CN101569821A

CN101569821A - 一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂

Info

Publication number: CN101569821A
Application number: CNA2009100859508A
Authority: CN
Inventors: 张增志; 谷娜
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2009-05-31
Filing date: 2009-05-31
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2029-05-31
Also published as: CN101569821B

Abstract

本发明实施例提供了一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂。属于矿井有害气体吸收材料。该吸收剂是由下述材料混合后形成的液态胶束溶液，各材料为：离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水，其中的离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的总重量占吸收剂总重量的10－20％，其余为水。该吸收剂中，将离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水按特定重量比例混合后组成混合胶束溶液，其中混合胶束提供了非极性微环境，这种微环境可作为有机化合物的分配介质，大大提高了有机化合物(包括甲烷)的溶解度。抑制矿井工作面瓦斯气体爆炸，增强煤矿安全性。

Description

一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂

技术领域

本发明涉及煤矿安全生产保障用的有害气体吸收材料，尤其涉及一种能有效吸收瓦斯降低空气中瓦斯浓度的瓦斯吸收剂。

背景技术

目前在矿井下主要应用通风装置和瓦斯检测装置来预防瓦斯事故的发生，通过控制矿井区域的瓦斯浓度，使其远低于瓦斯爆炸极限。另外还可采用在矿井下安装瓦斯爆炸阻爆和隔爆装置来抑制爆炸的发展。在可能发生爆炸区域设置水槽棚和岩粉棚，当瓦斯爆炸冲击波经过时，其被爆炸波掀翻，棚中的水和惰性岩粉吸收爆炸能量，达到抑爆和阻爆的目的。瓦斯爆炸阻爆和隔爆措施是在爆炸发生后，被动释放抑爆材料，来抑制瓦斯爆炸的发展。瓦斯吸收材料是煤矿高瓦斯巷道的瓦斯治理的一种新方法。该材料能够主动吸收瓦斯，将现场工作环境的瓦斯浓度控制在安全范围之内，可根据煤矿生产的不同情况，作为预防瓦斯事故的产品，降低井下瓦斯浓度，保障煤矿安全。中国专利031262961.1公开了一种预防瓦斯爆炸的液体，将多种制冷剂和灭火剂混合后装入压力容器中使用，可以将液体喷洒在工作面上，降低井下温度和瓦斯气浓度。中国专利0410012425.0公开了一种吸收瓦斯的液体，由磷酸三(2，3-二氯丙酯)、氢氟酸、次氯酸钠、四氯化碳等的水溶液组成，放到容器中，通过加热使其挥发到矿井中，用于在平时煤矿中低浓度瓦斯气进行治理，以控制煤矿瓦斯气浓度，减少爆炸危险。以上两个专利多使用一些制冷剂和灭火剂，主要起到降温灭火的作用，且配方中含有一些毒性较大的物质及腐蚀性物质。中国专利0510105675.3公开了一种瓦斯降尘阻化剂，由阻燃剂和多种表面活性剂混合配制而成，将其喷雾在空气中，吸收瓦斯气体，降低工作面瓦斯浓度。此配方中含有多种成分，配制方法较为复杂。

因此，如何提供一种配方简单，配方中材料毒性低，且使用方便，具有较好吸收效果、可以有效降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，是个需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，可喷洒在空气中吸收瓦斯直接降低空气中瓦斯含量来解决瓦斯超浓度，使空气中瓦斯的浓度降低到安全范围，消除因瓦斯浓度超限存在的潜在瓦斯爆炸的危险。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，该吸收剂是由下述各材料混合后形成的液态胶束溶液，包括：离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水，其中离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的总重量占吸收剂总重量的10～20％，其余为水。

所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、吐温80、蓖麻油聚氧乙烯醚中的任一种。

所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量在吸收剂中按重量百分比计为5％，非离子表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚，其用量在吸收剂中按重量百分比计为15％。

所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量在吸收剂中按重量百分比计为15％，非离子型表面活性剂采用吐温80，其用量在吸收剂中按重量百分比计为5％。

所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量在吸收剂中按重量百分比计为15％，非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚，其用量在吸收剂中按重量百分比计为5％。

所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚时，十二烷基硫酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚在吸收剂中的重量比优选为1∶3。

所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用吐温80时，十二烷基硫酸钠与吐温80在吸收剂中的重量比优选为3∶1。

所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚时，十二烷基硫酸钠与蓖麻油聚氧乙烯醚在吸收剂中的重量比优选为3∶1。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例中的瓦斯吸收剂由离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂与水按一定配比组成，其中非离子表面活性剂插入到十二烷基硫酸钠胶束中，使原来的十二烷基硫酸钠的极性头基间的电性斥力减弱，从而导致了混合胶束的生成。混合胶束其亲水基团朝向水相，与水接触，而疏水部分则互相聚集形成有机微环境，这种微环境可作为有机化合物的分配介质，大大提高了有机化合物(包括甲烷)的溶解度，因此当将该吸收剂喷洒到空气中时，可快速有效吸收空气中浓度超标的瓦斯，消除爆炸隐患，保证了矿井作业的安全。

