH)2 để tạo ra vật liệu pha chế gel có khả năng dính bám tốt trên bề mặt vật liệu, giúp ngăn cản quá trình cháy. Phụ gia SAPHP01 với thành phần chính là 30% (wt) SAPNB có giá trị cân bằng ưa nước cao (HLB=10) cho phép hấp thụ nước nhanh tạo thành VH-GEL01 (tỷ lệ 5% SAPHP01 và 95% nước), ứng dụng làm vật liệu ngăn chặn và dập tắt đám cháy. Thử nghiệm cho thấy vật liệu VH-GEL01 của đề tài có hiệu quả dập cháy với đám cháy đạt cấp I (258 giây) với khả năng chống cháy từ 1000 đến 1300oC với thời gian 40 giây khi lớp phủ đạt 2 mm.
•    Đã tổng hợp được vật liệu TS-AA-AMPS/APP đi từ tinh bột biến tính và AA, AMPS kết hợp 3% trọng lượng APP. Phụ gia SAPHP02 chứa 32% (wt) TS-AA-AMPS/APP có giá trị HLB =4,3. VH-GEL02 được pha chế từ 3,5% SAPHP02 với 96,5% nước cho thấy khả năng bám dính rất cao trên bề mặt vật liệu gỗ (99%). Kết quả thử nghiệm trên hệ VH-GEL02 cho thấy thời gian dập tắt đám cháy 1A đạt cấp I (262 giây), khả năng chống cháy lên đến 45 giây với lớp phủ gel 2 mm.
•    Gel chữa cháy có thể cung cấp dưới dạng bột hoặc gel nhớt, dễ dàng sử dụng trong các thiết bị chữa cháy thông thường qua vòi tiêu chuẩn. Hai hệ VH-GEL01 và VH-GEL02 đã được thử nghiệm một cách hệ thống từ phòng thí nghiệm đến thực nghiệm hiện trường tại cơ quan có chức năng phòng cháy-chữa cháy và cho thấy có khả năng ngăn ngừa và ngăn cháy lan trên đối tượng gỗ, bạt, rơm rạ. Từ các thực nghiệm hiện trường đề tài cũng đã xây dựng và ban hành 01 TCCS cho hệ VH-GEL01 dùng ngăn ngừa và dập cháy, đây cũng là tiền đề để có thể phát triển thành tiêu chuẩn TCVN và cũng là cơ sở để các đề tài nghiên cứu khác tham chiếu và so sánh kết quả.
•    Các hệ gel thu được từ đề tài có giá thành rẻ, thân thiện môi trường, phương pháp sản xuất an toàn và dễ dàng nâng cấp mở rộng quy mô sản xuất lên quy mô sản xuất lớn.
•    Nâng cao trình độ nghiên cứu khoa học và công nghệ chế tạo vật liệu mới của các tổ chức tham gia, đặc biệt là trong lĩnh vực vật chữa cháy. Góp phần định hướng nghiên cứu, chế tạo các sản phẩm mới trên cơ sở các vật liệu sẵn có, thân thiện môi trường tại Việt Nam phục vụ các hoạt động phòng cháy chữa cháy và đảm bảo an ninh quốc phòng.
-    Về ứng dụng:
•    Tạo ra các sản phẩm mới có hiệu quả dập cháy đáp ứng được tiêu chuẩn Việt Nam, chất lượng tương đương với nước ngoài, không phải nhập ngoại, đáp ứng nhu cầu bảo đảm an toàn con người và xã hội. Sản phẩm tạo thành có giá thành thấp hơn nhập ngoại và có thể chủ động nghiên cứu, triển khai sản xuất ở trong nước.
•    Sản phẩm không chỉ tối ưu về kỹ thuật mà còn cạnh tranh về giá thành (khoảng 150.000 VNĐ/lít), sản xuất an toàn, dễ dàng nâng cấp quy mô lớn, và hoàn toàn không độc hại. Sản phẩm này là lựa chọn kinh tế và thân thiện môi trường, hứa hẹn cạnh tranh với các dòng sản phẩm quốc tế. Đây là bước đột phá hứa hẹn sẽ góp phần thiết lập tiêu chuẩn TCVN trong lĩnh vực PCCC và mở ra tiềm năng nghiên cứu ứng dụng rộng lớn hơn trong tương lai.

 

Những đóng góp mới

•    Đã nghiên cứu và xây dựng được công thức lõi chế tạo được 02 hệ gel ngăn ngừa/dập cháy thế hệ mới, thân thiện môi trường phục vụ cho nhu cầu của lực phòng cháy-chữa cháy (PCCC), hộ gia đình, cơ quan, doanh nghiệp…
•    Các sản phẩm gel ngăn ngừa/dập của đề tài sử dụng một số chất chống cháy và nano compozit với khả năng chống cháy cao có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện môi trường.
•    Chế tạo được 02 sản phẩm mới SAPHP01 và SAPHP02 chứa nồng độ SAP > 30%, có thể dễ dàng bảo quản và pha chế thành chế phẩm gel ngăn ngừa/dập cháy giúp thuận tiện trong tác nghiệp PCCC.
•    Đã nâng cấp được hệ dây chuyền từ thủ công trong phòng thí nghiệm, công suất thấp sang pha chế gel quy mô pilot với công suất 40L/mẻ trên hệ VH-GEL01 và VH-GEL02 cao hơn nhiều so với đăng ký (15L/mẻ)

