二氧化碳水合物稳定储存的影响因素研究进展

CO₂置换开采天然气水合物以及水合物法气体储运技术是当前科学家们研究的热点,而水合物的稳定性对其长时间储存和长距离运输至关重要。因此必须提高二氧化碳水合物储存能力和寻求水合物高效稳定的储存条件,然而科学家们发现一些促进剂可以使水合物在温和的条件下长时间存储。本文从“自保护”效应的3种机制、温度、压力以及粒径、促进剂和水合物形态这些因素分析了其对二氧化碳水合物稳定性的影响,证明气体水合物普遍在260~270K和0.1~0.4MPa的条件下稳定性较好,并且同种促进剂在冰点上下对水合物稳定性的影响不同,最后指出了水合物稳定性方面今后的研究方向。     

温度对白菜废弃物青贮发酵品质的影响及微生物多样性分析

为探索废弃白菜在不同季节温度时的青贮可行性,模拟兰州地区气候条件,探讨了不同温度下废弃白菜的青贮品质,并结合MiSeq高通量测序对青贮过程的微生物菌群进行分析。设置OA(低)、RA(中)和HA(高)3个温度处理组,青贮发酵30 d后从感官质量、干物质及有机组分含量、发酵品质等角度分析发酵品质,并通过Illumina MiSeq平台解析温度对微生物菌群的影响差异。结果表明,青贮发酵30 d时3个处理组均未发霉或腐烂,感官质量尚好或优等。中温青贮发酵能产生乳酸和乙酸等有机酸,使pH下降至3.95,氨氮含量仅为3.45 g/100 g(总氮),中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别降至21.51 g/100 g DM和18.36 g/100 g DM,粗蛋白含量能够达到18.04 g/100 g DM。微生物多样性分析表明,中温青贮发酵时的OTUs数量最高为87,微生物丰富度和多样性较好,厚壁菌(相对丰度87.27%)、乳酸杆菌(相对丰度80.07%)分别为门、属水平优势菌,中温时乳酸细菌总相对丰度高达87%以上,保持了良好的乳酸发酵强度。总之,白菜废弃物在中温(18±1)℃条件青贮能获得良好品质,有机组分的变化有助于提高饲用价值。     

沼液回流对牛粪厌氧发酵工程影响

为了减少连续进料的湿式厌氧发酵工程产沼液量和出料热量损失,在50 L连续进料的湿式厌氧发酵装置中模拟实验研究长期回流沼液对牛粪厌氧发酵工程的影响,在中温(37±1)℃条件下研究不同沼液回流比例(0%、30%、40%、50%、60%)时日产气量、甲烷体积分数、pH值、SCOD含量和氨氮含量变化,并通过动力学分析回流对甲烷生产的促进机理。结果表明:回流比例为40%的试验组在回流阶段日产气量逐渐升高并在108 d后趋于稳定,在试验周期内最高日产气量为62.45 L,容积产气率为1.39 L/L,与回流比例为0%、30%的试验组相比分别提高25.46%、9.22%。回流比例为50%、60%的试验组在回流阶段内虽能更快达到最高日产气量62.29、62.40 L,但日产气量在第95天和第78天分别开始降低,至120 d试验结束时已低于回流比例为40%的试验组。最后理论计算回流沼液对发酵进料温度的提升,得出回流沼液可使发酵原料温升能耗降低27.23%～33.38%。     

多孔介质中CO2-CH4水合物置换的影响因素及强化机理研究进展

天然气水合物因其储量巨大、清洁无污染而成为未来最具潜力的清洁能源之一，CO₂置换法可实现天然气水合物的安全开采和温室气体的地层封存。然而，多孔介质中CO₂-CH₄水合物的置换过程存在反应周期长、速率慢、效率低等特点，已成为制约天然气水合物高效开采的瓶颈问题。本文全面综述了多孔介质体系中CO₂-CH₄水合物的置换特性，分析了CO₂-CH₄水合物的置换机理及其动力学过程。在此基础上，详述了不同因素对多孔介质中CO₂-CH₄水合物置换效率的影响规律及强化机理，包括热刺激、置换压力、小分子气体、化学添加剂等的作用机理及其规律。最后指出了多孔介质体系中CO₂-CH₄水合物置换过程强化技术存在的不足和未来的发展方向。对多孔介质体系中CO₂-CH₄水合物置换过程的强化机理及其动力学机制的认识仍需进一步研究。     

表面活性剂对气体水合物生成过程的定量影响

为确定HCFC?141b水合物生成条件下阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的临界胶束浓度(CMC),在0~20℃温度下,通过圆环法实验研究了不同浓度表面活性剂溶液体系的表面张力,考察了表面活性剂对溶液体系表面张力的影响机理并通过C3H8水合物的生成过程实验进行了验证,确定了SDS和SDBS的临界胶束浓度. 结果表明,当SDS和SDBS的质量浓度分别低于500?10?6和100?10?6时,表面活性剂降低水表面张力的效果最明显,二者的CMC分别为1950?10?6和400?10?6,表面活性剂能明显缩短水合反应的诱导时间,提高了其平均生成速率.     