附图说明

图1为本发明实施例的气相色谱分析标准曲线；

图2a为本发明实施例的实施例二中的气相色谱图a；

图2b为本发明实施例的实施例二中的气相色谱图b；

图2c为本发明实施例的实施例二中的气相色谱图c；

图3a为本发明实施例的实施例三中的气相色谱图a；

图3b为本发明实施例的实施例三中的气相色谱图b；

图3c为本发明实施例的实施例三中的气相色谱图c；

图4a为本发明实施例的实施例四中的气相色谱图a；

图4b为本发明实施例的实施例四中的气相色谱图b；

图4c为本发明实施例的实施例四中的气相色谱图c。

具体实施方式

本发明实施方式提供一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，该吸收剂是由离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水混合后组成的混合胶束溶液，其中的离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的总重量占吸收剂总重量的10～20％，其余为水。其中非离子表面活性剂插入到十二烷基硫酸钠胶束中，使原来的十二烷基硫酸钠的极性头基间的电性斥力减弱，从而导致了混合胶束的生成。混合胶束其亲水基团朝向水相，与水接触，而疏水部分则互相聚集形成有机微环境，这种微环境可作为有机化合物的分配介质，大大提高了有机化合物(包括甲烷)的溶解度，因此当将该吸收剂喷洒到空气中时，可快速有效吸收空气中浓度超标的瓦斯，消除爆炸隐患，保证了矿井作业的安全。

为便于理解，下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，该吸收剂是由离子型表面活性剂、非离子表面活性剂和水混合后组成的液态混合胶束溶液，按重量百分比计，其中的离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的总重量占吸收剂总重量的10～20％，其余为水。其中，离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)、吐温80、蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-20)中的任一种。

上述吸收剂中，当离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)时，十二烷基硫酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)在吸收剂中的重量比优选为1∶3。

上述吸收剂中，当离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用吐温80时，十二烷基硫酸钠与吐温80在吸收剂中的重量比优选为3∶1。

上述吸收剂中，当离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-20)时，十二烷基硫酸钠与蓖麻油聚氧乙烯醚在吸收剂中的重量比优选为3∶1。

配置方法：先将非离子型表面活性剂溶于定量的水中，而后将离子型表面活性剂加入到非离子表面活性剂溶液中，经超声波分散使混合胶束溶液分散均匀。

下面结合具体的实施过程及应用及对本发明实施例吸收剂吸收甲烷情况的分析进行详细说明，

首先说明的是下述各实施例中，对吸收剂吸收瓦斯的分析采用的是顶空气相色谱分析，该方法对吸收剂吸收甲烷后得到的吸收液进行多次顶空萃取气相色谱分析后，可以计算出吸收液中甲烷完全释放时的总峰面积，以此峰面积为纵坐标，从图1所示的顶空气相色谱分析的标准曲线上找到其对应的甲烷体积分数，即可以确定吸收剂吸收甲烷的数据。

实施例二

本实施例提供的用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水混合而成，混合后组成混合胶束溶液，其中，离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量为5％，非离子型表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)，其用量为15％，其它成分为水。

本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当作为离子型表面活性剂的十二烷基硫酸钠在吸收剂中的浓度为5％时，且作为非离子型表面活性剂的曲拉通x-100在吸收剂中的浓度为15％时，组成的吸收剂吸收甲烷后得到的吸收液进行顶空气相色谱分析，图2a～图2c是吸收剂吸收甲烷后进行三次顶空萃取气相色谱分析后得到的气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为36116)，参照图1的标准曲线，可确定本实施例中的吸收剂对瓦斯的主要成份甲烷的吸收体积比达到了7.85％。

实施例三

本实施例提供的用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由离子型表面活性剂、两性表面活性剂和水混合而成，混合后组成液态混合胶束溶液，其中，离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠，其用量为15％，非离子型表面活性剂为吐温80，其用量为5％，其它成分为水。

本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当作为离子型表面活性剂的十二烷基硫酸钠在吸收剂中的浓度为15％时，且作为离子型表面活性剂的吐温80在吸收剂中的浓度为5％时，组成的吸收剂吸收甲烷后得到的吸收液进行顶空气相色谱分析，图3a～图3c是吸收剂吸收甲烷后进行三次顶空萃取气相色谱分析后得到的气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为31434)，参照图1的标准曲线，可确定本实施例中的吸收剂对瓦斯的主要成份甲烷的吸收体积比达到了6.89％。

