水合物法高效储存二氧化碳气体的实验研究

在小型水合物反应装置上对CO2水合物的生成特性进行了实验研究,探讨不同种类的添加剂对水合物快速生成特性的影响。实验表明,CO2在纯水体系中生成速度缓慢,通过添加十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS),可以促进水合物的生成,浓度越高,效果越好;而添加剂四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)对CO2水合物生成的影响不大。但浓度为0.3%的SDS和4%的THF两者混合后却对CO2水合物的生成起到了显著的改善效果。反应釜内气体压降达到2.11MPa,是相同反应时间内0.3%SDS浓度时压降的2.7倍,生成的CO2水合物量多而密实。在混合添加剂的基础上,通过搅拌可以使系统提前约100min完成反应。

化学添加剂对水合物生成和储气的影响

为了研究促进剂对水合物生成的影响,采用自行设计的水合物反应系统,通过恒温定容实验,研究了四氢呋喃(THF)和十二烷基硫酸钠(SDS)对二氧化碳水合物生成的影响。并在实时测量水合物生成过程中系统的温度、压力的基础上,计算得出水合物的生成速率、储气量及表观水合数。结果表明,适宜浓度的SDS能促进气体在液相的溶解,提高水合物的生长速率和储气密度;单独添加THF对水合物生成过程促进效果并不明显;SDS和THF复合添加剂共同作用对水合物促进效果最显著。

表面活性离子液体的合成及其在促进CO_2水合物生成中的应用

合成出3种表面活性离子液体1-(3-磺酸基)丙基六亚甲基亚胺十二烷基苯磺酸、1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸和1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑十二烷基苯磺酸,用1H NMR、FTIR、TG和元素分析方法对其进行了表征,并测定了这3种表面活性离子液体的表面张力。实验结果表明,合成的3种表面活性离子液体具有离子液体和表面活性剂的双功能特性,其水溶液的表面张力与十二烷基苯磺酸钠水溶液的表面张力相近,将其应用于CO2水合物生成的实验中,三者均能明显促进CO2水合物的生成,其中1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸促进CO2水合物生成的效果最佳,在4℃时其300 mg/L的水溶液与纯水和700 mg/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液相比,CO2水合物相平衡压力分别下降20.1%,13.6%。

影响二氧化碳水合物生成特性的实验研究

在小型水合物反应装置上研究了纯水、四丁基溴化铵(TBAB)、四氢呋喃(THF)三种不同水合体系对二氧化碳水合物生成过程的诱导时间、气体消耗速率及反应最终压力等特性的影响。结果表明,设定温度在0℃～3℃范围内时四丁基溴化铵体系中生成水合物的诱导时间最长,受温度影响最大,而水合反应气体消耗速率最大;四氢呋喃体系中生成水合物的诱导时间最短,受温度影响最小,而水合反应气体消耗速率最小;四丁基溴化铵、四氢呋喃体系反应最终压力略高于纯水体系。较高温度范围内THF体系对水合物生成特性的影响明显优于其他两种。

添加剂对CO2水合物生成的影响

以水合物的方式分离/储存CO2气体是一项具有挑战性的新技术。为了提高水合物的生成速率和储气密度,在小型可视化的水合物反应装置上实验研究了不同种类的添加剂对CO2水合物生成特性的影响。结果表明,实验用有机硅系列添加剂可以有效降低气—水界面的表面张力,提高水合物的生成速率。CO2水合物的生成量随着添加剂浓度的增大而增大,但当浓度高于0.1%以后,其生成量增长非常缓慢。单组分添加剂SilwetL-77效果最好,而单组分添加剂THF对CO2水合物的生成没有任何改善,但将浓度为4%的THF和1%的SilwetL-77混合后却对水合物的生成起到了显著的改善效果,12h内的气体压降可达到0.27MPa,是纯水体系的10倍之多,照片显示有大量的水合物生成。研究结果对寻找适合于CO2水合物快速生成的添加剂,为其应用于高效分离储存CO2气体技术等方面提供了指导。

