CN101569822B - 一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂。属于矿井有害气体吸收材料。该吸收剂为由下述材料混合后形成的液态有机有序组合体溶液，各材料按重量百分比计为：蓖麻油1～6％、表面活性剂8～19％和余量为水。该吸收剂中蓖麻油增溶进表面活性剂胶束，使表面活性剂胶束的体积增大，整个液态体系形成有序有机组合体，有机有序组合体提供了有机微环境，这种微环境可增溶甲烷，使甲烷包裹在有机微环境中，喷洒在矿井的工作面达到吸收浓度超标的瓦斯，消除引发爆炸的安全隐患的目的。
Description
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
瓦斯防治研究主要有瓦斯抽放技术、矿井通风、瓦斯爆炸控制抑制材料、固化防止瓦斯突出技术、气体水合治理瓦斯技术、煤层注水防治瓦斯技术及微生物治理瓦斯技术等。上述防止和治理瓦斯的方法可以起到预防瓦斯积聚和瓦斯突出的作用，但具有一定时间延迟性。当监控到瓦斯浓度超标时只能停止生产，加强井下通风来降低瓦斯浓度。瓦斯吸收材料可以快速吸收瓦斯，降低瓦斯浓度，减少矿井工作面因瓦斯浓度超标而引起的突发爆炸事件。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降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，可喷洒在工作面、巷道等的空气中，通过吸收瓦斯直接降低空气中瓦斯浓度，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降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，该吸收剂为由下述材料混合后形成的有机有序组合体溶液，各材料按重量百分比计为：
蓖麻油 1～6％
表面活性剂 8～19％
余量为水。
所述表面活性剂包括：十二烷基硫酸钠、油酸钠、烷基酚聚氧乙烯、吐温80、蓖麻油聚氧乙烯醚中的任一种。
所述吸收剂中蓖麻油的用量按重量百分比计为3％，所述表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量按重量百分比计为17％。
所述吸收剂中蓖麻油用量按重量百分比计为2.65％，所述表面活性剂采用油酸钠，其用量按重量百分比计为8.85％。
所述吸收剂中蓖麻油用量按重量百分比计为2％，所述表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚或吐温80中的任一种，其用量按重量百分比计为18％。
所述吸收剂中蓖麻油用量按重量百分比计为4％，所述表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚，其用量按重量百分比计为16％。
所述表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，表面活性剂的用量按重量百分比计为14～19％。
所述表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚或吐温80中的任一种，表面活性剂的用量按重量百分比计为14～19％，所述蓖麻油的用量按重量百分比计≤2％。
所述表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚，表面活性剂的用量按重量百分比计为14～19％，所述蓖麻油的用量按重量百分比计≤4％。
所述表面活性剂采用油酸钠，表面活性剂的用量按重量百分比计为8～10％，所述蓖麻油的用量按重量百分比计≤3％。
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蓖麻油、表面活性剂与水按一定配比组成，其中蓖麻油增溶进表面活性剂胶束，使表面活性剂胶束的体积增大，整个液态体系形成有序有机组合体，从而增大对甲烷的吸收作用。有序有机组合体亲水基团朝向水相，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，降低瓦斯浓度，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2为本发明实施例的实施例二中的气相色谱图1；
图3为本发明实施例的实施例二中的气相色谱图2；
图4为本发明实施例的实施例二中的气相色谱图3；
图5为本发明实施例的实施例三中的气相色谱图1；
图6为本发明实施例的实施例三中的气相色谱图2；
图7为本发明实施例的实施例三中的气相色谱图3；
图8为本发明实施例的实施例四中的气相色谱图1；
图9为本发明实施例的实施例四中的气相色谱图2；
图10为本发明实施例的实施例四中的气相色谱图3；
图11为本发明实施例的实施例五中的气相色谱图1；
图12为本发明实施例的实施例五中的气相色谱图2；
图13为本发明实施例的实施例五中的气相色谱图3；
图14为本发明实施例的实施例六中的气相色谱图1；
图15为本发明实施例的实施例六中的气相色谱图2；
图16为本发明实施例的实施例六中的气相色谱图3。
具体实施方式
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中的瓦斯吸收剂由蓖麻油、表面活性剂与水按一定配比组成，其中蓖麻油增溶进表面活性剂胶束，使表面活性剂胶束的体积增大，整个液态体系形成有序有机组合体，从而增大对甲烷的吸收作用。有序有机组合体亲水基团朝向水相，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，减少矿井工作面因瓦斯浓度超标而引起的突发爆炸事件，消除爆炸隐患，保证了矿井作业的安全。
为更好的理解，下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
