Kinetic parameters of aerosol smoke during modified wood combustion

The most hazardous factors of fire are smoke and toxic products of thermal decomposition. In case of fire it’s going smoke evacuation routes. During the fire the person may be at risk of disorientation and panic. Smoke is aerosol formed during thermal decomposition of materials. The object of study is timber, which is widely used in construction. Currently, the influence of wood and wood surface layer modifiers on smoke-forming ability was studied. The impact of wood surface layer modifiers on properties of aerosols remains poorly studied. Objective is to evaluate the influence of modifiers of the surface layer of wood on the formation and stability of aerosol smoke. In the work of elemental analysis method was used to assess the modifying action of selected esters of acids of phosphorus. It is known that these compounds are effective flame-retardants, and provide the biostability of wood. Granulometric analysis conducted to evaluate the properties of aerosol. It was used the method of “neutral drop” to evaluate the energy characteristics of surface modified wood. As a result of the elemental analysis the percentage of phosphorus in surface layer of wood before and after thermal decomposition was obtained. These data lead to the conclusion about high efficiency and stability of thermal effects of diethyl phosphite as a modifier. Based on granulometric analysis particulate aerosol distribution by size was obtained. Using of the selected modifiers decreases the maximum size of the aerosol particles, which reduces the optical smoke density. Esters of phosphorus acids affect the kinetic parameters of the aerosol. The greatest influence on the reduction of stability of aerosol provides diethyl phosphite. Aerosol formation, has a smaller particle size, occurs when the thermal decomposition of modified wood with thermally stable surface. Thus modifying wood by ethers of phosphorous acid reduces the propensity to smoke ability that determines the decrease of death in case of fire.

аэрозоль, дым, древесина, модифицирование, термодинамика, поверхностный слой, фосфорорганические соединения, устойчивость аэрозолей, aerosol, smoke, timber, modification, thermodynamics, surface layer, organophosphorus compounds, aerosol stability

1. Лукьянов А. М., Корольченко Д. А., Агапов А. Г. О пожароопасности древесины при возведении мостов // Мир транспорта. -2012.-№ 4(42).-С. 158-164.

2. Покровская Е. Н. Сохранение памятников деревянного зодчества с помощью элементоорганических соединений. -М. : Изд-во АСВ, 2009. -136 с.

3. Асеева Р. М., Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение древесины и ее пожароопасные свойства : монография. -М. : Академия ГПС МЧС России, 2010. -262 с.

4. Шахов С. В., Сухарев И. Н., Шубкин С.Ю.Аспекты термического разложения древесины при образовании коптильного дыма // Современные проблемы развития фундаментальных и прикладных наук : материалы II Международной научно-практической конференции (25 февраля 2016 г., г. Прага). -С. 64-70.

5. Young C. J., Moss J. Smoke inhalation: Diagnosis and treatment // Journal of Clinical Anesthesia. - 1989. -Vol. 1, No. 5. -P. 377-386. DOI: 10.1016/0952-8180(89)90079-2.

6. Shusterman D. J. Clinical smoke inhalation injury: systemic effects // Occupational Medicine.-1993. -No. 8(3).-P. 469-502.

7. Евстифеева С. Д., Тихомирова З. В., Самошина Е. А. Отравление угарным газом при пожарах // Успехи современного естествознания. -2013. -№ 9. -С. 118.

8. Canter D. An overview of human behaviour in fires // Fires and human behavior / Canter D. (ed.).- London : David Fulton Publisher, 1990.-P. 205-234.

9. Bryan J. L. Implications for codes and behaviour models from the analysis of behaviour response patterns in fire situations as selected from the Project People and Project People II study programs : NBS-GCR-83-425. -Washington : National Bureau of Standards, March 1983.

10. Paabo M., Levin B. C. A literature review of the chemical nature and toxicity of the decomposition products of polyethylenes // Fire and Materials. - 1987. - Vol. 11, Issue 2. - P. 55-70. DOI: 10.1002/fam.810110203.

11. Levin B. C., Kuligowski E. D. Toxicology of fire and smoke // Inhalation Toxicology / Salem H., Katz S. A. (eds.). - Boca Raton, FL : CRC Press (Taylor and Francis Group), 2005. - 2nd еd. - P. 205-228. DOI: 10.1201/9781420037302.ch10.

12. Butcher E. G., Parnell A. C. Smoke control in fire safety design.-London : E.&F. N. Spon, 1979.- 178 p.

13. Edgerley P. G., Pettett K. The effect of pyrolysis and combustion temperatures on smoke density // Fire and Materials. -1978.-Vol. 2, No. 1. -Р. 11-17. DOI: 10.1002/fam.810020105.

14. Orzel R. A. Toxicologiсal aspects of firesmoke: polymer pyrolysis and combustion // Occupational Medicine. -1993.-No. 8(3).-P. 414-429.

15. Покровская Е. Н., Портнов Ф. А., Кобелев А. А., Корольченко Д. А. Дымообразующая способность и токсичность продуктов сгорания древесных материалов при поверхностном модифицировании элементоорганическими соединениями // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. -2013.-Т. 22, № 10. -С. 40-45.

16. Тимошенко В. И., Чернов Н. Н., Лупандина М. А. Макропроцесс акустического осаждения тонкодисперсных дымов // Известия ЮФУ. Технические науки. -2013. -№ 9. -С. 220-223.

17. Богилло В. И. Влияние фазового состава атмосферных аэрозолей на кинетику их взаимодействия с летучими примесями // Хімія, фізика та технологія поверхні [Химия, физика и технология поверхности]. -2011.-Т. 2, № 1. -С. 61-75.

18. Алоян А. Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере : монография. -М. : Наука, 2008.-415 с.

19. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. -М. : Химия, 1982. -400 с.

20. Seinfeld J. H., Pandis S. N. Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change.- New York : John Wiley & Sons, Inc., 2006.-1248 p.

21. Aloyan A. E., Lushnikov A. A., Makarenko S. V., Marchuk G. I., Zagainov V. A. Mathematical modelling of the atmospheric aerosol transfer with coagulation taken into account // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. - 1993. - Vol. 8, No. 1. - P. 17-30. DOI: 10.1515/rnam.1993.8.1.17.

22. Tutygin A. S., Shinkaruk A. A., Aisenstadt A. M., Lesovik V. S. Ecological risks reduction in the production of concrete composites // Journal of International Scientific Publications: Ecology and Safety.- 2014. -Vol. 8. -P. 54-61.

23. Tutygin A. S., Shinkaruk A. A., Aisenstadt A. M., Frolova M. A., Pospelova T. A. Ways to increase and monitor bearing capacity of soils // Journal of International Scientific Publications: Ecology and Safety. -2013. -Vol. 7, Part 1. -P. 37-45.

24. Айзенштадт А. М. Термодинамическая оптимизация состава нанокомпозитов горных пород // Инновационные материалы и технологии для строительства в экстремальных климатических условиях : материалы I Всероссийской научно-технической конференции. - Архангельск : САФУ, 2014.-C. 37-44.