一種降低甲烷濃度的吸收劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤礦生產(chǎn)中有害氣體吸收領(lǐng)域，尤其涉及一種降低甲烷濃度的吸收 劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 瓦斯是在煤體中以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)存在的氣體，其主要成分是甲烷，它難溶 于水，不能維持呼吸，而且在達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)使人因缺氧而窒息，還可能引發(fā)劇烈燃燒 或爆炸，因此在煤礦生產(chǎn)中需要對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)只能停止生 產(chǎn)，并采用加強(qiáng)井下通風(fēng)或利用瓦斯吸收材料快速吸收等手段來降低瓦斯?jié)舛取?br>[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，瓦斯吸收材料主要有單一的表面活性劑、表面活性劑與植物油復(fù) 配的吸收劑等，但現(xiàn)有這幾種瓦斯吸收材料對瓦斯的吸收效果還比較低，很難實(shí)現(xiàn)快速高 效降低瓦斯?jié)舛取?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提供了一種降低甲烷濃度的吸收劑，不 僅使用方便、成本低廉，而且能夠大幅提高對甲烷的溶解度，從而能夠高效快速地降低空氣 中的瓦斯?jié)舛?，增?qiáng)了煤礦生產(chǎn)的安全性。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種降低甲烷濃度的吸收劑，該吸收劑是由植物油、陰離子表面活性劑、十甲基環(huán) 五硅氧烷、活性炭與水混合后形成的有機(jī)有序組合體混合物；上述各材料按重量百分比計(jì) 滿足如下條件：〇. 30%彡植物油的用量彡1.80%，5%彡陰離子表面活性劑的用量彡15%， 0% <十甲基環(huán)五娃氧燒的用量< 4%，0% <活性炭的用量< 0. 1%，余量為水。
[0007] 優(yōu)選地，所述的活性炭為粒度在20nm?60nm之間的活性炭粉。
[0008] 優(yōu)選地，所述的植物油為蓖麻油、棉籽油或橄欖油中的任意一種。
[0009] 優(yōu)選地，所述的陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基本磺酸鈉或脂肪 醇聚氧乙烯醚羧酸鹽中的任意一種。
[0010] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例所提供的降低甲烷濃度的 吸收劑采用了固相的活性炭與液相的十甲基環(huán)五硅氧烷、植物油、陰離子表面活性劑復(fù)配 的形式，通過將十甲基環(huán)五硅氧烷和活性炭增溶進(jìn)表面活性劑與植物油復(fù)配的吸收劑膠束 中來提升對甲烷的溶解度，而且未進(jìn)入膠束的十甲基環(huán)五硅氧烷和活性炭也可以吸收甲 烷，從而使整個(gè)混合液形成了一個(gè)穩(wěn)定的有機(jī)微環(huán)境體系，大大提高了對甲烷的溶解度。十 甲基環(huán)五硅氧烷的加入不僅可以增大膠束的粒徑，提高對甲烷的溶解度，而且可以增加活 性炭的懸浮量?；钚蕴康募尤氩粌H增加了對甲烷的溶解度，而且可以穩(wěn)定整個(gè)體系，使本 發(fā)明實(shí)施例所提供的吸收劑形成類似墨汁的穩(wěn)定懸浮體系，這有助于對甲烷的快速溶解吸 收?？梢姡景l(fā)明實(shí)施例不僅使用方便、成本低廉，而且能夠大幅提高對甲烷的溶解度，從而 能夠高效快速地降低空氣中的瓦斯?jié)舛?，因此該吸收劑可用于抑制礦井工作面瓦斯氣體爆 炸，從而增強(qiáng)煤礦的安全性。
【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0012] 圖1為本發(fā)明提供的降低甲烷濃度吸收劑的吸收機(jī)理示意圖一。
[0013] 圖2為本發(fā)明提供的降低甲烷濃度吸收劑的吸收機(jī)理示意圖二。