添加剂强化重油催化裂化的过程分析与应用

运用工程化学原理分析讨论了添加剂强化重油催化裂化的过程 ,包括分散稳定气泡、改善雾化、保护酸中心、抑制焦炭生成以及提高重油气化率的胶体结构改性、降低表面张力和改善微孔润湿 ,并用以指导强化重油催化裂化添加剂的筛选。建立小型固定流化床催化裂化实验装置评价了添加剂的强化效果。结果表明 ,添加剂强化重油催化裂化可降低催化剂生焦 1.0 %左右 ,提高总液体收率 1.0 %～ 2 .8%。

激光深熔焊接小孔的反射吸收

采用高速摄影的方法清晰、完整地观测了激光深熔焊接GG17玻璃时的小孔 ,并根据观测到的小孔的形状和尺寸 ,计算比较了小孔孔壁的反射吸收以及由于热传导和对流所引起的热损失 ,分析了小孔形成时平衡表面张力的主要作用力 ,建立了基于小孔孔壁前沿能量平衡的自适应模型 。

复合溶液膜吸收CO_2的性能及其对膜孔润湿的影响

利用自行搭建的CO_2膜吸收实验台,采用聚丙烯(PP)膜组件,以质量分数10%的N-甲基二乙醇胺(MDEA)作为主体胺溶液,添加不同配比的哌嗪(PZ)、乙醇胺(MEA)、甘氨酸钾(PG),考察CO_2脱除效率和传质速率的变化,比较不同复配比的复合溶液表面张力以及对PP膜的浸润性,并以10%MDEA+10%PG混合溶液作为吸收液进行长时间实验。结果表明:添加少量的添加剂对MDEA溶液膜吸收CO_2均有显著的促进作用,当配比小于0.2时,促进作用大小为PZ>MEA>PG;当配比大于0.2时,促进作用大小为PZ>PG>MEA;PZ和MEA均随着添加配比的增加,溶液表面张力减小,而PG相反;表面张力小的溶液对膜浸润性较强,容易造成膜润湿;添加剂质量分数均为10%时,对膜溶胀性和疏水性以及膜孔结构影响大小为PZ>MEA>PG;在20天内,PG/MDEA混合溶液作用下的CO_2脱除效率从89.56%下降为83.09%,对PP的疏水性影响较小,膜组件可以稳定运行。吸收液表面张力对膜吸收法脱除CO_2性能的影响显著。所得结果可为膜吸收CO_2吸收剂复配提供依据,并可为揭示膜吸收CO_2过程中膜润湿导致膜失效的机理以及抑制膜润湿提供实验数据。

水合物法分离混合气中二氧化碳的实验研究

在小型水合物反应装置上研究了纯水、四氢呋喃(THF)、四丁基溴化铵(TBAB)3种不同体系对二氧化碳水合物生成动力学特性的影响。结果表明THF体系中水合物生成的诱导时间最短,在6~15℃较高的反应温度下仍可以显著改善CO_2水合反应体系的相平衡条件。在4.5~6MPa,0.5~6℃条件下,研究了混合添加剂THF/SDS体系中CO_2/N_2混合气水合物生成特性及其分离效果。结果发现,9%THF体系中加入0.3%SDS可以进一步缩短水合反应诱导时间,增大水合反应系统压降,提高了水合物的储气量,与单一THF体系相比,CO_2的回收率提高了近10%。研究表明THF/SDS混合添加剂可在较高操作温度下改善CO_2/N_2的分离效果,降低分离能耗。

反应时间对CO_2处理镁钙砖表面的影响

为了解决镁钙砖的水化问题,采用CO2对其进行表面处理。在水汽温度40℃、试验温度700℃、CO2流量4 L·min-1的条件下研究了不同反应时间(0～240 min)对镁钙砖表面的影响,利用扫描电镜检测表面生成物和反应层厚度,并采用煮沸试验法检测抗水化效果。结果表明:经CO2处理后的镁钙砖表面可生成CaCO3保护膜;随着反应时间的延长,试样表面的反应层厚度逐渐增加,当反应时间为180 min时,试样表面反应层厚度达110.5μm,抗水化效果最好。

