一种降低甲烷浓度的吸收剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤矿生产中有害气体吸收领域，尤其涉及一种降低甲烷浓度的吸收 剂。
【背景技术】
[0002] 瓦斯是在煤体中以游离状态和吸着状态存在的气体，其主要成分是甲烷，它难溶 于水，不能维持呼吸，而且在达到一定浓度时，会使人因缺氧而窒息，还可能引发剧烈燃烧 或爆炸，因此在煤矿生产中需要对瓦斯浓度进行严密监控，当瓦斯浓度超标时只能停止生 产，并采用加强井下通风或利用瓦斯吸收材料快速吸收等手段来降低瓦斯浓度。
[0003] 在现有技术中，瓦斯吸收材料主要有单一的表面活性剂、表面活性剂与植物油复 配的吸收剂等，但现有这几种瓦斯吸收材料对瓦斯的吸收效果还比较低，很难实现快速高 效降低瓦斯浓度。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种降低甲烷浓度的吸收剂，不 仅使用方便、成本低廉，而且能够大幅提高对甲烷的溶解度，从而能够高效快速地降低空气 中的瓦斯浓度，增强了煤矿生产的安全性。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种降低甲烷浓度的吸收剂，该吸收剂是由植物油、阴离子表面活性剂、十甲基环 五硅氧烷、活性炭与水混合后形成的有机有序组合体混合物；上述各材料按重量百分比计 满足如下条件：〇. 30%彡植物油的用量彡1.80%，5%彡阴离子表面活性剂的用量彡15%， 0% <十甲基环五娃氧烧的用量< 4%，0% <活性炭的用量< 0. 1%，余量为水。
[0007] 优选地，所述的活性炭为粒度在20nm?60nm之间的活性炭粉。
[0008] 优选地，所述的植物油为蓖麻油、棉籽油或橄榄油中的任意一种。
[0009] 优选地，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠或脂肪 醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的任意一种。
[0010] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的降低甲烷浓度的 吸收剂采用了固相的活性炭与液相的十甲基环五硅氧烷、植物油、阴离子表面活性剂复配 的形式，通过将十甲基环五硅氧烷和活性炭增溶进表面活性剂与植物油复配的吸收剂胶束 中来提升对甲烷的溶解度，而且未进入胶束的十甲基环五硅氧烷和活性炭也可以吸收甲 烷，从而使整个混合液形成了一个稳定的有机微环境体系，大大提高了对甲烷的溶解度。十 甲基环五硅氧烷的加入不仅可以增大胶束的粒径，提高对甲烷的溶解度，而且可以增加活 性炭的悬浮量。活性炭的加入不仅增加了对甲烷的溶解度，而且可以稳定整个体系，使本 发明实施例所提供的吸收剂形成类似墨汁的稳定悬浮体系，这有助于对甲烷的快速溶解吸 收。可见，本发明实施例不仅使用方便、成本低廉，而且能够大幅提高对甲烷的溶解度，从而 能够高效快速地降低空气中的瓦斯浓度，因此该吸收剂可用于抑制矿井工作面瓦斯气体爆 炸，从而增强煤矿的安全性。
【附图说明】
[0011] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0012] 图1为本发明提供的降低甲烷浓度吸收剂的吸收机理示意图一。
[0013] 图2为本发明提供的降低甲烷浓度吸收剂的吸收机理示意图二。
[0014] 图3为本发明提供的降低甲烷浓度吸收剂的吸收机理示意图三。
[0015] 图4为本发明提供的十二烷基硫酸钠与蓖麻油复配吸收剂的激光光散射粒度图。
[0016] 图5为本发明提供的十二烷基硫酸钠、蓖麻油与十甲基环五硅氧烷复配吸收剂的 激光光散射粒度图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0018] 下面对本发明实施例所提供的降低甲烷浓度的吸收剂进行详细描述。
[0019] 一种降低甲烷浓度的吸收剂，可用于矿井瓦斯有害气体的吸收材料。该吸收剂是 由植物油、阴离子表面活性剂、十甲基环五硅氧烷、活性炭与水混合后形成的有机有序组合 体混合物；上述各材料按重量百分比计满足如下条件：〇. 植物油的用量< 1. 80%， 阴离子表面活性剂的用量< 15%，0% <十甲基环五娃氧烧的用量< 4%，0% <活性 炭的用量< 〇. 1%，余量为水。
[0020] 其中，所述的植物油最好为蓖麻油、棉籽油或橄榄油中的任意一种。所述的阴离子 表面活性剂最好为十>烧基硫酸纳（SDS)、+>烧基本横酸纳（SDBS)或脂肪醇聚氧乙條酿 羧酸盐（AEC)中的至任意一种。所述的活性炭为粒度在20?60nm之间的活性炭粉。
[0021] 具体地，该降低甲烷浓度的吸收剂可以采用如下步骤进行配制：