[0014] 圖3為本發(fā)明提供的降低甲烷濃度吸收劑的吸收機(jī)理示意圖三。
[0015] 圖4為本發(fā)明提供的十二烷基硫酸鈉與蓖麻油復(fù)配吸收劑的激光光散射粒度圖。
[0016] 圖5為本發(fā)明提供的十二烷基硫酸鈉、蓖麻油與十甲基環(huán)五硅氧烷復(fù)配吸收劑的 激光光散射粒度圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本 發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018] 下面對本發(fā)明實(shí)施例所提供的降低甲烷濃度的吸收劑進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019] 一種降低甲烷濃度的吸收劑，可用于礦井瓦斯有害氣體的吸收材料。該吸收劑是 由植物油、陰離子表面活性劑、十甲基環(huán)五硅氧烷、活性炭與水混合后形成的有機(jī)有序組合 體混合物；上述各材料按重量百分比計(jì)滿足如下條件：〇. 植物油的用量< 1. 80%， 陰離子表面活性劑的用量< 15%，0% <十甲基環(huán)五娃氧燒的用量< 4%，0% <活性 炭的用量< 〇. 1%，余量為水。
[0020] 其中，所述的植物油最好為蓖麻油、棉籽油或橄欖油中的任意一種。所述的陰離子 表面活性劑最好為十>燒基硫酸納（SDS)、+>燒基本橫酸納（SDBS)或脂肪醇聚氧乙條釀 羧酸鹽（AEC)中的至任意一種。所述的活性炭為粒度在20?60nm之間的活性炭粉。
[0021] 具體地，該降低甲烷濃度的吸收劑可以采用如下步驟進(jìn)行配制：
[0022] (1)步驟一，陰離子表面活性劑與植物油復(fù)配溶液的制備：使用分析天平稱取定 量表面活性劑于燒杯中，加入適量去離子水，利用數(shù)控超聲波儀攪拌10分鐘，待粉末完全 溶解，溶液呈無色透明狀，再使用量筒加入一定比例的植物油（該植物油可以為蓖麻油，橄 欖油、棉籽油或薄荷油），利用數(shù)控超聲波儀攪拌30分鐘，觀察溶液為半透明微乳液狀，且 無分層現(xiàn)象，表面有均勻小氣泡，靜置24小時(shí)至溶液澄清，即得到陰離子表面活性劑與植 物油復(fù)配溶液。
[0023] (2)步驟二，加入十甲基環(huán)五硅氧烷和活性炭的制備：使用分析天平稱取定量十 甲基環(huán)五硅氧烷于燒杯，利用數(shù)控超聲波儀攪拌溶解于去離子水中，再與陰離子表面活性 劑與植物油復(fù)配溶液進(jìn)行超聲波攪拌混合，靜置備用；稱取一定量的活性炭加入復(fù)配溶液 中，超聲攪拌，使活性炭均勻分散在復(fù)配體系中，不出現(xiàn)沉淀，即可制得本發(fā)明實(shí)施例所提 供的降低甲烷濃度的吸收劑。
[0024] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例所提供的降低甲烷濃度的吸收劑，其吸收甲烷的機(jī)理如 下：如圖1、圖2和圖3所示，該吸收劑在吸收甲烷的過程中會(huì)形成圖中所示的幾種膠束形 態(tài)，由圖中可以看出，大部分甲烷被包裹在由植物油、陰離子表面活性劑、十甲基環(huán)五硅氧 烷構(gòu)成的膠束中，活性炭均勻懸浮在體系中，起到穩(wěn)定作用，小部分甲烷可以通過未進(jìn)入膠 束中十甲基環(huán)五硅氧烷和活性炭進(jìn)行吸收。也就是說，該吸收劑可以通過將十甲基環(huán)五硅 氧烷和活性炭增溶進(jìn)表面活性劑與植物油復(fù)配的吸收劑膠束中來提升對甲烷的溶解度，而 且未進(jìn)入膠束的十甲基環(huán)五硅氧烷和活性炭也可以吸收甲烷，從而使整個(gè)混合液形成了一 個(gè)穩(wěn)定的有機(jī)微環(huán)境體系，大大提高了對甲烷的溶解度。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)中表面活性劑與植物油復(fù)配的吸收劑相比，現(xiàn)有的水基吸收劑對甲烷 的吸收量有限，而本發(fā)明的吸收劑采用了固相的活性炭與液相的十甲基環(huán)五硅氧烷、植物 油、陰離子表面活性劑復(fù)配的形式，不僅提高了活性炭吸收甲烷的量，而且提高了整體復(fù)配 體系對甲烷的吸收量。十甲基環(huán)五硅氧烷與甲烷具有相似相容性，十甲基環(huán)五硅氧烷的加 入不僅可以增大膠束的粒徑，提高對甲烷的溶解度，而且可以增加活性炭的懸浮量。活性炭 的加入不僅增加了對甲烷的溶解度，而且可以穩(wěn)定整個(gè)體系，使本發(fā)明實(shí)施例所提供的吸 收劑形成類似墨汁的穩(wěn)定懸浮體系，這有助于對甲烷的快速溶解吸收。
