CMC-Na增强微泡沫在矿井火灾中毒性降低与空气质量改善的性能分析

本研究开发了羧甲基纤维素钠增强微泡沫（CNEM），针对矿井受限空间火灾烟雾特性，通过定制化实验系统评估其颗粒物清除（87% TSP、82.4% PM2.5）和有毒气体净化（100% SO2消除、55.2% CO降低）性能。该技术使致死有效剂量分数（LFED）降低40%，在矿井防灾减灾、矿工健康保护领域展现显著应用优势。

　　

亮点

材料与试剂

α-烯烃磺酸钠（AOS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）购自山东晶鑫粉末有限公司。Na₂CO₃、Na₂SiO₃购自同一供应商。羧甲基纤维素钠（CMC-Na）同样由该公司提供。人工火灾烟饼采购自东莞保尔康实业有限公司，主要成分包含硝酸钾、乳糖、胶质、氯化铵等。

发泡组分浓度测定

泡沫形态特征参数（平均气泡半径与分布、均匀性）对性能具有重要影响。图4展示了不同AOS与CMC-Na浓度配比下的泡沫形态区域图。通过分析泡沫形状特征参数，筛选出最佳发泡剂与聚合物浓度配比。

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  平均泡沫半径与分布
  泡沫尺寸半径是影响性能的关键指标。较大气泡会降低泡沫稳定性，而均匀分布的小气泡能增强烟雾颗粒的捕获效率。实验发现添加500-800 mg/L CMC-Na可显著优化泡沫形态。

结论

本研究针对矿井受限空间火灾烟雾控制难题，成功制备了以发泡剂、聚合物和碱性吸收剂为主体的CNEM微泡沫体系。该技术为实现更安全、智能、绿色的采矿作业提供了创新解决方案，下一步应在真实矿井环境中开展现场试验。主要结论如下：

（1）建立了泡沫型烟雾抑制剂CNEM的制备方法。最优配方（0.1% AOS、500 mg/L CMC-Na、0.4% Na₂CO₃）展现出卓越的烟雾净化性能，对总悬浮颗粒物（TSP）和细颗粒物（PM_2.5）的去除率分别达87%和82.4%，较传统水雾技术提升85%和300%。