[0022] (1)步骤一，阴离子表面活性剂与植物油复配溶液的制备：使用分析天平称取定 量表面活性剂于烧杯中，加入适量去离子水，利用数控超声波仪搅拌10分钟，待粉末完全 溶解，溶液呈无色透明状，再使用量筒加入一定比例的植物油（该植物油可以为蓖麻油，橄 榄油、棉籽油或薄荷油），利用数控超声波仪搅拌30分钟，观察溶液为半透明微乳液状，且 无分层现象，表面有均匀小气泡，静置24小时至溶液澄清，即得到阴离子表面活性剂与植 物油复配溶液。
[0023] (2)步骤二，加入十甲基环五硅氧烷和活性炭的制备：使用分析天平称取定量十 甲基环五硅氧烷于烧杯，利用数控超声波仪搅拌溶解于去离子水中，再与阴离子表面活性 剂与植物油复配溶液进行超声波搅拌混合，静置备用；称取一定量的活性炭加入复配溶液 中，超声搅拌，使活性炭均匀分散在复配体系中，不出现沉淀，即可制得本发明实施例所提 供的降低甲烷浓度的吸收剂。
[0024] 进一步地，本发明实施例所提供的降低甲烷浓度的吸收剂，其吸收甲烷的机理如 下：如图1、图2和图3所示，该吸收剂在吸收甲烷的过程中会形成图中所示的几种胶束形 态，由图中可以看出，大部分甲烷被包裹在由植物油、阴离子表面活性剂、十甲基环五硅氧 烷构成的胶束中，活性炭均匀悬浮在体系中，起到稳定作用，小部分甲烷可以通过未进入胶 束中十甲基环五硅氧烷和活性炭进行吸收。也就是说，该吸收剂可以通过将十甲基环五硅 氧烷和活性炭增溶进表面活性剂与植物油复配的吸收剂胶束中来提升对甲烷的溶解度，而 且未进入胶束的十甲基环五硅氧烷和活性炭也可以吸收甲烷，从而使整个混合液形成了一 个稳定的有机微环境体系，大大提高了对甲烷的溶解度。
[0025] 与现有技术中表面活性剂与植物油复配的吸收剂相比，现有的水基吸收剂对甲烷 的吸收量有限，而本发明的吸收剂采用了固相的活性炭与液相的十甲基环五硅氧烷、植物 油、阴离子表面活性剂复配的形式，不仅提高了活性炭吸收甲烷的量，而且提高了整体复配 体系对甲烷的吸收量。十甲基环五硅氧烷与甲烷具有相似相容性，十甲基环五硅氧烷的加 入不仅可以增大胶束的粒径，提高对甲烷的溶解度，而且可以增加活性炭的悬浮量。活性炭 的加入不仅增加了对甲烷的溶解度，而且可以稳定整个体系，使本发明实施例所提供的吸 收剂形成类似墨汁的稳定悬浮体系，这有助于对甲烷的快速溶解吸收。
[0026] 由此可见，本发明实施例不仅使用方便、成本低廉，而且能够大幅提高对甲烷的溶 解度，从而能够高效快速地降低空气中的瓦斯浓度，因此本发明实施例所提供的这一降低 甲烷浓度的吸收剂可用于抑制矿井工作面瓦斯气体爆炸，从而增强煤矿的安全性。
[0027] 为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以几 个具体实施例对本发明所提供的降低甲烷浓度的吸收剂进行详细描述。
[0028] 实例 1
[0029] 采用现有技术中的十二烷基硫酸钠（SDS)、十二烷基本磺酸钠（SDBS)、油酸钠、月旨 肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐（AEC)、月桂醇醚磷酸酯钾（MAEPK)这五种单一的表面活性剂进行 甲烷吸收实验，并分别测得表面活性剂的溶质质量分数在5%、10%、15%、20%时所吸收甲 烷的体积分数。该实例1的具体实验结果可以如下表1所示：
[0030] 表 1 :
[0031]
【主权项】
1. 一种降低甲烷浓度的吸收剂，其特征在于，该吸收剂是由植物油、阴离子表面活性 剂、十甲基环五硅氧烷、活性炭与水混合后形成的有机有序组合体混合物；上述各材料按重 量百分比计满足如下条件： 0. 30%彡植物油的用量彡1. 80%， 5%彡阴离子表面活性剂的用量< 15%， 0% <十甲基环五硅氧烷的用量< 4%， 0%〈活性炭的用量< 〇. 1%， 余量为水。
2. 根据权利要求1所述的降低甲烷浓度的吸收剂，其特征在于，所述的活性炭为粒度 在20nm?60nm之间的活性炭粉。
3. 根据权利要求1或2所述的降低甲烷浓度的吸收剂，其特征在于，所述的植物油为蓖 麻油、棉籽油或橄榄油中的任意一种。
4. 根据权利要求1或2所述的降低甲烷浓度的吸收剂，其特征在于，所述的阴离子表面 活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基本磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的任意一种。
【专利摘要】本发明公开了一种降低甲烷浓度的吸收剂，该吸收剂是由植物油、阴离子表面活性剂、十甲基环五硅氧烷、活性炭与水混合后形成的有机有序组合体混合物；上述各材料按重量百分比计满足如下条件：0.30％≤植物油的用量≤1.80％，5％≤阴离子表面活性剂的用量≤15％，0％＜十甲基环五硅氧烷的用量≤4％，0％＜活性炭的用量≤0.1％，余量为水。本发明实施例不仅使用方便、成本低廉，而且能大幅提高对甲烷的溶解度，从而能够高效快速地降低空气中的瓦斯浓度，增强了煤矿生产的安全性。
【IPC分类】B01D53-14
【公开号】CN104548878
【申请号】CN201510024361
【发明人】张增志, 张超杰, 邢蕊峰
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月16日