一种室温稳定半笼形水合物及其在捕捉二氧化碳中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保材料技术领域，具体设及一种室溫稳定半笼形水合物及其在捕捉 二氧化碳中的应用。
【背景技术】 阳〇〇引二氧化碳（c〇2)做作为公认的制造溫室效应罪魅祸首，其排放及捕捉封存受到了 越来越多国家和国际机构的关注。我国是一个W煤炭为主的发展中国家，煤炭等化石燃料 的燃烧所产生的c〇2对环境造成了巨大影响，在大力倡导低碳生活，健康生活的今天，捕获 大气中的溫室气体对环境和经济社会的可持续发展有重要意义。传统的c〇2捕捉方法包括 化学法、物理法W及生物法，运些方法有其各自不同的适用范围，其中W化学吸收法研究最 为广泛，也最受商业市场的青睐，但存在着成本高，污染腐蚀性强，再生能耗高等缺点，因而 急需开发一种全新的，高效的，经济适用的新型分离技术，解决当前C〇2捕捉技术存在的诸 多不足。
[0003] 水合物分离技术作为新兴c〇2分离技术的代表，对于电厂烟气中c〇2的分离存在着 明显的优势，水合物分离技术是利用水分子在氨键的作用下形成固定结构的主体晶格，将 气体分子作为客体分子包裹在运些晶格中而达到分离的一种分离方法，鉴于水合物分离技 术对于C〇2捕捉与封存的重要性，水合物的研究得到了科学家们的广泛关注。然而，纯C02 水合物的形成需要高压低溫W及较长的诱导时间，严重限制了水合物技术的工业应用。为 了解决水合物的结构稳定性与形成动力学问题，国内外进行了许多有益的探索。在水中加 入四氨巧喃、四下基季锭盐可W在一定程度上提高C〇2水合物的稳定性，但室溫下的稳定性 依然较差。在促进水合物形成动力学方面主要是通过喷雾、揽拌、鼓泡增大气液接触面接的 机械强化法。虽然机械强化法对水合物的生成有一定的帮助，但也存在反应器设计复杂、能 耗大、水合物转化不完全等问题。
【发明内容】
[0004] 为了解决W上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种室溫 稳定半笼形水合物。 阳〇化]本发明的另一目的在于提供上述室溫稳定半笼形水合物在捕捉c〇2中的应用。本 发明采用四异戊基季锭盐作为稳定剂与促进剂捕捉二氧化碳，具有形成压力低，室溫稳定 性好，二氧化碳捕捉效率高等优点。
[0006] 本发明目的通过W下技术方案实现：
[0007] 一种室溫稳定半笼形水合物由四异戊基季锭盐和水制备而成，具体由100质量份 的水与25~100质量份的四异戊基季锭盐均匀混合而成。
[0008] 所述的四异戊基季锭盐为四异戊基氣化锭或四异戊基漠化锭中的一种W上。
[0009] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用，具体包括W下步骤：
[0010] 将100质量份的水，25~100质量份的四异戊基季锭盐混合均匀，得到半笼形水合 物前驱溶液，在高压反应蓋内，一定溫度下通入高压二氧化碳气体，反应一段时间，得到高 储气密度的固态二氧化碳半笼形水合物，实现对二氧化碳的捕捉。 W11] 所述高压气体的压力为1~3兆帕；
[0012] 所述的反应溫度为20~30°C;
[0013] 所述反应时间为0. 5~5小时。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
[0015] (1)本发明的室溫稳定半笼形水合物捕捉二氧化碳，可在常溫下进行；所得到固 态二氧化碳半笼形水合物能够稳定存在（溫度293K，压力化ar，稳定存在4小时），极大降 低了制冷所需能量；
[0016] (2)本发明采用室溫稳定半笼形水合物对二氧化碳进行捕捉，具有捕捉效率高W 及再生性能好的优点。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 阳〇1引实施例1
[0019] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为35%的四异戊基漠化锭水溶液，由35g 四异戊基漠化锭和65g水均匀混合而成。
[0020] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在25°c下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基漠化锭水溶液中充入压力为3兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。 阳OW 实施例2
[0022] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为45%的四异戊基漠化锭水溶液，由45g 四异戊基漠化锭和55g水均匀混合而成。
[0023] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在25°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基漠化锭水溶液中充入压力为2兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。
[0024] 实施例3
[00巧]一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为30%的四异戊基氣化锭水溶液，由30g四异戊基氣化锭和70g水均匀混合而成。
[00%] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在25°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基氣化锭水溶液中充入压力为2兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。
[0027] 实施例4
[0028] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为40%的四异戊基氣化锭水溶液，由40g 四异戊基氣化锭和60g水均匀混合而成。
