二氧化碳驱油技术中CO_(2)膨胀液体黏度研究进展

全球变暖日益引起各国关注,CO_(2)(Carbon dioxide)被认为是最主要的温室气体,我国已向国际社会做出了“双碳”庄严承诺。CO_(2)-EOR(CO_(2) enhanced oil recovery)技术将捕集来的CO_(2)注入油藏中不仅可以使原油膨胀,降低原油黏度,增强原油流动性从而提升驱油效率,同时还可以减少CO_(2)排放,具有非常重要的战略价值。因此,研究CO_(2)膨胀液体(CO_(2)-expanded liquids,CXLs)的机理及其传递特性对于CO_(2)-EOR技术的利用具有重要意义。从实验设备、实验数据以及计算模型3个方面综述了CO_(2)-EOR技术中涉及的CO_(2)膨胀液体黏度的发展现状,并对其发展趋势进行归纳。在实验设备方面,表面光散射等非接触式黏度测量方法越来越受到关注;在实验数据研究方面,CO_(2)-正癸烷、CO_(2)-正十四烷二元体系数据较为丰富,而CO_(2)-正构烷烃多元体系、CO_(2)-环烷烃、CO_(2)-芳香烃及CO_(2)-助溶剂体系的数据还比较欠缺;在计算模型方面,综述了适用于CO_(2)-膨胀液体黏度的Eyring半理论模型的基本原理和研究进展,对不同类型的模型计算精度进行了综合比较。

多孔液体在CO_(2)捕集与利用领域的研究进展

为助力中国早日实现“双碳”目标,深入落实化工领域绿色低碳可持续发展的重要举措,吸附/吸收耦合有望成为气体分离的绿色变革性分离技术,其关键是高性能吸附(收)材料的开发。多孔液体作为一类具有永久孔隙的液体材料,兼具了液体吸收剂的易于管道输送、传质传热效果好等优点和固体吸附剂的高比表面积、高孔隙率等优点,有望成为新一代CO_(2)捕集的绿色变革性介质。该文首先简单介绍了多孔液体发展历程;然后,重点对多孔液体在CO_(2)的吸附/吸收、膜分离、催化转化等领域的应用进行了论述,并对多孔液体性能和优缺点进行了分析归纳。最后,对多孔液体目前面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。

多位点离子液体聚合物催化CO_(2)环加成反应研究

CO_(2)与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯是一条绿色经济的CO_(2)利用途径。针对现有CO_(2)与环氧化物环加成反应中非均相离子液体催化剂活性低和活性组分易流失等问题,设计制备了系列多位点离子液体超交联聚合物HCPs-[DmPhe]Br,研究了多位点协同作用、超交联聚合物组成和结构等因素对其催化CO_(2)与环氧化物环加成反应性能的影响。其中,同时含有双季铵-卤素离子对、羟基和叔胺结构的HCP-[DmPhe]Br-DCX离子液体超交联聚合物催化剂,在1.3 MPa,130℃,8 h的条件下,可实现94%的碳酸丁烯酯收率,且催化剂循环稳定性好,重复使用5次,催化活性没有明显降低。另外,超交联聚合物的多孔结构以及大比表面积促进了离子液体的较好分散,使其与离子液体单体具有相当的活性。该工作对CO_(2)与环氧化物环加成反应高效非均相离子液体催化剂的开发与优化具有一定的借鉴意义。

功能化离子液体活性位点强化CO_(2)捕集

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术已经成为我国碳中和技术体系的重要组成部分。与工业领域常用的有机胺吸收剂相比,具有低挥发性、高稳定性和位点可设计等优点的功能化离子液体在化学吸收法捕集CO_(2)方面表现出独特的优势。综述了近年来功能化离子液体在CO_(2)捕集领域的研究进展,简述了功能化离子液体的结构分类和合成策略,详细阐述了功能化离子液体与CO_(2)发生化学反应的3类活性位点(氮位点、氧位点和碳位点)及相应捕集机理,并对将来功能化离子液体CO_(2)捕集技术的研究方向进行了展望。

