一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法

本发明涉及煤炭开采，具体涉及一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法。

背景技术：

1、在地下采煤过程中，煤炭开采工作面的瓦斯气体要释放到通风空气中，形成低浓度瓦斯气体，由于该气体的密度比空气小，因此在采掘区上隅角易形成瓦斯聚积区域，造成瓦斯气体爆炸的安全隐患。瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限，瓦斯爆炸界限为5％～16％。实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12％以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。矿井瓦斯是主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，其中含有大约20％的o2。

2、低浓度含氧瓦斯(甲烷体积分数<30％)存在燃爆风险，按煤矿安全规程要求，瓦斯浓度在25％以下不能贮存和输送，无法利用，不仅造成资源浪费，也严重污染环境，为此研发一种能够高效提纯瓦斯气体的方法是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法，本发明方法可提纯低浓度瓦斯气体、联产过硫酸铵、工艺流程简单。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法，包括以下步骤：

4、将低浓度瓦斯气体持续通入亚硫酸铵溶液中，进行氧化反应，得到硫酸铵溶液和脱除氧气的瓦斯气体；

5、对所述硫酸铵溶液进行电解，得到过硫酸铵。

6、优选的，以体积分数计，所述低浓度瓦斯气体的成分包括o215％～20％，甲烷15％～30％，n250％～70％。

7、优选的，所述亚硫酸铵溶液的浓度为0.1～1mol·l-1。

8、优选的，所述氧化反应在紫外光照射下进行；所述紫外光的波长为220～250nm。

9、优选的，所述氧化反应的温度为20～60℃；所述氧化反应的时间为100～180min；所述氧化反应的ph值为7～10；所述低浓度瓦斯气体的流量为200～600ml/min。

10、优选的，所述脱除氧气的瓦斯气体中瓦斯气体的体积分数为40％～48％。

11、优选的，得到硫酸铵溶液后，还包括对所述硫酸铵溶液进行提纯，将提纯后的硫酸铵溶液进行电解；

12、所述提纯的方法，包括以下步骤：

13、使用氨水调节所述硫酸铵溶液的ph值至8～9，静置后取上清液；

14、将所述上清液与活性炭混合，煮沸后降温至60℃，加入氨水调节ph值至9～10，进行蒸发结晶，得到硫酸铵晶体；

15、将所述硫酸铵晶体与水混合，得到提纯后的硫酸铵溶液。

16、优选的，所述电解的温度为10～20℃；所述电解的电流密度为5000～10000a·m-2；所述电解的通电量为50～70a·h。

17、优选的，所述电解的阳极为铂电极，阳极液体为所述硫酸铵溶液和nh4scn的混合液；阴极为石墨电极，阴极液体为硫酸溶液。

18、优选的，所述过硫酸铵应用于土壤修复或者地下水修复。

19、本发明提供了一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法，本发明不仅实现了低浓度瓦斯气体的提纯，并且达到了生产过硫酸铵的目的。本发明方法具有可提纯低浓度瓦斯气体、联产过硫酸铵、工艺流程简单等优点。本发明方法环境效益显著，具有较好的应用前景。

20、与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

21、本发明利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵，可有效降低低浓度瓦斯气体中氧气含量，提纯后的瓦斯气体可安全运输，用于发电等，解决了低浓度瓦斯气体难以利用的现状。

22、本发明通过利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵，利用低浓度瓦斯气体与亚硫酸铵反应生成硫酸铵，之后对硫酸铵进行电解可得到过硫酸铵，生成的过硫酸铵可以应用于受有机污染土壤修复以及地下水原位化学氧化修复中，具有良好的环境效益，应用前景较好。

技术特征：

1.一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以体积分数计，所述低浓度瓦斯气体的成分包括o215％～20％，甲烷15％～30％，n250％～70％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亚硫酸铵溶液的浓度为0.1～1mol·l-1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化反应在紫外光照射下进行；所述紫外光的波长为220～250nm。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为20～60℃；所述氧化反应的时间为100～180min；所述氧化反应的ph值为7～10；所述低浓度瓦斯气体的流量为200～600ml/min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱除氧气的瓦斯气体中瓦斯气体的体积分数为40％～48％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到硫酸铵溶液后，还包括对所述硫酸铵溶液进行提纯，将提纯后的硫酸铵溶液进行电解；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解的温度为10～20℃；所述电解的电流密度为5000～10000a·m-2；所述电解的通电量为50～70a·h。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述电解的阳极为铂电极，阳极液体为所述硫酸铵溶液和nh4scn的混合液；阴极为石墨电极，阴极液体为硫酸溶液。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过硫酸铵应用于土壤修复或者地下水修复。

技术总结本发明提供了一种利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法，涉及煤炭开采技术领域。本发明提供的利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵的方法，包括以下步骤：将低浓度瓦斯气体持续通入亚硫酸铵溶液中，进行氧化反应，得到硫酸铵溶液和脱除氧气的瓦斯气体；对所述硫酸铵溶液进行电解，得到过硫酸铵。本发明利用亚硫酸铵高效脱除低浓度瓦斯气体中的氧气并联产过硫酸铵，可有效降低低浓度瓦斯气体中氧气含量，提纯后的瓦斯气体能够安全运输，可用于发电等，解决了低浓度瓦斯气体难以利用的现状。技术研发人员：李英杰,李秋贤,刘华英,张清,胡学伟,田森林,李旭欣受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26