一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物及其在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物及其在捕捉 二氧化碳中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】 陽〇〇引二氧化碳（c〇2)做作為公認的制造溫室效應(yīng)罪魅禍首，其排放及捕捉封存受到了 越來越多國家和國際機構(gòu)的關(guān)注。我國是一個W煤炭為主的發(fā)展中國家，煤炭等化石燃料 的燃燒所產(chǎn)生的c〇2對環(huán)境造成了巨大影響，在大力倡導(dǎo)低碳生活，健康生活的今天，捕獲 大氣中的溫室氣體對環(huán)境和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。傳統(tǒng)的c〇2捕捉方法包括 化學(xué)法、物理法W及生物法，運些方法有其各自不同的適用范圍，其中W化學(xué)吸收法研究最 為廣泛，也最受商業(yè)市場的青睞，但存在著成本高，污染腐蝕性強，再生能耗高等缺點，因而 急需開發(fā)一種全新的，高效的，經(jīng)濟適用的新型分離技術(shù)，解決當(dāng)前C〇2捕捉技術(shù)存在的諸 多不足。
[0003] 水合物分離技術(shù)作為新興c〇2分離技術(shù)的代表，對于電廠煙氣中c〇2的分離存在著 明顯的優(yōu)勢，水合物分離技術(shù)是利用水分子在氨鍵的作用下形成固定結(jié)構(gòu)的主體晶格，將 氣體分子作為客體分子包裹在運些晶格中而達到分離的一種分離方法，鑒于水合物分離技 術(shù)對于C〇2捕捉與封存的重要性，水合物的研究得到了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。然而，純C02 水合物的形成需要高壓低溫W及較長的誘導(dǎo)時間，嚴重限制了水合物技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。為 了解決水合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與形成動力學(xué)問題，國內(nèi)外進行了許多有益的探索。在水中加 入四氨巧喃、四下基季錠鹽可W在一定程度上提高C〇2水合物的穩(wěn)定性，但室溫下的穩(wěn)定性 依然較差。在促進水合物形成動力學(xué)方面主要是通過噴霧、攬拌、鼓泡增大氣液接觸面接的 機械強化法。雖然機械強化法對水合物的生成有一定的幫助，但也存在反應(yīng)器設(shè)計復(fù)雜、能 耗大、水合物轉(zhuǎn)化不完全等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決W上現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種室溫 穩(wěn)定半籠形水合物。 陽〇化]本發(fā)明的另一目的在于提供上述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉c〇2中的應(yīng)用。本 發(fā)明采用四異戊基季錠鹽作為穩(wěn)定劑與促進劑捕捉二氧化碳，具有形成壓力低，室溫穩(wěn)定 性好，二氧化碳捕捉效率高等優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明目的通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物由四異戊基季錠鹽和水制備而成，具體由100質(zhì)量份 的水與25~100質(zhì)量份的四異戊基季錠鹽均勻混合而成。
[0008] 所述的四異戊基季錠鹽為四異戊基氣化錠或四異戊基漠化錠中的一種W上。
[0009] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用，具體包括W下步驟：
[0010] 將100質(zhì)量份的水，25~100質(zhì)量份的四異戊基季錠鹽混合均勻，得到半籠形水合 物前驅(qū)溶液，在高壓反應(yīng)蓋內(nèi)，一定溫度下通入高壓二氧化碳氣體，反應(yīng)一段時間，得到高 儲氣密度的固態(tài)二氧化碳半籠形水合物，實現(xiàn)對二氧化碳的捕捉。 W11] 所述高壓氣體的壓力為1~3兆帕；
[0012] 所述的反應(yīng)溫度為20~30°C;
[0013] 所述反應(yīng)時間為0. 5~5小時。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：
[0015] (1)本發(fā)明的室溫穩(wěn)定半籠形水合物捕捉二氧化碳，可在常溫下進行；所得到固 態(tài)二氧化碳半籠形水合物能夠穩(wěn)定存在（溫度293K，壓力化ar，穩(wěn)定存在4小時），極大降 低了制冷所需能量；
[0016] (2)本發(fā)明采用室溫穩(wěn)定半籠形水合物對二氧化碳進行捕捉，具有捕捉效率高W 及再生性能好的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 陽〇1引實施例1
[0019] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為35%的四異戊基漠化錠水溶液，由35g 四異戊基漠化錠和65g水均勻混合而成。
[0020] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在25°c下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基漠化錠水溶液中充入壓力為3兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。 陽OW 實施例2
[0022] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為45%的四異戊基漠化錠水溶液，由45g 四異戊基漠化錠和55g水均勻混合而成。
[0023] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在25°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基漠化錠水溶液中充入壓力為2兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。
[0024] 實施例3
[00巧]一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為30%的四異戊基氣化錠水溶液，由30g四異戊基氣化錠和70g水均勻混合而成。
[00%] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在25°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基氣化錠水溶液中充入壓力為2兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。