离子液体在CO_(2)捕集中的开发与应用

对比分析了吸收和吸附、化学链燃烧和低温蒸馏、基于水合物的分离和膜分离等用于CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)方法的优缺点,溶剂吸收法的高能量需求、溶剂的损失和降解、腐蚀性和毒性等限制了其应用。开发新的用于CCUS的材料和技术是未来研究方向,其中各类离子液体及其复配溶剂可用于高效、经济地从气体流中分离出CO_(2)。综述了离子液体用于CO_(2)捕集的研究进展,并与各种传统方法进行了比较。介绍了YNDC离子液体的技术原理、方案以及工业化试验与发展目标,YNDC离子液体用于CO_(2)捕集具有吸收负荷高、再生能耗低、热稳定性高及腐蚀性低等特点,在CO_(2)化学吸收法捕集工艺中具有较大的应用前景。

离子液体改性的金属有机框架材料催化CO_(2)与环氧化物环加成反应研究进展

离子液体改性的金属有机框架材料(MOFs@IL)作为一种高活性､高稳定性､易分离的新型催化剂在CO_(2)环加成反应研究中逐渐吸引人们的注意。从催化机理､合成策略､性能表现3个方面介绍了MOFs@IL材料在CO_(2)捕获及转化为环状碳酸盐领域最新研究进展,并对未来发展方向进行总结和展望。

离子液体及其在催化CO_(2)转化领域的研究进展

离子液体因其可调节的结构具有独特的性质,同时具有低挥发性、良好的热稳定性和化学稳定性等特点,广泛应用于吸收CO_(2)和催化CO_(2)转化领域。综述了离子液体与CO_(2)之间的相互作用及其在光催化转化、电催化转化、光电催化转化及光热催化转化CO_(2)领域的研究进展,最后对离子液体未来的发展进行了展望。

纳米颗粒强化离子液体-醇胺水溶液捕集CO_(2)研究

开发吸收性能好、腐蚀性低等优点的新型吸收剂是燃烧后捕集CO_(2)化学吸收法的研究热点。由于良好的稳定性以及对吸收容量的提高,离子液体成为极具潜力的吸收剂之一,为了探究离子液体增强效果与机理,总结了阴离子与阳离子离子液体的研究进展;近年来,纳米流体在CO_(2)捕集领域中的应用得到广泛研究,许多研究证明了纳米流体对CO_(2)吸收性能的增强作用,综述了纳米流体的制备以及CO_(2)捕集机理。

离子液体在CO_(2)捕集中的应用

离子液体具有极低的蒸气压、良好的热稳定性和低热容,可以按照特定的要求进行设计,它可以弥补常规CO_(2)捕获技术的缺陷,是当前CO_(2)捕获技术研究的热点。本文主要概述了普通离子液体以及离子液体复配溶液等在CO_(2)捕集方面的应用研究进展,对目前常用的几种分离技术进行了比较,并对其优缺点进行分析,指出其在CO_(2)捕获方面存在的问题及发展方向,与此同时,还提出了相应的意见和建议,以期为相关从业人员提供参考。

随水滴施CO_(2)水溶液对加工番茄农艺性状和产量的影响

在加工番茄生育期内利用膜下滴灌技术随水滴施CO_(2)水溶液,研究其对加工番茄生长发育的影响。试验通过随水滴施CO_(2)水溶液与常规灌溉作对比,分析试验数据得出:在加工番茄生育期内随水滴施CO_(2)水溶液对它的农艺性状影响比常规灌溉的大,加工番茄的株高、叶绿素含量、花数、单株红果个数、土壤电导率(EC)、理论产量及实际产量等指标明显好于常规灌溉,且生育期较常规灌溉提前2 d。由此可见,随水滴施CO_(2)水溶液有利于加工番茄的生长发育并提高产量,具有良好的市场推广前景。