[0029] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在20°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基氣化锭水溶液中充入压力为3兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。
[0030] 实施例5
[0031] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为25%的四异戊基漠化锭水溶液，由25g 四异戊基漠化锭和75g水均匀混合而成。
[0032] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在20°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基漠化锭水溶液中充入压力为3兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。 阳〇3引实施例6
[0034] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为50%的四异戊基漠化锭水溶液，由50g 四异戊基漠化锭和50g水均匀混合而成。
[0035] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在30°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基漠化锭水溶液中充入压力为1兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。
[0036] 实施例7
[0037] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为45%的四异戊基氣化锭水溶液，由45g 四异戊基氣化锭和55g水均匀混合而成。
[0038] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在30°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基氣化锭水溶液中充入压力为2兆帕的C〇2,通过反应蓋内压强的变化 计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。
[0039] 实施例8
[0040] 一种室溫稳定半笼形水合物为质量分数为35%的四异戊基漠化锭与四异戊基氣 化锭混合水溶液，由25g四异戊基漠化锭，lOg四异戊基氣化锭和65g水均匀混合而成。
[0041] 所述室溫稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用即利用室溫稳定半笼形水 合物捕捉二氧化碳的方法，具体包括W下步骤：在25°C下，向高压反应蓋（有效体积500mL) 里lOOg上述四异戊基漠化锭与四异戊基氣化锭混合水溶液中充入压力为1. 5兆帕的C〇2， 通过反应蓋内压强的变化计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。 阳0创对比例1 阳0创在25°C下，向高压反应蓋（有效体积500血）里lOOg水中充入压力为3兆帕的C〇2，通过反应蓋内压强的变化计算一定时间间隔的C〇2捕捉量，结果如表1所示。
[0044] 表1室溫稳定半笼形水合物捕捉二氧化碳动力学
[0045]
[0046] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种室温稳定半笼形水合物，其特征在于：由四异戊基季铵盐和水制备而成。2. 根据权利要求1所述室温稳定半笼形水合物，其特征在于：具体由100质量份的水 与25~100质量份的四异戊基季铵盐均匀混合而成。3.根据权利要求1所述室温稳定半笼形水合物，其特征在于：所述的四异戊基季铵盐 为四异戊基氟化铵或四异戊基溴化铵中的一种以上。4.根据权利要求1~3任一项所述室温稳定半笼形水合物在捕捉二氧化碳中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：具体包括以下步骤： 将100质量份的水与25~100质量份的四异戊基季铵盐混合均匀，得到半笼形水合物 前驱溶液；在高压反应釜内，一定温度下通入高压二氧化碳气体，反应一段时间，得到高储 气密度的固态二氧化碳水合物。6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述高压二氧化碳气体的压力为1~3兆 帕。7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的温度为20~30°C。8. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的反应时间为0. 5~5小时。
【专利摘要】本发明属于环保材料技术领域，公开了一种室温稳定半笼形水合物及其在捕捉二氧化碳中的应用。所述半笼形水合物由100质量份的水与25～100质量份的四异戊基季铵盐混合均匀得到。所述应用为将半笼形水合物置于在高压反应釜内，于一定温度下，通入高压二氧化碳气体，反应，得到高储气密度的固态二氧化碳水合物，实现对二氧化碳的捕捉。本发明采用四异戊基季铵盐作为稳定剂和促进剂来促进二氧化碳水合物的形成，具有形成压力低，室温稳定性好，二氧化碳捕捉效率高等优点，为二氧化碳水合物捕捉技术的工业化应用提供了技术支撑。
【IPC分类】B01D53/14, C07C211/63
【公开号】CN105348116
【申请号】CN201510707805
【发明人】王卫星, 蔡元浩, 李亮, 陈玉龙, 孙逸莹
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月26日