氨基酸作為水合物促進(jìn)劑及其在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了氨基酸作為水合物促進(jìn)劑及其在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用。所述氨基酸作為水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用，具體是將氨基酸作為CO2水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用。所述氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用，包括如下步驟：1）將100質(zhì)量份的水和0.01~3質(zhì)量份的氨基酸均勻混合后得到氨基酸水溶液；2）將氨基酸水溶液注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)；3）向高壓反應(yīng)釜內(nèi)通入高壓CO2氣體進(jìn)行反應(yīng)，得到高儲(chǔ)氣密度的固態(tài)CO2水合物，實(shí)現(xiàn)對(duì)CO2的高效捕捉與封存。本發(fā)明采用氨基酸作為CO2水合物促進(jìn)劑，切合“綠色環(huán)?！钡目茖W(xué)理念，且經(jīng)濟(jì)高效，能極大縮短水合誘導(dǎo)時(shí)間，增大氣體捕捉量。
【專利說(shuō)明】
氨基酸作為水合物促進(jìn)劑及其在二氧化碳捕捉與封存中的 應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于二氧化碳捕捉與封存技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及氨基酸作為水合物促 進(jìn)劑及其在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源和環(huán)境問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)?；剂系娜紵?為人類提供基本的能量需求和物質(zhì)生產(chǎn)需求的同時(shí)，產(chǎn)生了大量的二氧化碳(C0 2)。目前， 大氣層中的C02濃度已經(jīng)突破400 ppm，而在工業(yè)時(shí)代前大氣中的C02濃度還不足300 ppm，高 濃度C02所產(chǎn)生的室溫效應(yīng)導(dǎo)致了一系列的環(huán)境與氣候問(wèn)題。
[0003] 隨著人類對(duì)溫室效應(yīng)的重視，各種C〇2捕捉與封存技術(shù)相繼出現(xiàn)。水合物技術(shù)作為 一種新興技術(shù)在C02捕捉與封存領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。利用水合物籠型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 對(duì)C0 2的高效捕捉與封存，在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保兩方面存在著明顯優(yōu)勢(shì)。但當(dāng)前利用水合物技術(shù)進(jìn) 行C02的捕捉與封存主要存在著兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:水合物形成速度較慢以及儲(chǔ)氣量較低。在水 合物體系中引入多孔介質(zhì)如硅膠，活性炭，石墨烯等，可以提高水合物生成動(dòng)力學(xué)，并在一 定程度上增大C0 2捕捉量，然而這些方法生產(chǎn)成本較高，遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。相比 之下，利用動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑技術(shù)在C02捕捉與封存中有著明顯的成本優(yōu)勢(shì)，少量促進(jìn)劑的加入 便能實(shí)現(xiàn)C0 2捕捉速度與捕捉量的極大提高。因而開(kāi)發(fā)一種新型綠色環(huán)保水合物動(dòng)力學(xué)促 進(jìn)技術(shù)以解決當(dāng)前嚴(yán)峻的C02污染問(wèn)題顯得尤為必要。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】
為了解決現(xiàn)有C02捕捉與封存技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一 種快速制備C〇2水合物的技術(shù)。
[0005] 本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 氨基酸作為水合物促進(jìn)劑及其在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用。
[0006] 氨基酸作為水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用，具體是將氨基酸作為C02水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用。
[0007] 進(jìn)一步地，所述的氨基酸包括甲硫氨酸、正亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸、正纈氨酸、 纈氨酸或氨基庚酸中的一種以上。
[0008] 氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用，具體包括如下步驟： 1) 將100質(zhì)量份的水和0.01~3質(zhì)量份的氨基酸均勻混合后得到氨基酸水溶液； 2) 將氨基酸水溶液注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)； 3) 向高壓反應(yīng)釜內(nèi)通入高壓C02氣體進(jìn)行反應(yīng)，得到高儲(chǔ)氣密度的固態(tài)C02水合物。
[0009] 進(jìn)一步地，所述的氨基酸包括甲硫氨酸、正亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸、正纈氨酸、 纈氨酸或氨基庚酸中的一種以上。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟3)所述反應(yīng)的溫度為270K~278K。
[0011]進(jìn)一步地，步驟3)所述的高壓C〇2氣體的壓力為1.5~4兆帕。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟3)所述反應(yīng)的時(shí)間為0.5~5小時(shí)。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟3)所述反應(yīng)的時(shí)間為1~3h時(shí)，所述高儲(chǔ)氣密度最高達(dá)到380 mg/g。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果： (1) 本發(fā)明所采用的水合物捕捉C02促進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)劑用量少，無(wú)污染，切合"綠色環(huán)保" 的科學(xué)理念，且經(jīng)濟(jì)高效。 (2) 本發(fā)明所述C02捕捉與封存技術(shù)，捕捉速度快，儲(chǔ)氣密度高。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 [0017] 實(shí)施例！ 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 2%的甲硫氨酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0018] 1)將〇.2g甲硫氨酸和99.8 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的甲硫氨酸水溶 液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述甲硫氨酸水溶液； 3) 在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.3兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0019] 實(shí)施例2 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 01%的正亮氨酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0020] 1)將0.〇lg正亮氨酸和99.99 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%的正亮氨酸水溶 液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述正亮氨酸水溶液； 3) 在270 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為4兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的變 化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0021] 實(shí)施例3 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 2%的正亮氨酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0022] 1)將0.2g正亮氨酸和99.8 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的正亮氨酸水溶 液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述正亮氨酸水溶液； 3) 在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.4兆帕的C〇2氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C02水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0023] 實(shí)施例4 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 5%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0024] 1)將0.2 g正亮氨酸，0.3 g甲硫氨酸和99.5 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% 