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一种稻壳提取液及其制备方法和应用
申请号 CN202311534206.8 申请日 2023-11-16 公开(公告)号 CN117654098A 公开(公告)日 2024-03-08
申请人 华南理工大学; 发明人 王卫星; 张颢岩; 牛晓春;
摘要 本 发明 公开了一种稻壳提取液及其制备方法和应用。本发明的稻壳提取液的制备方法包括以下步骤：将稻壳分散在NaOH溶液中，再在 温度 为30℃～90℃的条件下进行提取，过滤取滤液，即得稻壳提取液。本发明的稻壳提取液具有制备工艺简单、原料来源广泛、生产成本低、绿色环保等优点，将其作为 水 合物动 力 学促进剂来制备气体水合物可以有效提高气体水合物的储气 密度 以及缩短气体水合物形成所需的诱导时间，适合进行大规模推广应用。
权利要求

1.一种稻壳提取液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将稻壳分散在NaOH溶液中，再在温度为30℃～90℃的条件下进行提取，过滤取滤液，即得稻壳提取液。
2.根据权利要求1所述的稻壳提取液的制备方法，其特征在于：所述稻壳、NaOH溶液的质量比为1:90～110。
3.根据权利要求1或2所述的稻壳提取液的制备方法，其特征在于：所述NaOH溶液的质量分数为0.05％～1％。
4.根据权利要求1或2所述的稻壳提取液的制备方法，其特征在于：所述提取的时间为
1h～24h。
5.根据权利要求1或2所述的稻壳提取液的制备方法，其特征在于：所述过滤采用的滤网的目数为400目。
6.一种稻壳提取液，其特征在于，由权利要求1～5中任意一项所述的制备方法制成。
7.一种水合物动力学促进剂，其特征在于，包含权利要求6所述的稻壳提取液。
8.一种甲烷水合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求6所述的稻壳提取液加入反应釜，再排出反应釜内空气后通入甲烷，再保压反应，即得甲烷水合物。
9.根据权利要求8所述的甲烷水合物的制备方法，其特征在于：所述保压反应在反应釜内压力为8MPa～11MPa、温度为250K～300K的条件下进行。
10.根据权利要求8或9所述的甲烷水合物的制备方法，其特征在于：所述保压反应的时间为30min～1000min。
说明书全文

一种稻壳提取液及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及气体水合物技术领域，具体涉及一种稻壳提取液及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 气体水合物又称笼型水合物或气体包合物，是在一定的温度和压力(一般为高压)下将客体小分子(例如：氢气、甲烷、二氧化碳、乙烷和丙烷等)封存在水笼中形成的一种冰状结晶化合物。天然气(主要成分是甲烷)是世界上公认的洁净能源，其开发利用对于环境保护和国民经济的可持续发展具有重要意义。然而，天然气也是一种温室效应很强的气体，与全球气候环境变化有着密切关系，如何高效储存天然气是其工业化过程的主要难点。
[0003] 天然气水合物(NGH)是自然界中天然气存在的一种特殊形式，具有分布范围广、储3
气密度高等特点，其开发和利用是能源领域的研究热点。在标准状态下，1m的天然气水合
3
物可以储存高达180m 的天然气，且天然气水合物在常温下即可完全分解释放大量的天然气，因此，通过制备天然气水合物可以显著提高天然气的储运规模和效率。然而，目前水合物储运天然气技术并不成熟，仍处于实验研究阶段，而如何最大限度地提高天然气水合物的储气密度以及缩短天然气水合物形成所需的诱导时间是关键所在。
[0004] 因此，开发一种可以有效提高气体水合物的储气密度以及缩短气体水合物形成所需的诱导时间的水合物动力学促进剂具有十分重要的意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种稻壳提取液及其制备方法和应用。
[0006] 本发明所采取的技术方案是：
[0007] 一种稻壳提取液的制备方法包括以下步骤：将稻壳分散在NaOH溶液中，再在温度为30℃～90℃的条件下进行提取，过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0008] 优选地，所述稻壳、NaOH溶液的质量比为1:90～110。
[0009] 优选地，所述NaOH溶液的质量分数为0.05％～1％。
[0010] 进一步优选地，所述NaOH溶液的质量分数为0.05％～0.20％。
[0011] 优选地，所述提取的时间为1h～24h。
[0012] 优选地，所述过滤采用的滤网的目数为400目。
[0013] 一种稻壳提取液，其由上述制备方法制成。
[0014] 一种水合物动力学促进剂，其包含上述稻壳提取液。
[0015] 一种甲烷水合物的制备方法包括以下步骤：将上述稻壳提取液加入反应釜，再排出反应釜内空气后通入甲烷，再保压反应，即得甲烷水合物。
[0016] 优选地，所述保压反应在反应釜内压力为8MPa～11MPa、温度为250K～300K的条件下进行。
[0017] 进一步优选地，所述保压反应在反应釜内压力为9MPa～10MPa、温度为270K～280K的条件下进行。
[0018] 优选地，所述保压反应的时间为30min～1000min。
[0019] 本发明的有益效果是：本发明的稻壳提取液具有制备工艺简单、原料来源广泛、生产成本低、绿色环保等优点，将其作为水合物动力学促进剂来制备气体水合物可以有效提高气体水合物的储气密度以及缩短气体水合物形成所需的诱导时间，适合进行大规模推广应用。
[0020] 具体来说：
[0021] 1)本发明的稻壳提取液是由农业废弃物稻壳制成，稻壳产量大、价格低、可再生，且稻壳提取液的制备过程不会造成环境污染，符合“绿色化学”理念；
[0022] 2)本发明的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂来制备气体水合物可以有效提高气体水合物的储气密度以及缩短气体水合物形成所需的诱导时间，效果甚至优于目前常用的表面活性剂型促进剂(例如：十二烷基硫酸钠)，具有很高的实际应用价值，适合进行大规模推广应用。附图说明
[0023] 图1为实施例1～5和对比例1～3中甲烷水合物的形成动力学曲线。
[0024] 图2为实施例2和实施例6～9中甲烷水合物的形成动力学曲线。
[0025] 图3为实施例10～13中甲烷水合物的形成动力学曲线。

