L-色氨酸促进二氧化碳水合物生成特性实验研究

深海水合物法封存二氧化碳(CO2)被视为极具潜力的碳封存技术,而实现CO2 水合物(以下简称"水合物")快速生成是该技术推广应用的关键.采用恒温恒容法研究了L-色氨酸溶液在不同质量分数和搅拌状态下对水合物生成动力学的影响.同时研究了L-色氨酸溶液对水合物宏观形态的影响.结果表明,0.10％L-色氨酸溶液和纯水在静止状态下,液体表面形成一层水合物膜,阻止气液进一步接触,且水合物生成量较少,对水合物生成没有促进作用;质量分数为 0.15％～0.50％的L-色氨酸溶液对水合物生成有促进作用,但促进效果不稳定;1.00％L-色氨酸溶液对水合物成核和生长速率具有显著促进作用,相比纯水显著增加了水合物生成量.开启搅拌可大幅提高纯水和 0.50％L-色氨酸溶液的水合物生长速率,增加纯水中水合物生成量,但对 0.50％L-色氨酸溶液中水合物生成量几乎没有影响.水合物倾向于首先在气液固三相界面成核,初期以二维横向模式生长,添加L-色氨酸可改变水合物宏观形态.分析认为,L-色氨酸的疏水端吸附在水合物晶体表面,使水合物疏松多孔,亲水端与水分子结合,增强了水合物表面亲水性,强化了气液接触,最终促进水合物生成.研究结果对开发新型绿色水合物动力学促进剂与促进CO2 捕集技术发展有理论指导意义.