二维GO、MXene和MoS_(2)限域离子液体复合膜用于碳捕集

工业化的急速发展导致大气中CO_(2)的浓度急剧增加,给人类的生活带来了严重的威胁.因此,亟需发展碳捕集、利用与封存技术用于降低CO_(2)的排放量.在多种方法中,膜分离技术逐渐成为全球碳捕集技术的主要发展方向.膜材料是膜的核心,随着新型制膜材料的不断涌现,一系列高性能气体分离膜层出不穷.离子液体(ILs)作为一种新型材料,因其在CO_(2)分离过程中具有不易挥发、结构可调、对CO_(2)有优异的亲和力等特点而备受欢迎.然而,由于ILs的高黏度和高成本限制了其在工业领域的应用.将ILs与二维纳米材料相结合,得到的新型复合膜兼具ILs和二维纳米材料的优势,可突破ILs的缺陷,成为未来膜材料的研究趋势之一.本综述以ILs为核心,重点介绍了将IL限域于二维氧化石墨烯(GO)、MXene和MoS_(2)纳米材料的研究进展,讨论了ILs的性质;总结了不同ILs与二维GO、MXene和MoS_(2)材料所构建的气体分离膜在CO_(2)捕获中的应用;讨论了ILs在气体分离领域中的优势和挑战,并提出了未来的研究和发展机会.

不同降水年型下大气CO_(2)浓度和温度对旱地春小麦产量的响应模拟

为量化不同降水年型CO_(2)浓度升高、增温对旱地春小麦(Triticum aestivum L.)产量的影响,本研究基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据驱动APSIM模型,设置不同CO_(2)浓度和温度增量变化来模拟甘肃陇中未来气候情景,分析气候变化情景对春小麦产量稳定性和可持续性的影响,评估不同气候处理对应的产量风险。结果表明:APSIM模型模拟的干旱年和湿润年小麦产量的归一化均方根误差NRMSE小于13%,一致性指标D大于0.85,平水年产量的归一化均方根误差NRMSE大于20%,一致性指标D小于0.8,表明APSIM模型对干旱年和湿润年春小麦产量模拟的精确性高于平水年春小麦产量的模拟。CO_(2)浓度和温度对春小麦产量均具有显著影响,且温度对小麦产量的变化具有主导影响。在增温和CO_(2)浓度共同升高条件下,降水效应表现为湿润年>平水年>干旱年,二者协同所导致的产量减产效应表现为平水年>干旱年>湿润年。对比不同降水年型产量的变异系数和可持续性指数发现,干旱年增温2.5~3℃小麦产量风险最大;湿润年增温2~2.5℃小麦产量风险最大;平水年增温1℃小麦产量风险最大。

CO_(2)在{[Bmim][BF_(4)]+碱金属盐}金属络合离子液体中的溶解度及溶解机理研究

为更加经济有效地捕获CO_(2),减少环境污染,加强资源合理利用,制备不同浓度的[Bmim][BF_(4)]+MBF_(4)(M=Li^(+),Na^(+)和K^(+))金属络合离子液体,在压力100~4 000 k Pa,温度30,40,50℃条件下,使用反应釜进行气体吸收试验,测定CO_(2)在金属络合离子液体(metal complex ionic liquids,MILs)中的溶解度,并采用密度泛函模拟计算MILs与CO_(2)混合体系的稳定构型的电荷分布、Fukui指数和结合能参数,从微观角度分析MILs吸收CO_(2)机理。结果表明:CO_(2)在MILs中的溶解度随温度升高和压力降低而降低;添加碱金属盐可促进离子液体(ionic liquids,ILs)对CO_(2)的吸收,但当ILs中碱金属盐浓度≥1 mol/L时会抑制CO_(2)吸收;0.010 mol/L的[Bmim][BF_(4)]+KBF_(4)吸收CO_(2)量最高;密度泛函计算结果显示[Bmim][BF_(4)]+KBF_(4)体系的K^(+)体积大,氢键作用力强,且K+在ILs中溶解度小,造成的空间位阻较小,因而拥有更多的自由体积容纳CO_(2)。与纯ILs相比,MILs具有更高的CO_(2)吸收量,在温室气体治理中具有较好的应用前景。

功能化离子液体催化CO_(2)转化合成高附加值化学品综述

CO_(2)既是造成温室效应的主要气体,也是储量丰富、价廉、低毒且有望成为人类替代石油和天然气作为未来“碳源”的重要资源,CO_(2)的高效、清洁资源化利用已显示出重要的科技与经济价值。鉴于CO_(2)自身的热力学稳定性和动力学惰性,催化剂的设计与开发成为温和条件下CO_(2)高效率、高选择性转化的关键。离子液体作为一类新型的软介质和功能材料,在催化CO_(2)转化领域展现出广阔的应用前景。本工作综述了近五年离子液体在催化CO_(2)转化合成各种高附加值化学品中的应用,阐明了不同阴阳离子结构对CO_(2)活化及转化性能的影响,分析了离子液体介质中CO_(2)与不同底物的反应机理,为新型离子液体在CO_(2)捕集与转化中的应用与发展提供了重要指导。

