一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液及其製備方法
2023-10-07 05:34:04
專利名稱：一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及危險化學品有毒氣體揮發的防治領域，尤其是一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液及其製備方法。
背景技術：
近年來，我國化學工業迅猛發展，危險化學品的種類、數量不斷增加，洩漏事故也急劇上升，給國家和人民群眾生命、財產以及生態環境造成了極大的危害。易揮發性液體危化品一旦發生洩漏事故會產生強刺激性、腐蝕性有毒氣體，造成大範圍危害事故。據不完全統計，僅2002-2004年的三年裡，我國共發生了 1091起易揮發性液體危化品事故，累計造成 977人死亡，有1477人在事故中受傷，8695人中毒；分析統計得出，在運輸階段發生事故的比例最高，在生產階段發生事故的損失最嚴重，尤其是濃鹽酸、濃氨水、濃硝酸等基礎化工原料，近年來產量劇增，2010年產量均接近或超過千萬噸，在運輸、生產、儲存過程中洩漏事故頻發，伴生大量有毒氣體，對周邊人員和環境危害極大。以鹽酸為例，屬強刺激性、腐蝕性易揮發酸，對人體和環境危害最大的是伴隨洩露產生的大量酸霧。據不完全統計，我國2006 年至2010年期間僅在運輸途中，發生大規模鹽酸洩露事故162起，平均每年發生30多起， 此統計數據不包括在生產、儲存和使用過程中的洩漏事故。歷史上，世界和我國有關危險化學品都曾發生過慘烈的安全事故，造成巨大的人員傷亡。20世紀70年代，發達國家開始對化學品進行立法管理，尤其危險化學品嚴格實行從「搖籃」到「墳墓」的全程監控，對生產、運輸、儲存過程中使用的裝置設備尤其要求嚴格， 近年來已很少發生大規模洩漏事故。近年來，我國也高度重視危險化學品的安全工作，採取了一系列強化監管措施，制定了相應的法律法規。但目前我國液體危化品管理依舊存在大量問題，主要體現在裝置設施本質不安全，致使安全管理的硬體(工藝、設備、自動化控制等)不硬，軟體(管理)太軟(嚴重不到位)，導致洩露事故頻發，重大事故時有發生，形勢嚴峻，迫切需要針對性的技術支撐和專業輔導手段。目前，對於液體危化品的洩漏事故，在控制有毒氣體生成與傳輸方面，國內外採用的應急處理措施大體相同，常規方法主要可分為三種，稀釋法、中和法和覆蓋法。依據國家安全生產監督管理總局編制的《常用危險化學品應急速查手冊》，我國對於鹽酸、氨水、甲醛等易揮發性液體危化品洩漏事故，主要側重於採用稀釋法和酸鹼中和法對洩露液體進行回收及處理，可在一定程度上控制有毒氣體更大範圍擴散，但不能在第一時間有效控制有毒氣體的生成，且稀釋、中和過程會產生大量的化學熱，短時間內更促進有毒氣體的生成和擴散。有報導採用以碳氫表面活性劑與氟碳表面活性劑為基料的水成膜泡沫滅火劑覆蓋洩露液體表面減少揮發，這類材料可在某些烴類液體表面形成一層水膜減少有毒氣體生成，但對於類似鹽酸等極性液體，這類材料會溶解於洩漏液體中，泡沫會迅速破裂而失效， 不能形成穩定的覆蓋層抑制有毒氣體生成與傳輸。還有報導採用抗溶性泡沫滅火劑覆蓋洩露液體表面減少揮發，主要有金屬皂型、凝膠型和改性水解蛋白型等三種類型，這類材料主要針對水溶性、水混合性或極性溶劑型的燃料而製備，雖可抵制極性液體對上層泡沫層的溶解破壞，使其能起到窒息和冷卻的滅火作用，但鹽酸等液體對這類材料具有很強的腐蝕性，不能很好抑制有毒氣體生成與傳輸，無論是水成膜或抗溶性泡沫滅火劑，均是針對隔絕空氣和降溫冷卻的滅火作用原理而設計，對於鹽酸等易揮發腐蝕性液體，不能在其氣液界面形成緻密穩定的凝聚態分子膜，從而無法有效抑制有毒氣體的生成與傳輸。此外，對於有毒氣體危害的研究也主要側重於建模分析有毒氣體的擴散規律，雖能對事故發生後疏散人群具有很好的指導意義，但一旦發生洩漏事故，有毒氣體受氣候環境影響顯著，擴散迅速而不可控制。因此，面對我國液體危化品洩漏事故頻發的現狀，常規方法不能有效控制有毒氣體的生成與傳輸，亟待研究開發新的技術。氣液界面的物質傳輸是物質跨界面遷移的過程，表面活性劑分子是一類「兩親分子」，有自溶液中「逃離」的趨勢，易富集於溶液表面而發生吸附，可在界面作定向排列，自發鋪展形成不溶性分子膜，改變液面直接裸露於空氣中的狀態，當亞相液體分子逸出液面時， 受界面分子膜阻擋，致使蒸發速率明顯降低。這種在液體表面鋪展表面活性劑形成分子不溶膜阻蒸發的技術被稱為分子膜阻蒸發技術。近年來，國內外學者對分子膜抑制水分蒸發進行了深入廣泛的理論和應用研究， 並取得了良好的應用效果。