疏水締合水凝膠對CH4的儲氣性能研究

華亞輝，張曉欣，安會勇，鞠 佳，江 湖，王智慧，封瑞江

（ 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順113001)

石油、煤等燃燒導致的溫室效應已經引起了人們的重視，近幾年，研究者們致力于發現高燃燒熱的環保能源。天然氣及沼氣作為新能源成為石油、煤等化石類燃料的首選替代能源，而天然氣及沼氣的主要組分CH4的捕集及純化是當前提高能源燃燒熱的研究熱點。 目前，對CH4的捕集方法有吸附法[1-8]、水合物法[9-11]、吸附-水合法[12]等。其中，常用于吸附法的材料有活性炭[1-3]、MOFs 材料[4-5]、納米多孔材料[6-7]、石墨烯[8]等。近年來，將高吸水性樹脂應用于氣體水合物形成過程中的研究引起廣大學者的興趣。余喜理等[13]證明高吸水性樹脂可提高甲烷水合物的穩定溫度。Q.Wu 等[14]發現高吸水性樹脂能夠縮短水合物形成的誘導時間，加快水合物的形成速率。

水凝膠是高吸水性樹脂的一種，而帶有少量疏水基團的水凝膠被稱為疏水締合水凝膠。疏水締合水凝膠具有三維網狀交聯結構，是一種新型的多孔網狀聚合物。其具有超強的吸水性能，且機械強度、光學透明性、保水能力較好[15]。因此，水凝膠被廣泛應用于油氣田開發的驅油過程、醫療衛生、藥物載體、人造關節等多個方面。此外，水凝膠的各項性能具有一定的靈活性，即可以通過改變水凝膠的構成組分來調節各項性能。已經有部分研究者將水凝膠引入儲氣研究中，并得到了良好的效果。熊文濤等[16-17]合成了不同含水率的聚甲基丙烯酸-2-羥乙酯水凝膠（pHEMA），測量了在273.2 K、7.5 MPa 時，水凝膠干水體系對CH4的儲氣性能可達167.7，較干水的儲氣性能有明顯的增加，并且水凝膠的三維網絡結構改善了水合法儲氣的可逆儲氣性能。……