煤矿瓦斯监测新技术PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　瓦斯气体简介 1

1.2　矿井瓦斯气体的产生过程 2

1.2.1　矿井瓦斯的生成 2

1.2.2　矿井瓦斯的性质 3

1.2.3　矿井瓦斯的存在状态 3

1.2.4　矿井瓦斯的爆炸 3

1.3　瓦斯气体的物理性质 4

1.3.1 甲烷的分子结构 4

1.3.2　甲烷的一般性质 4

1.3.3 甲烷运输注意事项 6

1.4　瓦斯气体的化学性质 6

1.4.1 甲烷的稳定性 6

1.4.2 甲烷的取代反应 6

1.4.3 甲烷的氧化反应 7

1.4.4　甲烷的裂解 8

1.5　矿井瓦斯气体的利用现状 8

1.5.1 国外矿井瓦斯利用状况 9

1.5.2 国内矿井瓦斯利用现状 9

1.5.3　矿井瓦斯开发存在的问题 14

参考文献 15

第2章　瓦斯传感器的发展 16

2.1　载体催化元件的检测机理和发展现状 16

2.1.1　载体催化元件的检测机理 16

2.1.2　载体催化元件的发展现状 17

2.1.3　载体催化元件的缺陷 18

2.2　氧化物半导体气敏传感器的检测机理和发展现状 19

2.2.1　氧化物半导体气敏传感器的检测机理 19

2.2.2　氧化物半导体气敏传感器的发展现状 20

2.3　红外光谱法检测瓦斯传感器 22

2.3.1　红外瓦斯传感器的原理 22

2.3.2　红外瓦斯传感器的应用现状 23

2.4　光干涉型瓦斯传感器 23

2.4.1　光干涉型瓦斯传感器的原理 23

2.4.2　光干涉型瓦斯传感器的特点 24

2.5　吸收型光纤瓦斯传感器的发展现状 24

2.5.1　光纤瓦斯传感器概念 24

2.5.2　光纤瓦斯传感器分类 25

2.5.3　光纤瓦斯传感器的应用 25

2.6　模式滤光光纤瓦斯传感器 25

2.6.1　模式滤光光纤瓦斯传感器的原理 25

2.6.2　模式滤光光纤瓦斯传感器的研制 25

2.7　电化学瓦斯传感器 26

2.7.1　直接电化学瓦斯传感器 26

2.7.2　间接电化学瓦斯传感器 26

2.8　其他瓦斯传感器的发展现状 28

2.8.1　纳米气敏瓦斯传感器 28

2.8.2　纳米修饰电极瓦斯传感器 28

参考文献 29

第3章 电化学检测瓦斯新技术 31

3.1　电化学技术的发展 31

3.1.1 引言 31

3.1.2　研究进展 31

3.2 甲烷在氢氧化镍修饰镍电极上的电化学行为研究 33

3.2.1 引言 33

3.2.2　镍金属作为电极的电化学行为研究 34

3.2.3 甲烷在修饰电极上的电化学行为 35

3.2.4　小结 37

3.3 甲烷在碳纳米管复合膜修饰镍电极上的电化学行为研究 37

3.3.1 引言 37

3.3.2　碳纳米管复合膜修饰镍电极的透射电镜图 38

3.3.3　修饰电极对甲烷的响应 38

3.3.4 甲烷在碳纳米管复合膜修饰镍电极上的定量分析 40

3.3.5　小结 40

3.4　粗糙钯电极电氧化甲烷 41

3.4.1 引言 41

3.4.2　钯电极的制备和表征 41

3.4.3 甲烷在钯电极上的电化学行为研究 43

3.4.4　小结 47

3.5 甲烷在修饰金电极上的电氧化行为研究 48

3.5.1 引言 48

3.5.2　修饰金电极的制备和表征 49

3.5.3 甲烷在修饰金电极上的电催化氧化 53

3.5.4　小结 54

3.6　烷基胺-钯纳米的合成及其响应甲烷的研究 54

3.6.1 引言 54

3.6.2　钯纳米粒子的合成与表征 55

3.6.3　钯纳米粒子修饰钯电极的制备 61

3.6.4 甲烷在钯纳米修饰电极上的电催化氧化研究 61

3.6.5　小结 65

3.7　钯-多壁碳纳米管纳米复合物制备及甲烷传感器的研制 65

3.7.1 引言 65

3.7.2　MWCNT—NH2/PdNPs纳米复合物的合成与表征 66

3.7.3 甲烷气体传感器构建及对甲烷的检测分析 69

3.7.4　小结 74

3.8　钯-富勒烯纳米复合物的制备及其对甲烷的电催化研究 74

3.8.1 引言 74

3.8.2　富勒烯［C60］表面的PdNPs沉积及表征 75

3.8.3 甲烷检测及稳定性研究 77

3.8.4　小结 78

3.9 离子液体稳定钯纳米粒子的合成及电化学催化氧化甲烷 78

3.9.1 引言 78

3.9.2　离子液体及复合物的合成与表征 80

3.9.3　钯纳米修饰电极对甲烷气体的响应 82