的混合氨基酸水溶液； 2)向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3)在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為1.5兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C02水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0025] 實(shí)施例5 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 4%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0026] 1)將0.2 g甲硫氨酸，0.08 g正亮氨酸，0.04 g異亮氨酸，0.04g色氨酸，0.02 g正 纈氨酸，〇. 02 g氨基庚酸和99.6 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在278 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.6兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0027] 實(shí)施例6 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0028] 1)將1.0 g甲硫氨酸，0.6 g正亮氨酸，0· 4 g異亮氨酸，0.4 g色氨酸，0· 4 g正纈 氨酸，〇. 2 g氨基庚酸和97 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在271 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為2.5兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0029] 實(shí)施例7 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 8%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0030] 1)將0.4 g甲硫氨酸，0.1 g正亮氨酸，0· 1 g異亮氨酸，0.1 g色氨酸，0.1 g氨基 庚酸和99.2 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在274 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.5兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0031] 實(shí)施例8 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 5%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0032] 1)將O.lg甲硫氨酸，0.1 g正亮氨酸，0.1 g異亮氨酸，0.1 g色氨酸，0· 1 g正纈氨 酸和99.5 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)充入壓力為3.4兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的變 化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0033] 實(shí)施例9 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0034] 1)將lg纈氨酸，0.2 g正亮氨酸，0.1 g異亮氨酸，0.1 g色氨酸，0· 1 g正纈氨酸和 98.5 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在274 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.5兆帕的C〇2氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔c〇2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0035] 實(shí)施例10 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0036] 1)將0.2 g正亮氨酸，0.1 g異亮氨酸，0.1 g色氨酸，0· 1 g正纈氨酸和99.5 g水 均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.4兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C0 2水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0037] 實(shí)施例11 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0038] 1)將0.02 g正亮氨酸，0.01 g異亮氨酸，0.01 g色氨酸，0.0 1 g甲硫氨酸和99.95 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的混合氨基酸水溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.4兆帕的C〇2氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C02水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0039] 實(shí)施例12 本實(shí)施例采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 02%的混合氨基酸作為動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑。
[0040] 1)將0.01 g甲硫氨酸，0.005 g正亮氨酸，0.002 g異亮氨酸，0.001 g色氨酸，0.00 1 g正纈氨酸，0. 〇〇lg纈氨酸和99.98 g水均勻混合得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%的混合氨基酸水 溶液； 2) 向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g所述混合氨基酸水溶液； 3) 在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.4兆帕的C〇2氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C02水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0041] 對(duì)比例1 本對(duì)比例不采用促進(jìn)劑進(jìn)行c〇2的捕捉與封存。
[0042] 1)向高壓反應(yīng)釜(有效體積500 mL)里加入100 g水； 2)在273 K溫度下，向高壓反應(yīng)釜充入壓力為3.3兆帕的C02氣體，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的 變化計(jì)算一定時(shí)間間隔C02水合物儲(chǔ)氣量，結(jié)果如表1所示。
[0043] 表1 一定時(shí)間間隔c〇2水合物儲(chǔ)氣量
通過(guò)表1可知，采用氨基酸水溶液能夠有效提高c〇2水合物形成動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)c〇2水合物 的形成，顯著增大C02水合物的儲(chǔ)氣量，最終C02水合物的儲(chǔ)氣量都能達(dá)到300mg/g以上。 [0044]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合及簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 氨基酸作為水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用，其特征在于具體是將氨基酸作為CO2水合物促進(jìn)劑 的應(yīng)用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨基酸作為水合物促進(jìn)劑的應(yīng)用，其特征在于:所述的氨基酸 包括甲硫氨酸、正亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸、正纈氨酸、纈氨酸或氨基庚酸中的一種以上。3. 氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用，其特征在于，包括如下 步驟： 1) 將100質(zhì)量份的水和0.01~3質(zhì)量份的氨基酸混合均勻后得到氨基酸水溶液； 2) 將氨基酸水溶液注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)； 3 )向高壓反應(yīng)釜內(nèi)通入高壓CO2氣體進(jìn)行反應(yīng)，得到高儲(chǔ)氣密度的固態(tài)CO2水合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用， 其特征在于:所述的氨基酸包括甲硫氨酸、正亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸、正纈氨酸、纈氨酸 或氨基庚酸中的一種以上。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用， 其特征在于:步驟3)所述反應(yīng)的溫度為270K~278K。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用， 其特征在于:步驟3)所述的高壓CO2氣體的壓力為1.5~4兆帕。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨基酸作為水合物促進(jìn)劑在二氧化碳捕捉與封存中的應(yīng)用， 其特征在于:步驟3)所述反應(yīng)的時(shí)間為0.5~5小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01D53/14GK105944508SQ201610462203
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王衛(wèi)星, 陳玉龍, 蔡元浩, 黃浩鑫
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)