如果能將分子膜阻蒸發技術應用於抑制液體危化品的揮發，這將是在洩漏事故處理中，及時控制有毒氣體生成與傳輸，有效保證周邊人員及環境安全的一個有效途徑。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足之處，提供一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液及其製備方法，本乳液能最大限度地抑制液體危化品的揮發，及時有效地減少洩漏所造成的人身危害及環境汙染。本發明實現目的的技術方案如下一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，組成成分及重量份數如下而且，所述油相為白油、礦物油、液體石蠟、有機矽油之間的組合，重量份數比例為 (白油礦物油)液體石蠟有機矽油=70 80 10 15 5 10，其中白油礦物油=70 80 20 30。而且，所述C16-C22脂肪醇包括十六醇、十八醇、二十醇或二十二醇之一或兩種以上的混合物。而且，所述C3-C6短鏈醇包括正丙醇、正丁醇、正戊醇或正己醇之一或兩種以上的混合物。
油相
C16-C22脂肪醇 C3-C6短鏈醇
乳化劑水
20-25 份 0.5-2.0 份 0.1-0.5 份 0.5-3 份 20-30 份。
而且，所述乳化劑為非離子表面活性劑，非離子表面活性劑包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。而且，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括AE0-2、AE0-3、AE0-8或AE0-9。而且，所述烷基酚聚氧乙烯醚包括0P-9或0P-10。一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液的製備方法，步驟如下稱取油相，水浴加熱至60_85°C，加入C16-C22脂肪醇和C3-C6短鏈醇，加入乳化劑，攪拌20-60min後，緩慢加入沸水，快速攪拌30-60min後，放入0_4°C水中快速冷卻，攪拌 15-30min，即得微乳液。本發明的優點和積極效果是1、本微乳液將分子膜阻蒸發技術應用於抑制液體危化品的揮發方面，微乳液能夠自發地在液體危化品表面鋪展形成緻密的不溶性分子膜，避免了液體危化品直接裸露於空氣中，在IOh內可保持較高的抑制效率，穩定性良好，大大減小洩漏事故所造成的人身危害及環境汙染，在處理大型液體危化品洩漏事故方面有極高的應用價值，社會效益和環境效
顯者O2、本微乳液的膜基材選擇C16-C22高級脂肪醇和C3-C6短鏈醇互配，不同鏈長的醇具有較好的協同效應，可在氣液界面形成緻密分子膜，有效抑制有毒氣體的生成與擴散， 保證周邊人員及環境安全。3、本微乳液的微乳液油相的選擇白油、礦物油、液體石蠟、有機矽油為油相，對 C16-C22高級脂肪醇和C3-C6短鏈醇有良好的溶解效果，有助於脂肪醇在氣液界面形成緻密分子膜，提高了擴散速度，縮短了處理時間，及時保護人身、環境和財產安全。4、本微乳液選擇的乳化劑為非離子表面活性劑，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚，乳化劑能夠有效提高微乳液保存和使用的穩定性。5、本微乳液具有良好的抗環境幹擾能力和自修復能力，可有效抑制液體危化品的揮發，同時可在環境中降解，生物安全性高。
圖1為本發明微乳液表面濃度對鹽酸揮發的影響；圖2為本發明在不同溫度條件下微乳液對鹽酸揮發的影響；圖3為本發明在不同風力條件下微乳液對鹽酸揮發的影響；圖4為本發明微乳液表面濃度對氨水揮發的影響；圖5為本發明在不同溫度條件下微乳液對氨水揮發的影響；圖6為本發明在不同風力條件下微乳液對氨水揮發的影響；圖7為本發明微乳液表面濃度對甲醛揮發的影響；圖8為本發明在不同溫度條件下微乳液對甲醛揮發的影響。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的， 不能以下述實施例來限定本發明的保護範圍。實施例1
ー種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，組成成分及重量份數如下
油相20份
Ci6H33OH1 份
C3H7OH0.5 份
乳化劑AEO-20.5份
乳化劑OP-90.5份