3.9.4　小结 83

参考文献 83

第4章　模式滤光瓦斯传感器 88

4.1　光化学传感器 88

4.1.1　光化学传感器的概念 88

4.1.2　光化学传感器的现状 88

4.2　模式滤光传感器 89

4.2.1　光纤化学传感器的工作原理、分类及优点 89

4.2.2　光纤化学传感器的研究进展 90

4.3　模式滤光瓦斯传感器 94

4.3.1　原理 94

4.3.2　光纤和毛细管处理 95

4.3.3　检测甲烷的方法 96

4.3.4　装置测试 96

4.3.5　传感器检测性能分析 99

4.3.6　干扰测定 100

4.3.7　样品分析 101

参考文献 101

第5章　微生物瓦斯传感器的研究 104

5.1 引言 104

5.1.1 甲烷的生物氧化 104

5.1.2 甲烷氧化菌 106

5.1.3 甲烷氧化菌的特征酶 106

5.1.4　微生物技术在瓦斯治理中的应用 108

5.2　微生物的培养 109

5.2.1　试剂和培养基的配制 109

5.2.2　细菌的培养及鉴定 109

5.2.3　菌株利用甲烷能力的测定 116

5.2.4　培养条件的优化 117

5.2.5 甲烷氧化细菌菌体大小的测定 118

5.3　微生物瓦斯传感系统的组装 119

5.3.1 PVA-硼酸交联法固定甲烷氧化细菌 119

5.3.2　微生物瓦斯传感系统的组装及测定 119

5.4　微生物瓦斯传感器性能分析 120

5.4.1　原理 120

5.4.2　微生物瓦斯传感系统的响应行为 121

5.4.3　影响因素的考察 121

5.4.4　微生物瓦斯传感器的分析特性 122

5.4.5　稳定性研究 122

参考文献 123

第6章　瓦斯爆炸的化学热力学预警研究 125

6.1　瓦斯爆炸的概念 126

6.1.1　爆炸的概念 126

6.1.2　瓦斯爆炸的概念 126

6.2 瓦斯爆炸特征及其机理 126

6.2.1　瓦斯爆炸特征 126

6.2.2　瓦斯爆炸的机理 128

6.3 瓦斯爆炸极限的热力学计算 129

6.3.1 瓦斯爆炸极限的定义 129

6.3.2　瓦斯爆炸极限的计算 130

6.3.3　瓦斯爆炸极限的热力学计算 130

6.3.4　瓦斯爆炸极限的计算结果 133

6.3.5　多组分可燃混合气体爆炸极限的估算 133

6.4　瓦斯爆炸极限的影响因素 133

6.4.1 原始温度 133

6.4.2　氧含量 134

6.4.3　惰性介质 134

6.4.4　原始压力 134

6.4.5　点火能量 134

6.4.6　其他可燃性气体 135

6.4.7　煤尘 135

6.5　煤尘对瓦斯爆炸影响的量子化学研究 135

6.5.1　煤尘爆炸的概念 135

6.5.2　煤尘的化学结构模型 135

6.6　不同浓度甲烷爆炸后高温高压的热力学计算 137

6.6.1　计算方程 137

6.6.2　计算结果 139

6.7 瓦斯爆炸化学热力学预警理论体系 139

6.7.1 预警的定义和目的 139

6.7.2　煤矿瓦斯预警系统研究现状 139

6.7.3 甲烷爆炸热力学预警系统设计思路 140

参考文献 141

第7章　穴番类化合物与甲烷的相互作用研究 143

7.1 引言 143

7.2　CTV类化合物概述 144

7.2.1　CTV类化合物的结构 144

7.2.2　CTV类化合物的合成 145

7.2.3　CTV类化合物的超分子化学 146

7.2.4　穴番系列化合物概述 147

7.3　穴番-A与甲烷气体的相互作用 150

7.3.1 引言 150

7.3.2　穴番-A的合成 151

7.3.3　穴番-A荧光薄膜制备及优化 152

7.3.4　穴番-A的薄膜荧光光谱图 152

7.3.5　标准曲线的绘制 153

7.3.6　未知浓度甲烷气体的检测 153

7.3.7　小结 154

7.4 甲烷与穴番-A化合物之间的相互作用 154

7.4.1 引言 154

7.4.2　穴番-A的核磁表征 155

7.4.3　修饰电极的制备 155

7.4.4　穴番-A与甲烷的作用 156

7.4.5　小结 157

7.5　穴番-E化合物的合成及光谱表征 157

7.5.1　穴番-E的合成路线 158

7.5.2　1H NMR谱图解析 158

7.5.3　穴番-E的紫外吸收光谱表征 158

7.5.4　穴番-E的荧光光谱表征 159

7.5.5　小结 160

参考文献 160