[0027] 實施例4
[0028] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為40%的四異戊基氣化錠水溶液，由40g 四異戊基氣化錠和60g水均勻混合而成。
[0029] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在20°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基氣化錠水溶液中充入壓力為3兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。
[0030] 實施例5
[0031] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為25%的四異戊基漠化錠水溶液，由25g 四異戊基漠化錠和75g水均勻混合而成。
[0032] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在20°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基漠化錠水溶液中充入壓力為3兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。 陽〇3引實施例6
[0034] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為50%的四異戊基漠化錠水溶液，由50g 四異戊基漠化錠和50g水均勻混合而成。
[0035] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在30°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基漠化錠水溶液中充入壓力為1兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。
[0036] 實施例7
[0037] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為45%的四異戊基氣化錠水溶液，由45g 四異戊基氣化錠和55g水均勻混合而成。
[0038] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在30°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基氣化錠水溶液中充入壓力為2兆帕的C〇2,通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化 計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。
[0039] 實施例8
[0040] 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物為質(zhì)量分數(shù)為35%的四異戊基漠化錠與四異戊基氣 化錠混合水溶液，由25g四異戊基漠化錠，lOg四異戊基氣化錠和65g水均勻混合而成。
[0041] 所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用即利用室溫穩(wěn)定半籠形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具體包括W下步驟：在25°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500mL) 里lOOg上述四異戊基漠化錠與四異戊基氣化錠混合水溶液中充入壓力為1. 5兆帕的C〇2， 通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。 陽0創(chuàng)對比例1 陽0創(chuàng)在25°C下，向高壓反應(yīng)蓋（有效體積500血）里lOOg水中充入壓力為3兆帕的C〇2，通過反應(yīng)蓋內(nèi)壓強的變化計算一定時間間隔的C〇2捕捉量，結(jié)果如表1所示。
[0044] 表1室溫穩(wěn)定半籠形水合物捕捉二氧化碳動力學(xué)
[0045]
[0046] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物，其特征在于：由四異戊基季銨鹽和水制備而成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物，其特征在于：具體由100質(zhì)量份的水 與25~100質(zhì)量份的四異戊基季銨鹽均勻混合而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物，其特征在于：所述的四異戊基季銨鹽 為四異戊基氟化銨或四異戊基溴化銨中的一種以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項所述室溫穩(wěn)定半籠形水合物在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：具體包括以下步驟： 將100質(zhì)量份的水與25~100質(zhì)量份的四異戊基季銨鹽混合均勻，得到半籠形水合物 前驅(qū)溶液；在高壓反應(yīng)釜內(nèi)，一定溫度下通入高壓二氧化碳氣體，反應(yīng)一段時間，得到高儲 氣密度的固態(tài)二氧化碳水合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：所述高壓二氧化碳氣體的壓力為1~3兆 帕。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的溫度為20~30°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的反應(yīng)時間為0. 5~5小時。
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種室溫穩(wěn)定半籠形水合物及其在捕捉二氧化碳中的應(yīng)用。所述半籠形水合物由100質(zhì)量份的水與25～100質(zhì)量份的四異戊基季銨鹽混合均勻得到。所述應(yīng)用為將半籠形水合物置于在高壓反應(yīng)釜內(nèi)，于一定溫度下，通入高壓二氧化碳氣體，反應(yīng)，得到高儲氣密度的固態(tài)二氧化碳水合物，實現(xiàn)對二氧化碳的捕捉。本發(fā)明采用四異戊基季銨鹽作為穩(wěn)定劑和促進劑來促進二氧化碳水合物的形成，具有形成壓力低，室溫穩(wěn)定性好，二氧化碳捕捉效率高等優(yōu)點，為二氧化碳水合物捕捉技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。
【IPC分類】B01D53/14, C07C211/63
【公開號】CN105348116
【申請?zhí)枴緾N201510707805
【發(fā)明人】王衛(wèi)星, 蔡元浩, 李亮, 陳玉龍, 孫逸瑩
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月26日