实施例四

本实施例提供的用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水混合而成，混合后组成混合胶束溶液，其中，离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量为15％，非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-20)，其用量为5％，其它成分为水。

本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当作为离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量为15％，非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-20)，其用量为5％，组成的瓦斯吸收剂吸收甲烷后得到的吸收液进行顶空气相色谱分析，图4a～图4c是吸收剂吸收甲烷后进行三次顶空萃取气相色谱分析后得到的气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为34711)，参照图1的标准曲线，可确定本实施例中的吸收剂对瓦斯的主要成份甲烷的吸收体积比达到了7.56％。

下面通过不同的实验数据，说明含有不同浓度的离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的吸收剂对瓦斯中主要成分甲烷的吸收情况。

通过调整十二烷基硫酸钠与非离子型表面活性剂的质量比可以配制不同浓度的瓦斯吸收剂，经雾化喷射吸收甲烷后，通过顶空气相色谱分析，得到甲烷吸收体积分数，其中体积分数越大，吸收效果越好，具体见表1。

表1表面活性剂重量比为20％时不同配比十二烷基硫酸钠与非离子表面活性剂的吸收效果对比表

从上述实验数据表1中，可以看出离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂复配后产生协同增效作用，对甲烷的吸收效果大多好于其单独使用时。当十二烷基硫酸钠与不同种类非离子表面活性剂复配时，达到最佳吸收效果的配比不同。通过调节离子型表面活性剂和非离子表面活性剂的不同配比，可达到对瓦斯的最佳吸收效果。将该吸收剂喷洒到含有瓦斯的空气中，材料中的混合胶束可吸收瓦斯的主要成分甲烷，达到降低瓦斯浓度的目的。

本发明实施例中的瓦斯吸收剂的使用方法是：将该吸收剂设置在雾化喷射装置内，当矿井内瓦斯浓度超过安全范围时，通过浓度检测触发器启动雾化喷射装置将该水基瓦斯吸收剂，在短时间内喷入瓦斯浓度超限的空间，主动吸收瓦斯，降低瓦斯浓度，尽可能消除潜在的瓦斯爆炸危险，保证了矿井作业的安全。

在矿井安全领域中，常将减少瓦斯爆炸范围采用的抑爆和隔爆技术与治理瓦斯的方法相结合，这样才可以达到有效综合治理瓦斯的目的。隔爆抑爆装置或技术需要与具有抑爆效果的材料配合使用才能发挥其抑爆效果，本发明实施例中的瓦斯吸收剂可以作为抑爆材料使用，当瓦斯浓度超过安全范围时，触发隔爆装置，释放出作为抑爆材料的瓦斯吸收剂，降低瓦斯的浓度，减少爆炸的危险和强度。

综上所述，本发明实施例中用离子型表面活性剂、非离子表面活性剂与水按特定重量比例组成吸收剂，其组成简单，制备方便，其中的离子型表面活性剂与非离子表面活性剂形成混合胶束，其亲水基团朝向水相，与水接触，而疏水部分则互相聚集形成有机微环境，这种微环境可作为有机化合物的分配介质，大大提高了有机化合物(包括甲烷)的溶解度，由于矿井内的瓦斯中的主要成份是甲烷，因此当将该吸收剂喷洒到空气中时，可在有效时间内降低工作面的瓦斯浓度和粉尘浓度，抑制瓦斯气体爆炸，增强煤矿安全性。本发明实施例中的瓦斯吸收剂配制方法较为简单，吸收剂主要成分毒性低，且吸收机理明确，可以通过调节各组分配比控制吸收效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，也不因各实施例的先后次序对本发明造成任何限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1、一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，该吸收剂是由下述各材料混合后形成的液态胶束溶液，包括：离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和水，其中离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的总重量占吸收剂总重量的10～20％，其余为水。

2、根据权利要求1所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

3、根据权利要求1所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、吐温80、蓖麻油聚氧乙烯醚中的任一种。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量在吸收剂中按重量百分比计为5％，非离子表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚，其用量在吸收剂中按重量百分比计为15％。

5、根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量在吸收剂中按重量百分比计为15％，非离子型表面活性剂采用吐温80，其用量在吸收剂中按重量百分比计为5％。

6、根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量在吸收剂中按重量百分比计为15％，非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚，其用量在吸收剂中按重量百分比计为5％。

7、根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚时，十二烷基硫酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚在吸收剂中的重量比优选为1∶3。

8、根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用吐温80时，十二烷基硫酸钠与吐温80在吸收剂中的重量比优选为3∶1。

9、根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中的离子型表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，且非离子型表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚时，十二烷基硫酸钠与蓖麻油聚氧乙烯醚在吸收剂中的重量比优选为3∶1。