本实施例提供一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，用于喷洒到矿井的工作面，吸收浓度超标的瓦斯气体，该瓦斯吸收剂由蓖麻油、表面活性剂和水按一定配比混合后形成液态有机组合体溶液，各材料按重量百分比计，其中蓖麻油的用量按重量百分比为1～6％，表面活性剂的用量按重量百分比为8～19％，其余的成分为水。其中，表面活性剂包括：十二烷基硫酸钠、油酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)、吐温80、蓖麻油聚氧乙烯醚(FL-20)中的任一种。
上述吸收剂中当表面活性剂采用十二烷基硫酸钠时，其用量按重量百分比计为14～19％。
当上述吸收剂中的表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)或吐温80中的任一种时，其用量按重量百分比计为14～19％，而蓖麻油的用量按重量百分比计≤2％。
当上述吸收剂中的表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-20)时，其用量按重量百分比计为14～19％，而蓖麻油的用量按重量百分比计≤4％。
当上述吸收剂中的表面活性剂采用油酸钠时，其用量按重量百分比计为8～10％，而蓖麻油的用量按重量百分比计≤3％。
下面结合具体的实施过程及应用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，对本发明实施例的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
本实施例提供的降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由蓖麻油、表面活性剂和水混合而成，混合后组成有机有序组合体溶液，其中，蓖麻油的用量按重量百分比计为3％，表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量按重量百分比计为17％。
本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当蓖麻油的用量按重量百分比计为3％时(即蓖麻油在该吸收剂中的浓度为3％时)，且作为表面活性剂的十二烷基硫酸钠的用量按重量百分比计为17％时(即十二烷基硫酸钠在吸收剂中的浓度为17％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2-4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各气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为59455)，参照图1的标准曲线，可确定本实施例中的瓦斯吸收剂对瓦斯的主要成份甲烷的吸收体积比达到了12.65％。
实施例三
本实施例提供的降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由蓖麻油、表面活性剂和水混合而成，混合后组成有机有序组合体溶液，其中，蓖麻油的用量按重量百分比计为2.65％，表面活性剂采用油酸钠，其用量按重量百分比计为8.85％。
本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当蓖麻油的用量按重量百分比计为2.65％时(即蓖麻油在该吸收剂中的浓度为2.65％时)，且作为表面活性剂的油酸钠的用量按重量百分比计为8.85％时(即油酸钠在吸收剂中的浓度为8.85％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5-7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各气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为73693)，参照图1的标准曲线，可确定本实施例中的瓦斯吸收剂对瓦斯的主要成份甲烷的吸收体积比达到了15.57％。
实施例四
本实施例提供的降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由蓖麻油、表面活性剂和水混合而成，混合后组成有机有序组合体溶液，其中，蓖麻油的用量按重量百分比计为2％，表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚(曲拉通x-100)，其用量按重量百分比计为18％。
本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当蓖麻油的用量按重量百分比计为2％时(即蓖麻油在该吸收剂中的浓度为2％时)，且作为表面活性剂的曲拉通x-100的用量按重量百分比计为18％时(即曲拉通x-100在吸收剂中的浓度为18％时)，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8-10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各气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为29839)，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6.47％。
实施例五
本实施例提供的降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由蓖麻油、表面活性剂和水混合而成，混合后组成有机有序组合体溶液，其中，蓖麻油的用量按重量百分比计为2％，表面活性剂采用吐温80，其用量按重量百分比计为18％。
本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当蓖麻油的用量按重量百分比计为2％时(即蓖麻油在该吸收剂中的浓度为2％时)，且作为表面活性剂的吐温80的用量按重量百分比计为18％时(即吐温80在吸收剂中的浓度为18％时)，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11-13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25952)，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5.76％。