膜吸收CO_2工艺中不同吸收液对膜润湿的影响

以单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)作为吸收液,利用聚丙烯(PP)中空纤维膜组件进行分离模拟烟气中CO_2的实验研究,考察不同吸收液的脱除效率以及长时间连续运行下的膜润湿现象。建立膜相传质阻力随时间变化模型,与实验数据拟合较好。同时将膜丝在不同吸收剂中浸泡,结合接触角、场发射扫描电镜(FE-SEM)、衰减全反射红外光谱(ATR-IR)以及热重(TG)表征分析膜性能的改变。结果表明,相同浓度下,单一吸收剂的CO_2脱除效率大小为MEA>DEA>MDEA;当吸收液为1mol/L MEA时,16天后CO_2脱除效率从93.3%下降到72.1%;而吸收液为1mol/L DEA时,脱除效率从88.3%到第16天的78%,下降约12%;理论计算得吸收液为1mol/LMEA和1mol/LDEA时,膜相传质阻力分别为10564.06s/m和4881.08s/m;浸渍时间增加,膜接触角减小,疏水性减弱,同时膜孔径变大,出现润湿现象;红外光谱和热重分析表明在MEA溶液作用下膜丝出现溶胀。

添加剂对二氧化碳水合物形成的影响研究进展

本文介绍了二氧化碳水合物的基本特性,根据二氧化碳水合物的形成机理,提出了几种促进二氧化碳水合物形成的方法。具体分析了不同添加剂对二氧化碳水合物形成过程的影响,阐述了一些添加剂在缩短诱导时间、提高生成速率、降低相平衡条件中取得的研究成果。

储存对罐装碳酸饮料中空气含量等质量特性的影响研究

对罐装碳酸饮料中空气含量的测定方法进行了研究,找出影响测定结果的各个因素;另外,考察了冷藏与25℃储存过程中罐装碳酸饮料的空气含量、顶隙压力、二氧化碳气容量、表面张力及氧化还原电位的变化情况。结果表明:空气含量测量时使用的碱液浓度、开关阀阀门的放气速度、振摇姿势及打开-关闭开关阀的循环次数等影响测定结果;不同储存温度及储存时间影响碳酸饮料的空气含量、二氧化碳气容量、顶隙压力、表面张力及氧化还原电位,另外,顶隙压力分别与二氧化碳气容量、表面张力存在显著负相关,与空气含量存在显著正相关;空气含量与表面张力存在显著负相关,而二氧化碳气容量与氧化还原电位之间存在显著正相关。

添加剂对CO_2水合物生成影响机理的研究进展

在所有温室气体中,二氧化碳对温室效应的影响尤为严重。以水合物的形式储存固定二氧化碳是减轻温室效应的有力措施,因此,如何强化二氧化碳水合物的生成是当前亟待解决的重大课题。文章综述了国内外水合物相关添加剂的研究进展,并揭示了各类添加剂对水合物生成的影响机理。本文从影响机理方面探究复合添加剂以弥补单一添加剂的不足;开发兼具热力学和动力学优势的新型促进剂是未来的研究方向;最后提出了将化学与物理强化方法相结合的新型水合物生成促进技术。

《金属-有机框架》专辑序言──金属-有机框架:新型多功能材料

金属-有机框架是由金属离子与有机配体通过配位键形成的三维框架材料,是近几十年来配位化学领域中发展较快的新型多功能材料。自上世纪90年代以来,金属-有机框架的研究呈现空前的增长,目前已有大于20000例的金属-有机框架被报道。金属-有机框架可变的金属中心及有机配体使其结构与功能具有多样性。金属中心的选择几乎覆盖了所有金属,包括主族元素、过渡元素和镧系金属。而配体的选择,除了传统的氮杂环和羧酸类配体外,还可以引入一些官能团对其进行修饰,

HCs/HCs和HCs/CO_2二元体系表面张力的预测

表面张力是非常重要的物性之一,本文将比容平移后的PR状态方程和密度梯度理论结合,建立了不依赖于混合物表面张力和气液相平衡实验数据的二元混合物表面张力的纯预测模型。对碳氢/碳氢和碳氢/二氧化碳二元体系的表面张力进行了预测,结果表明,本文模型对两组元碳原子数相差不大或者两组元分子结构满足链状和环状或环状和环状组合的碳氢/碳氢二元体系有较高的预测精度,同时模型对碳氢/二氧化碳二元体系表面张力也有较好的预测能力。