***    Sản phẩm cụ thể giao nộp:

- Các bài báo đã công bố (liệt kê):
•    02 Bài báo trên tạp chí quốc tế thuộc danh mục SCIE, IF>2 (Materials Research Express).
Giang H Le, Duong A Thanh, Pham TH My, Trang TT Pham, Trang TT Quan, Tung N Nguyen, Quang K Nguyen, Quoc Anh Ngo, One-step synthesis of super-absorbent nanocomposite hydrogel based on bentonite, Materials Research Express,  10(1), (2023), 015001, SCIE IF >2, Q2
Ngoc Binh Vo, Thi Yen Tran, Le Thanh Hang Nguyen, Thanh Tung Nguyen, Van Tuyen Nguyen and Quoc Anh Ngo, Synthesis, characterization, and swelling properties of a novel tapioca-g-Poly(Acrylic acid−2−acrylamido−2−methylpropane sulfonic acid)/ammonium polyphosphate superabsorbent polymer, Mater. Res. Express, 11, (2024), 025302, SCIE IF >2, Q2
•    01 Bài báo trên tạp chí Scopus (Vietnam Journal of Chemistry).
Giang H Le, Duong A Thanh, Pham TH My, Trang TT Pham, Trang TT Quan, Quan Minh Nguyen, Quoc Anh Ngo, Synthesis of magnesium hydroxide powder and dry powders for application in extinguishing petroleum fires, Vietnam Journal of Chemistry, 62(S1), (2024), 68-75, Scopus, Q3
•    01 Bái báo trên tạp chí quốc gia (TNU Journal of Science and Technology).
Le Ha Giang, Dương Anh Thanh, Phạm Thị Hà My, Phạm Thị Thu Trang, Quản Thị Thu Trang, Nguyễn Hà Thanh, Phạm Thế Chính, Nguyễn Văn Chiến, Ngô Quốc Anh, Tổng hợp gel compozit nhạy nhiệt chứa hydrogel nano compozit ứng dụng để dập tắt đám cháy loại A, TNU Journal of Science and Technology, 228(10),(2023), 296-303
•    Các bài báo đã online và đều có ghi mã số nhiệm vụ trong phần cám ơn
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê)
•    Giải pháp hữu ích: Quy trình sản xuất vật liệu gel để ngăn chặn và dập tắt đám cháy và vật liệu gel thu được từ phương pháp này: Đã được chấp nhận đơn hợp lệ theo quyết định số 39587/QĐ-SHTT.IP  07/06/2023
- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ)
•    10 Kg SAPNB làm nguyên liệu pha chế VH-GEL01 chữa cháy và phục vụ công tác thử nghiệm,  còn lại 2kg
•    10 Kg TS-AA-AMPS/APP làm nguyên liệu pha chế VH-GEL02 chữa cháy và phục vụ công tác thử nghiệm,  còn lại 2kg
•    200 L dung dịch gel chữa cháy gốc nước, ký hiệu VH-GEL01
•    200 L dung dịch gel chữa cháy gốc nước, ký hiệu VH-GEL02
•    100 L SAPHP01 dạng huyền phù dùng pha chế VH-GEL01, ký hiệu VH-SAPHP01 chứa hàm lượng SAPNB tương đương 30 kg
•    70 L SAPHP02 dạng huyền phù dùng pha chế VH-GEL02, ký hiệu VH-SAPHP02 chứa hàm lượng TS-AA-AMPS/APP tương đương 22,4 kg
•    Các sản phẩm được bảo quản trong bình kín và lưu trữ tại Viện Hóa học
- Các sản phẩm khác (nếu có)
•    Đề tài đã đào tạo được 01 Thạc sỹ đã cấp bằng thạc sĩ hóa phân tích số hiệu THS. 00665 Thái nguyên ngày 11/9/2023
•    Đề tài đã xây dựng 01 tiêu chuẩn cơ sở về sản phẩm gel chữa cháy
•    Đề tài đã xây dựng thành công quy trình công nghệ chế tạo 02 gel chữa cháy quy mô pilot
•    Đề tài đã xây dựng  thành công quy trình công nghệ chế tạo pha chế 02 chế phẩm gel chữa cháy quy mô pilot

 

Kiến nghị

•    Các hệ VH-GEL01 và VH-GEL02 đều có khả năng ngăn ngừa dập cháy tốt trên các đám cháy loại A. Tuy nhiên chưa có nhiều đánh giá trên các đám cháy xăng dầu hoặc các đám cháy khác như pin. Do đó, nếu có điều kiện về tài chính cũng như sự hợp tác của các công ty. Nhóm tác giả mong muốn được tiếp tục đăng ký thực hiện mở mới đề tài để phát triển thêm các sản phẩm có tính thương mại và ứng dụng trong dập tắt các đám cháy xăng dầu hoặc pin.

Ảnh nổi bật đề tài
1744083432479-NgôQuocAnh.jpg