[发明专利]一种水玻璃与木质素复合的气体水合物促进剂及其应用

说明书

本发明属于气体水合物促进剂的技术领域，公开了一种水玻璃与木质素复合的气体水合物促进剂及其应用。所述气体水合物促进剂包括水玻璃与木质素，水玻璃为模数为1～3.5的硅酸盐的水溶液；硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中一种以上；水玻璃中硅酸盐在气体水合物促进剂中的浓度为0.01～5wt％；木质素在气体水合物促进剂中的浓度为0.001～1wt％。所述气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。本发明采用的木质素和水玻璃来源广泛、价廉易得，水玻璃与木质素复合的气体水合物促进剂可明显缩短水合物形成的诱导时间，显著增强水合物的形成速率和储气密度，便于实现水合物的工业化生产。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，具体涉及一种水玻璃与木质素复合的气体水合物促进剂及其在制备高储气密度气体水合物中的应用。

背景技术

气体水合物又称笼型水合物或气体包合物，是在低温和高压条件下将气体(如：甲烷、二氧化碳、乙烷等)封存在水笼中形成的一种冰状结晶化合物。理论上，甲烷与水可以形成分子式为CH₄·5.75H₂O的sI水合物，室温条件下，甲烷水合物的储气密度可达155mg·g^-1，即1g的水可以储存155mg的甲烷。因此，以水合物的形式储存和运输天然气是一种可行和安全的方法。然而，由于气体的扩散，气体水合物首先在气/液界面形成，并围绕成核中心迅速形成水合物膜，随着水合物膜厚度的增加，反应速率逐渐降低，阻碍了水合物的大规模生成。目前，已提出多种方法来加快水合物的形成动力学，如：机械混合、喷雾、鼓泡、干水、表面活性剂及其他化学添加剂等。十二烷基硫酸钠(SDS)等表面活性剂用于促进气体水合物形成已被广泛研究，并被证实在静态纯水体系中非常有效。然而，表面活性剂来源于石油化工原料，大量使用会对环境造成严重的污染，其他有机促进剂虽能加快水合物形成动力学，如氨基酸、天然产物等，但其价格高昂，均不适用于水合物的大规模使用。

木质素作为一种生物高分子，也是植物资源中唯一含有芳香环的可再生化合物，被认为是目前最丰富的绿色化工资源之一，更重要的是，木质素是一种天然的可生物降解聚合物，基于其良好的分散性、粘合性和表面活性，在染料、医药、木材、冶金等领域均具有广阔的应用前景。水玻璃作为一种基础的无机化工原料，不但具有优良的工艺性能、环保价值和特殊功能，而且其制备所需的原材料来源丰富、价格低廉。

本发明采用可再生的、环境友好的木质素和价廉易得的水玻璃复合作为气体水合物促进剂，可以显著提高水合物的形成动力学，为水合物的工业化生产提供了一种思路与方法。同时，本发明将木质素与无机材料复合用于气体储存，对于木质素的高附加值利用、可再生资源的利用和环境保护都具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种水玻璃与木质素复合的气体水合物促进剂及其应用。本发明采用性能优异、价格低廉的水玻璃和绿色、可再生木质素的复合溶液作为气体水合物促进剂，使用低剂量的溶液即可得到形成动力学快、储气密度高的气体水合物。所述促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种气体水合物促进剂，包括水玻璃与木质素复合促进剂。

所述水玻璃与木质素复合促进剂为木质素和水玻璃的复合溶液，具体是由木质素与水玻璃混合得到。

所述水玻璃为模数为1～3.5的硅酸盐的水溶液中一种以上，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中一种以上；

所述水玻璃中硅酸盐在气体水合物促进剂中的浓度为0.01～5wt％，优选为0.05～0.3wt％；

所述木质素在气体水合物促进剂中的浓度为0.001～1wt％，优选为0.01～0.3wt％。

所述气体水合物促进剂在制备高储气密度气体水合物中的应用。