CO_(2)浓度增加对半干旱区马铃薯生长动态及产量、品质的影响

为了解CO_(2)浓度升高条件下马铃薯生长动态及其产量、品质的变化特征,在典型半干旱区(甘肃定西)利用开顶式气室(OTC)试验平台,以马铃薯‘新大坪’为供试品种,设对照(390μmol·mol^(-1))和590μmol·mol^(-1)共2个CO_(2)浓度梯度,开展CO_(2)浓度增加模拟试验。结果表明:CO_(2)浓度增加至590μmol·mol-1时,马铃薯发育加快,生育期提前,全生育期天数缩短3 d;CO_(2)浓度升高对马铃薯株高、叶面积指数、叶绿素含量和叶片水势有明显促进作用。随着生育进程的推移,马铃薯地上部干物质生产对CO_(2)浓度的响应值呈现先变大再变小的趋势。CO_(2)浓度增加促进了马铃薯块茎产量的提高,单株结薯数和单株薯块质量也有所增加。与对照相比,590μmol·mol^(-1 )CO_(2)处理马铃薯块茎水分、蛋白质、维生素C含量以及铁、锌、铜元素含量分别下降3.43%、11.78%、13.09%、25.58%、31.94%和9.76%,而粗淀粉、粗脂肪、粗纤维和还原糖含量分别增加10.56%、240.00%、14.28%、106.38%。

相变离子液体体系吸收分离CO_(2)的研究现状及展望

全球工业化的迅速发展及人口增长使得化石燃料消耗不断增加,导致二氧化碳(CO_(2))排放量逐年递增,引发全球化气候问题。醇胺吸收法目前在工业CO_(2)捕集应用最广泛,主要以单乙醇胺、甲基二乙醇胺等水溶液为吸收剂,存在溶剂损耗大、再生能耗高等问题,开发高效低能耗的新型吸收剂是实现CO_(2)大规模捕集的关键。离子液体具有气体亲和性好、蒸气压低、结构性质可调等特点,其中相变离子液体体系因节能潜力大被认为是新一代CO_(2)吸收剂,其吸收CO_(2)后由均相变为互不相溶的液-液或液-固两相,再生时仅需对CO_(2)富相加热处理,可有效减少吸收剂再生体积,降低再生能耗。重点总结近五年相变离子液体体系在CO_(2)分离的研究现状和进展,对不同相变行为的液-液和液-固相变离子液体体系分类阐述和讨论,并对其发展趋势进行展望。

UV/Na_(2)CO_(5)降解水中咪唑类离子液体影响因素的研究

采用UV/Na_(2)CO_(5)技术去除水中24种咪唑类离子液体,探究了过碳酸钠(Na_(2)CO_(5))浓度、不同初始pH、无机离子种类、腐殖酸(HA)浓度和不同真实水体等对降解的影响,并通过自由基淬灭实验推断了反应体系中起作用的自由基。实验结果表明,24种咪唑类离子液体的光降解均符合假一级动力学,但光降解速率常数与其自身结构性质未呈现明显相关性。离子液体的光降解速率随着Na_(2)CO_(5)浓度的升高而增加,当Na_(2)CO_(5)与1-辛基-3甲基咪唑溴盐(IL-5)的摩尔浓度比为10:1时,IL-5在5 min之内几乎可以100%被降解。反应体系的pH对IL-5的降解有重要影响,当pH=8时,IL-5的降解速率常数最高,为0.0114 s^(-1)。Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和Cl^(-)对IL-5的光降解无影响,SO_(4)^(2-)有明显的促进作用,Cu^(2+)、Fe^(3+)和NH_(4)^(+)则呈现出明显的抑制作用,NO_(3)^(-)和HCO_(3)^(-)轻微抑制IL-5的光降解。与1 mg/L HA相比,10 mg/L HA显著抑制IL-5的光降解,这可能是由于HA产生活性氧物种的促进作用低于吸光竞争的抑制作用造成的。IL-5在真实水体中的反应速率排序为超纯水>自来水>二沉池出水>九乡河水>好氧池出水。自由基淬灭实验结果表明,UV/Na_(2)CO_(5)反应体系中主要的活性自由基是羟基自由基(·OH),并存在少量的单线态氧(1O2)和超氧自由基(·O_(2)^(-))。

