[发明专利]一种瓦斯吸附剂及其制备方法

说明书

本发明属于煤矿安全生产技术领域，公开了一种瓦斯吸附剂及其制备方法。包括如下步骤：将浸泡过纳米催化剂的微孔金属基底在惰性气体保护的气氛下，以3℃/min速度升温至300℃后，保温2h，再通入含碳化合物；以10℃/min升温至600℃后，保温1h；以25℃/min升温至1000℃后，立即以10℃/min降温至室温，得到多孔石墨烯；将多孔石墨烯与碳纳米管混合均匀后，机械融合，得到多维孔洞结构的石墨烯复合物；将此复合物浸入表面活性剂中，置于减压，温度为35℃下，保持2h后，得到多维孔洞结构的石墨烯复合吸附剂。本申请的瓦斯吸附剂吸附量大，吸附速率快，且制备方法简单，易于工业化。

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，特别涉及一种瓦斯吸附剂及其制备方法。

背景技术

瓦斯，主要以甲烷(CH₄)为主，还有少量的乙烷(C₂H₆)和丙烷(C₃H₈)等轻烃与空气的混合物，是宝贵的能源资源。我国高瓦斯矿井多，煤矿瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患。近年来，煤矿重特大瓦斯爆炸事故时有发生，给人民群众生命财产造成了重大损失。瓦斯爆炸浓度区间为5％-15％，预防瓦斯爆炸直接且有效的方法是矿井通风排空或进行瓦斯抽放等，但是现有的这些预防方法所需时间周期长，投资大。

此外，瓦斯中的甲烷CH₄具有破坏地球臭氧层的作用，对气候的温室效应是CO₂的20多倍，而当瓦斯中的CH₄富集到80％以上，可以作为化工原料或高效燃料，煤矿瓦斯气直接排放将造成严重的环境污染和资源浪费。

因此如何快速、高效的降低矿井中的瓦斯浓度及充分利用瓦斯中的主要成分甲烷，对进一步加大煤矿开采力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾难，充分利用能源资源，有效保护生态环境至关重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有降低矿井中瓦斯浓度方面存在的上述问题，提供一种能够用于快速吸附矿井中瓦斯的吸附剂以及制备方法。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一种瓦斯吸附剂，所述瓦斯吸附剂为吸附有表面活性剂的多维孔洞结构的石墨烯复合物，所述多维孔洞结构的石墨烯复合物的比表面为1000m²/g～2000m²/g，孔隙率为70％～90％。

进一步的，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、卤代烃氯仿、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、烷基葡糖苷APG、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种或几种。

上述的瓦斯吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)多孔石墨烯的制备：

采用激光法向金属基底上均匀打孔，得到微孔金属基底；

将微孔金属基底浸泡于纳米催化剂的溶液中2h～3h后取出，置于旋转炉中；

惰性气体保护的气氛下，以1℃/min～5℃/min的速度将旋转炉升温至290℃～310℃后，保温0.5h～3h，保温结束后再通入含碳化合物；

再以5℃/min～15℃/min的速度将旋转炉升温至590℃～610℃后，保温0.5h～1h；

最后，以20℃/min～30℃/min的速度将旋转炉升温至980℃～1100℃后，立即以9℃/min～11℃/min的速度降温至室温，得到多孔石墨烯，待用；

(2)多维孔洞结构的石墨烯复合物的制备：

将多孔石墨烯与碳纳米管混合均匀后，机械融合1h～1.5h，得到多维孔洞结构的石墨烯复合物，待用；

(3)多维孔洞结构的石墨烯复合吸附剂的制备：