水25份，其中油相的白油、礦物油、液體石蠟、有機矽油之間的重量份數比例為(白油 礦物油)液體石蠟有機矽油=75 15 10，其中白油礦物油=70 30。乳化劑為非離子表面活性剤，其中包括脂肪醇聚氧乙烯醚的AE0-2、AE0-3、AE0-8、 AE0-9，烷基酚聚氧乙烯醚的0P-9和0P-10.C16H330H為C16-C22脂肪醇，還包括十六醇、十八醇、二十醇、二十ニ醇。C3H70H為C3-C6短鏈醇，還包括正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇。ー種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液的製備方法，步驟如下稱取油相混合物，水浴加熱至60-85で，加入長鏈醇和短鏈醇，加入AE0-2和 0P-9，攪拌30min後，緩慢加入沸水，快速攪拌30min後，放入0_4°C水中快速冷卻，攪拌 15-30min，即得微乳液。實施例2ー種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，組成成分及重量份數如下
油相25份
C22H45OH1 份
C6H13OH0.5 份
乳化劑AEO-31份
乳化劑OP-IO1份
水30份，其中油相的白油、礦物油、液體石蠟、有機矽油之間的重量份數比例範圍為(白 油礦物油)液體石蠟有機矽油=80 15 5，其中白油礦物油=80 20。ー種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液的製備方法，步驟如下
稱取油相混合物，水浴加熱至60-85で，加入長鏈醇和短鏈醇，加入AE0-3和 0P-10,攪拌30min後，緩慢加入沸水，快速攪拌30min後，放入0_4°C水中快速冷卻，攪拌 15-30min，即得微乳液。針對本上述製備的微乳液，提供以下檢測實現以及數據和圖表對比例1本微乳液抑制濃鹽酸揮發濃鹽酸揮發抑制率的測試方法採用滴定法，用濃鹽酸濃度的下降速率來作為評 價所研究體系抑制效能的指標。計算公式如下
C = ^式中C_濃鹽酸濃度；Ccr氫氧化鈉標準溶液的濃度；Vtl滴定所用氫氧化鈉溶液的體積；V所取濃鹽酸的體積。附圖1表示不同微乳液表面濃度對濃鹽酸揮發的影響，圖中顯示的是不同情況下濃鹽酸濃度隨時間的變化。具體實驗條件為在六隻250ml燒杯中，分別加入定量濃鹽酸， 向各燒杯中鹽酸的表面鋪加微乳液抑制劑，濃度依次為0g/m2、30g/m2、35g/m2、40g/m2、45g/ m2和50g/m2 ；隔一定時間取樣分析，用酸鹼滴定法計算鹽酸濃度。由圖1可以看出，當濃鹽酸表面未鋪展微乳液時，濃鹽酸濃度急劇下降；鋪展本產品後，改變了濃鹽酸直接裸露於空氣中的狀態，有效抑制了濃鹽酸的揮發，並且隨著表面濃度增加，抑制濃鹽酸揮發能力增強。附圖2表示微乳液抑制劑的抗溫度幹擾能力，圖中顯示的是不同情況下濃鹽酸濃度隨時間的變化。具體實驗條件為在不同溫度下分別進行有微乳液抑制劑和無抑制劑實驗，即分別將定量濃鹽酸置於6個250ml燒杯中，向其中3隻燒杯裡鹽酸表面上鋪微乳液抑制劑，濃度為50g/m2，保持燒杯溫度依次為25°C、35°C、45°C，另外3隻分別為上述3種溫度下的空白，各實驗中鹽酸的初始濃度相等，每個溫度下實驗持續10小時，用酸鹼滴定法記錄實驗結束時鹽酸的濃度，得到兩條關於溫度的濃度曲線。由圖2可以看出，當濃鹽酸表面未鋪微乳液抑制劑時，濃鹽酸濃度急劇下降；鋪展微乳液後，改變了濃鹽酸直接裸露於空氣中的狀態，有效抑制了濃鹽酸的揮發，並且隨著溫度的升高，該抑制劑的抑制效果略為下降，但幅度不大，說明其具有較好的抗溫度幹擾能力。由於風力的大小會影響氣/液界面性能，液相界面易形成對流湍動，因此風力不僅可以加快HCl分子的傳質速度，而且可以破壞鹽酸揮發抑制劑在鹽酸表面鋪展所形成的不溶膜。附圖3表示微乳液抑制劑的抗風力幹擾能力，圖中顯示的是不同風力情況下濃鹽酸濃度隨時間的變化。具體實驗條件為室外模擬實驗的環境溫度為25°C，外加風速為1級至4級風力，分別將定量濃鹽酸置於6個250ml燒杯中，向其中3隻燒杯裡鹽酸的表面鋪微乳液抑制劑(表面濃度為50g/m2)，另3個作為空白，實驗持續10h。由圖3可知，隨著風力的增加，氣液界面傳質通量增加，抑制劑鹽酸揮發效果逐漸變差。在4級風力下，抑制劑仍具有相應的抑制效果，抗風速幹擾能力較好。當風速低於4級時，與表面未鋪微乳液抑制劑情況相比，本產品受風力幹擾小，仍具有較明顯的抑制鹽酸揮發的效果。對比例2本微乳液抑制濃氨水揮發氨水揮發抑制率的測試方法採用滴定法，用氨水濃度的下降速率作為評價所研究體系抑制效能的指標。計算公式如下C = ^