灌水量与灌水方式对夏玉米土壤CO_(2)排放和产量的影响

【目的】探寻灌水量和灌水方式对夏玉米农田土壤CO_(2)排放及产量的影响,提出节水稳产减排的灌溉管理措施。【方法】设置常规滴灌(DI)和交替滴灌(ADI)2种灌水方式,灌水量设置为36 mm和27 mm,共4个处理,分别记为36DI、27DI、36ADI、27ADI。采用Li-8100A测定土壤CO_(2)排放通量,研究灌水量和灌水方式对玉米农田土壤CO_(2)排放通量、累积排放量、土壤酶活性和玉米产量的影响,分析土壤CO_(2)排放与土壤充水孔隙度(WFPS)和土壤温度的关系。【结果】与DI处理相比,ADI处理土壤CO_(2)累积排放量显著降低12%~17%。36 mm灌水量处理CO_(2)累积排放量较27 mm灌水量处理增加,但增加幅度受灌水方式影响。土壤CO_(2)排放通量与0~10 cm的WFPS、土壤温度及其交互作用间存在显著相关关系。灌水量与灌水方式通过影响WFPS、土壤温度来改变土壤酶活性,是其影响土壤CO_(2)排放的调控机制之一。灌水量、灌水方式及其交互作用显著影响玉米产量。27ADI处理的产量较36DI处理降低8.7%,但CO_(2)累积排放量减少19%。【结论】27ADI处理在保证玉米产量同时减少了玉米生育期内的土壤CO_(2)累积排放量,是一种节水稳产减排的灌水模式。

离子液体及其复配溶剂捕集CO_(2)的研究进展

开发探索具备吸收容量高、循环吸收效果好、无腐蚀性等优势的新型高效吸收剂,是化学溶剂吸收CO_(2)的研究热点。离子液体已被证明是最具潜力的吸收剂之一,具有较宽的温度范围、极低的饱和蒸汽压、良好的化学稳定性和热稳定性,且其独特的结构可调性质,为设计高吸收容量离子液体绿色吸收剂创造了条件。综述了离子液体作为CO_(2)吸收剂的研究进展,包括阳离子氨基功能化离子液体、阴阳离子双氨基功能化离子液体、非氨基功能化离子液体,并分析了离子液体捕集CO_(2)原理。总结了离子液体复配溶剂捕集CO_(2)相较纯离子液体的优化潜力及研究进展,包括离子液体复配醇胺溶液、离子液体复配胺类相变吸收剂。进一步对比了离子液体及复配溶剂在不同温度下的吸收容量和黏度,指出了离子液体复配溶剂用于捕集CO_(2)的发展方向。基于研究现状与工业化应用需求,提出应开发兼具低能耗、高碳容和高吸收速率的新型离子液体吸收剂,并对其发展前景进行了展望。

离子液体/金属有机框架复合材料捕集分离CO_(2)

由于全球气候变化加剧和极端天气的增加,CO_(2)捕集分离已经不单单具有重要的战略意义,更关乎人类的生存。近年来,用于捕集分离CO_(2)的新型材料层出不穷,其中,离子液体(ionic liquids,ILs)具有可调变的化学结构和独特的物理化学性质,例如低挥发性、高热稳定性和较好的溶解性,从而引起了广泛关注。同时,金属有机框架结构材料(metal-organic frameworks,MOFs)在CO_(2)捕集分离方面也表现出优异性能。基于此,本文总结了ILs与MOFs相结合的ILs/MOFs复合材料捕集分离CO_(2)的研究进展,主要包括ILs负载于MOFs材料和对MOFs进行改性的吸附分离、MOFs材料分散于ILs中形成多孔液体的吸收分离、膜分离等方法的研究现状,同时,深入探讨了各方法的优点和不足之处,并对ILs/MOFs复合材料在CO_(2)捕集分离中的应用前景和发展趋势进行了展望。