西北新农村建筑太阳能主动供暖试验研究

为了降低西北新农村建筑采暖的能耗,改善室内生活环境,通过试验研究了太阳能主动供暖和传统小型燃煤锅炉供暖的西北新农村建筑的室内热环境、空气质量和采暖能耗的差异。研究结果表明:在室外环境最低温度为-16.2℃条件下,太阳能主动供暖建筑室内平均温度和平均辐射温度分别高出对比建筑5.4℃和3.3℃;在天气晴朗情况下,当室外环境的平均温度高于4.2℃且室外环境的最低温度高于-1.6℃时,仅利用太阳能进行供暖即可满足西北新农村建筑的供暖需求;太阳能主动供暖建筑室内CO,NO2,SO2,CO2及可吸入颗粒物PM10的浓度分别是对比建筑的0.45倍、0.48倍、0.56倍、0.59倍和0.5倍;经过分析得到太阳能主动供暖时室内环境温度与散热片内热水温度以及室外环境温度的二元线性关系;太阳能主动供暖的节能率为86.6%。     

不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响

采用酸（1.5% H₂SO₄）、碱（2% NaOH）、水热（180℃）三种方式分别对芒萁、商陆进行预处理,考查不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响。结果表明：不同预处理方式对原料木质素去除效果不同,去除率大小依次为碱处理 > 酸处理 > 水热处理,其中碱处理条件下芒萁木质素去除率为52.84%,商陆为48.62%。碱处理条件下原料甲烷产率亦最高,分别为芒萁134.62 mL/g VS、商陆260.40 mL/g VS,相比未处理分别提升53.62%、79.38%;稀酸和水热处理条件下芒萁木质素去除率较低,分别为23.61%、4.52%,商陆则分别为31.68%、5.67%。另外,稀酸和水热处理对芒萁产甲烷也有较好的提升作用,相比未处理分别提升33.08%、38.62%,但对商陆产甲烷并没有明显的改善作用（酸处理仅提升7.83%、水热处理降低3.42%）。相比酸处理和水热处理,碱处理具有更好的预处理效果,商陆比芒萁具有更好的产甲烷潜力。     

压力扰动对丙烷水合物生成过程的影响

气体水合物的快速生成与分解是水合物技术广泛工业化应用的关键,因而进行气体水合物生成过程和生成特性的研究具有重要的意义,但目前关于气体水合物生成过程的研究主要集中在温度梯度、降温速率、温度扰动等方面,而针对压力扰动对气体水合物生成过程影响的研究还较鲜见。为此,进行了压力扰动条件下C3H8水合物的生成实验,研究了压力扰动对C3H8水合物静态生成过程的影响。结果表明:1与无压力扰动的条件相比,压力扰动有效地促进了C3H8水合物的生成过程,提高了C3H8水合物的生成速率和生成量;2在100h的静态水合物生成过程中,压力扰动条件下C3H8水合物的平均生长速率达到了0.052 6mm/h,是无压力扰动条件下C3H8水合物平均生长速率(0.013 2mm/h)的4倍;3静态体系中水合物的生成过程比较困难且水合反应不完全,在压力扰动条件下,0.1MPa的压力差可导致0.4kJ/mol的生成驱动力,可使停滞的水合反应重新开始。     

二氧化碳水合物快速生成方法研究进展

气体水合物具有很多优点,却没有大规模的工业化利用,最主要的问题是生成二氧化碳水合物速率缓慢,阻碍了水合物法技术的应用,因此最大程度地提高其生成速率是气体水合物技术得以成功应用的关键。最常见快速生成二氧化碳水合物的方法是加入促进剂,而不同种类和浓度的促进剂对二氧化碳水合物生成速率的作用效果不同。故本文主要概述二氧化碳水合物快速生成的方法,从动力学促进剂、纳米流体以及离子促进剂进行分析, 分别总结了它们对水合物的生成机理。分析了十二烷基硫酸钠（SDS）、纳米石墨、氯化钠三者单独作用时及三者和不同促进剂复配时对二氧化碳水合物的诱导成核时间、生成速率、相平衡、表面张力等方面的影响。最后指出：单一的促进剂都存在最佳浓度,但其会随着不同温度、压力等多种因素的改变而改变,以及不同种类的促进剂复配时存在协同作用且生成效果比单一的好,揭示不同温度、不同压力时最适宜的单一促进剂对水合物生成影响的规律及找出最适宜提高水合物生成速率的促进剂是今后研究的重点方向。目前各种单一的及复配的促进剂对水合物的生成影响尚未形成完整的体系,需要进一步研究。     

冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展

青藏高原冻土区储存着大量的天然气水合物资源,CO₂置换开采冻土区的天然气水合物可实现天然气水合物的安全开采和温室气体CO₂的地层封存。冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学,是冻土区天然气水合物置换开采研究领域的难点和热点问题。本文全面综述了冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展,讨论了不同体系冰点以下多孔介质中气体水合物的形成机理及其生成特性;详述了冰生成水合物机理及其冰粉/多孔介质体系中气体水合物的生成特性,分析了冰点以下多孔介质中气体水合物生成动力学研究尚待完善和改进的地方。最后本文指出冰点以下多孔介质中水合物的生成过程是由传热、传质等多种因素所控制,揭示不同过程的主导因素及其影响规律是今后研究的重点方向。目前对冰点以下多孔介质中水合物的生成特性及机理的认识尚未成熟,仍需深入研究。