V式中C_氨水濃度；Ccr鹽酸標準溶液的濃度；Vtl滴定所用鹽酸的體積；V所取氨水的體積圖4表示不同微乳液表面濃度對氨水揮發的影響，圖中顯示的是不同表面濃度下氨水濃度隨時間的變化。由圖4可以看出，當氨水表面未鋪微乳液時，氨水濃度急劇下降3個小時內即全部揮發；鋪展本產品後，改變了氨水直接裸露於空氣中的狀態，有效抑制了氨水的揮發，氨水的揮發得到很好的抑制，並且隨著表面濃度增加，抑制氨水揮發能力增強。 當表面濃度達到140g/m2時，抑制率就可以達到90%以上。由圖5可以看出，溫度對氨水的揮發影響極大，隨著溫度的升高，氨水的揮發速率也明顯增大。然而只要溫度不高於30°C，抑制劑依然可以保持一個較高的抑制效果。由圖6可知，在風力低於3級的情況下，風力對微乳液抑制氨水揮發的效果幾乎沒有影響，抑制劑能夠始終保持較好的抑制效果。對比例3:微乳液抑制甲醛揮發甲醛揮發抑制率的測試方法採用稱重法，用甲醛揮發抑制率作為評價所研究體系抑制效能的指標。計算公式如下
權利要求
1.ー種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在於組成成分及重量 份數如下油相20-25份C16-C22脂肪醇0.5 2.0份C3-C6短鏈醇0.1 0.5份乳化劑0.5-3份水20-30份。
2.根據權利要求1所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在 於所述油相為白油、礦物油、液體石蠟、有機矽油之間的組合，重量份數比例為(白油礦 物油)液體石蠟有機矽油=70 80 10 15 5 10，其中白油礦物油=70 80 20 30。
3.根據權利要求1所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在 於所述C16-C22脂肪醇包括十六醇、十八醇、二十醇或二十ニ醇之ー或兩種以上的混合 物。
4.根據權利要求1所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在 於所述C3-C6短鏈醇包括正丙醇、正丁醇、正戊醇或正己醇之ー或兩種以上的混合物。
5.根據權利要求1所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在 於所述乳化劑為非離子表面活性剤，非離子表面活性劑包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚 聚氧乙烯醚。
6.根據權利要求5所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在 於所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括AE0-2、AE0-3、AE0-8或AE0-9。
7.根據權利要求5所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液，其特徵在 於所述烷基酚聚氧乙烯醚包括0P-9或0P-10。
8.—種如權利要求1所述的抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液的製備方 法，其特徵在幹步驟如下稱取油相，水浴加熱至60-85°C，加入C16-C22脂肪醇和C3-C6短鏈醇，加入乳化剤， 攪拌20-60min後，緩慢加入沸水，快速攪拌30-60min後，放入0_4°C水中快速冷卻，攪拌 15-30min，即得微乳液。
全文摘要
本發明涉及一種抑制液體危化品有毒氣體生成與傳輸的微乳液及其製備方法，以C16-C22高級脂肪醇、C3-C6短鏈醇、白油、礦物油、液體石蠟、有機矽油為油相，以脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚為乳化劑，製備得到穩定的W/O型微乳液體系，即抑制液體危化品揮發的抑制劑。本微乳液可以自發地在液體危化品表面鋪展形成不溶性分子膜，可有效抑制有毒氣體的生成與傳輸，在10h內可以保持較高的抑制效率，並且該抑制劑的穩定性好，具有一定的抗環境幹擾能力，有很好的自修復能力。本發明製備工藝簡單，製備的產品能夠及時有效地減少液體危化品洩漏造成的環境汙染以及人身危害，在處理大型液體危化品洩漏事故方面有極高的應用價值。
文檔編號C09K3/32GK102286267SQ20111013412
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者叢培超, 冉文君, 吳燕 申請人:天津科技大學