实施例六
本实施例提供的降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，具体由蓖麻油、表面活性剂和水混合而成，混合后组成有机组合体溶液，其中，蓖麻油的用量按重量百分比计为4％，表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚(EL-20)，其用量按重量百分比计为16％。
本实施例中的瓦斯吸收剂，经试验当蓖麻油的用量按重量百分比计为4％时(即蓖麻油在该吸收剂中的浓度为4％时)，且作为表面活性剂的EL-20的用量按重量百分比计为16％时(即EL-20在吸收剂中的浓度为16％时)，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14-16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各气相色谱图(根据三次顶空萃取分析计算的峰面积为32455)，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7.1％。
配制方法：首先将表面活性剂溶于配方的水中形成表面活性剂溶液，而后将表面活性剂溶液加入到蓖麻油中，最后经超生波分散使混合液体混合均匀，得到瓦斯吸收剂。
下面通过不同的实验数据，说明本发明实施例的含有不同浓度的蓖麻油和表面活性剂的吸收剂对瓦斯中主要成分甲烷的吸收情况。
通过调整蓖麻油与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不同配比蓖麻油与十二烷基硫酸钠的吸收效果对比表(蓖麻油与十二烷基硫酸钠总重量比为20％)
表2不同配比蓖麻油与油酸钠的吸收效果对比表
| 蓖麻油重量比％ | 油酸钠重量比％ | 甲烷体积分数％ |
| 2.65 | 8.85 | 15.57 |
| 1.78 | 8.93 | 12.38 |
| 2.22 | 8.89 | 13.2 |
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，本发明实施方式中的瓦斯吸收剂由蓖麻油、表面活性剂与水按一定配比组成，其中蓖麻油增溶进表面活性剂胶束，使表面活性剂胶束的体积增大，整个液态体系形成有序有机组合体，从而增大对甲烷的吸收作用。有序有机组合体亲水基团朝向水相，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。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较低，且吸收机理明确，可以通过调节各组分含量控制吸收效果。
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 (9)
1.一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，该吸收剂为由下述材料混合后形成的有机有序组合体溶液，各材料按重量百分比计为：
蓖麻油 1～6％
表面活性剂 8～19％
余量为水；
所述表面活性剂为：十二烷基硫酸钠、油酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、吐温80、蓖麻油聚氧乙烯醚中的任一种。
2.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中蓖麻油的用量按重量百分比计为3％，所述表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，其用量按重量百分比计为17％。
3.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中蓖麻油用量按重量百分比计为2.65％，所述表面活性剂采用油酸钠，其用量按重量百分比计为8.85％。
4.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中蓖麻油用量按重量百分比计为2％，所述表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚或吐温80中的任一种，其用量按重量百分比计为18％。
5.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述吸收剂中蓖麻油用量按重量百分比计为4％，所述表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚，其用量按重量百分比计为16％。
6.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，表面活性剂的用量按重量百分比计为14～19％。
7.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚或吐温80中的任一种，表面活性剂的用量按重量百分比计为14～19％，所述蓖麻油的用量按重量百分比计1～2％。
8.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述表面活性剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚，表面活性剂的用量按重量百分比计为14～19％，所述蓖麻油的用量按重量百分比计1～4％。
9.根据权利要求1所述的一种降低瓦斯浓度的瓦斯吸收剂，其特征在于，所述表面活性剂采用油酸钠，表面活性剂的用量按重量百分比计为8～10％，所述蓖麻油的用量按重量百分比计1～3％。
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