[0026] 由此可見，本發(fā)明實(shí)施例不僅使用方便、成本低廉，而且能夠大幅提高對甲烷的溶 解度，從而能夠高效快速地降低空氣中的瓦斯?jié)舛龋虼吮景l(fā)明實(shí)施例所提供的這一降低 甲烷濃度的吸收劑可用于抑制礦井工作面瓦斯氣體爆炸，從而增強(qiáng)煤礦的安全性。
[0027] 為了更加清晰地展現(xiàn)出本發(fā)明所提供的技術(shù)方案及所產(chǎn)生的技術(shù)效果，下面以幾 個(gè)具體實(shí)施例對本發(fā)明所提供的降低甲烷濃度的吸收劑進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028] 實(shí)例 1
[0029] 采用現(xiàn)有技術(shù)中的十二烷基硫酸鈉（SDS)、十二烷基本磺酸鈉（SDBS)、油酸鈉、月旨 肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽（AEC)、月桂醇醚磷酸酯鉀（MAEPK)這五種單一的表面活性劑進(jìn)行 甲烷吸收實(shí)驗(yàn)，并分別測得表面活性劑的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%、10%、15%、20%時(shí)所吸收甲 烷的體積分?jǐn)?shù)。該實(shí)例1的具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以如下表1所示：
[0030] 表 1 :
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低甲烷濃度的吸收劑，其特征在于，該吸收劑是由植物油、陰離子表面活性 劑、十甲基環(huán)五硅氧烷、活性炭與水混合后形成的有機(jī)有序組合體混合物；上述各材料按重 量百分比計(jì)滿足如下條件： 0. 30%彡植物油的用量彡1. 80%， 5%彡陰離子表面活性劑的用量< 15%， 0% <十甲基環(huán)五硅氧烷的用量< 4%， 0%〈活性炭的用量< 〇. 1%， 余量為水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低甲烷濃度的吸收劑，其特征在于，所述的活性炭為粒度 在20nm?60nm之間的活性炭粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低甲烷濃度的吸收劑，其特征在于，所述的植物油為蓖 麻油、棉籽油或橄欖油中的任意一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低甲烷濃度的吸收劑，其特征在于，所述的陰離子表面 活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基本磺酸鈉或脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽中的任意一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低甲烷濃度的吸收劑，該吸收劑是由植物油、陰離子表面活性劑、十甲基環(huán)五硅氧烷、活性炭與水混合后形成的有機(jī)有序組合體混合物；上述各材料按重量百分比計(jì)滿足如下條件：0.30％≤植物油的用量≤1.80％，5％≤陰離子表面活性劑的用量≤15％，0％＜十甲基環(huán)五硅氧烷的用量≤4％，0％＜活性炭的用量≤0.1％，余量為水。本發(fā)明實(shí)施例不僅使用方便、成本低廉，而且能大幅提高對甲烷的溶解度，從而能夠高效快速地降低空氣中的瓦斯?jié)舛龋鰪?qiáng)了煤礦生產(chǎn)的安全性。
【IPC分類】B01D53-14
【公開號】CN104548878
【申請?zhí)枴緾N201510024361
【發(fā)明人】張?jiān)鲋? 張超杰, 邢蕊峰
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月16日