具体实施方式

[0026] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
[0027] 实施例1：
[0028] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0029] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.05％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0030] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0031] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0032] 实施例2：
[0033] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0034] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0035] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0036] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0037] 实施例3：
[0038] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0039] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.20％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0040] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0041] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0042] 实施例4：
[0043] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0044] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.50％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0045] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0046] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0047] 实施例5：
[0048] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0049] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为1.00％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0050] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0051] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0052] 实施例6：
[0053] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0054] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取1h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0055] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0056] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0057] 实施例7：
[0058] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0059] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取2h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0060] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0061] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0062] 实施例8：
[0063] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0064] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取6h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0065] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0066] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0067] 实施例9：
[0068] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0069] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取12h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0070] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0071] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0072] 实施例10：
[0073] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0074] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为30℃的条件下提取12h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0075] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0076] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0077] 实施例11：
[0078] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0079] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为60℃的条件下提取12h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0080] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0081] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0082] 实施例12：
[0083] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0084] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取12h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0085] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0086] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0087] 实施例13：
[0088] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0089] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.10％的NaOH溶液中，再在温度为90℃的条件下提取12h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0090] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0091] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0092] 对比例1：
[0093] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0094] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.01％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0095] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0096] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0097] 对比例2：
[0098] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0099] 将1g的稻壳分散在100g的质量分数为0.02％的NaOH溶液中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0100] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0101] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0102] 对比例3：
[0103] 一种稻壳提取液，其制备方法如下：
[0104] 将1g的稻壳分散在100g的去离子中，再在温度为80℃的条件下提取24h，再用400目的滤网过滤取滤液，即得稻壳提取液。
[0105] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0106] 将20g的上述稻壳提取液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0107] 对比例4：
[0108] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0109] 将20g的质量分数为0.1％的十二烷基硫酸钠溶液加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0110] 对比例5：
[0111] 一种甲烷水合物的制备方法，其步骤如下：
[0112] 将20g的质量分数为0.1％的水玻璃(由模数为1的硅酸钠配制而成)加入反应釜，再用甲烷连续吹扫反应釜3次排除反应釜内空气，再通入甲烷至反应釜内压力至9.5MPa，再在温度为273.2K的条件下保压17h(保压5min、15min、30min、60min、120min、500min和1000min时，取样测试甲烷水合物的储气量)，即得甲烷水合物。
[0113] 性能测试：
[0114] 实施例1～5和对比例1～3中甲烷水合物的形成动力学曲线如图1所示，实施例2和实施例6～9中甲烷水合物的形成动力学曲线如图2所示，实施例10～13中甲烷水合物的形成动力学曲线如图3(a为总图，b为a的局部放大图)所示，实施例1～13和对比例1～5中不同保压时间下甲烷水合物的储气量测试结果如下表所示：
[0115] 表1实施例1～13和对比例1～5中不同保压时间下甲烷水合物的储气量测试结果[0116]
[0117]
[0118] 由图1～3和表1可知：
[0119] 1)通过对比实施例1～5和对比例1～3可知：当NaOH溶液的质量分数低于0.20％或用去离子水提取稻壳时(对比例1～3)，得到的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量很低，当NaOH溶液的质量分数为0.05％、0.10％和0.20％时(实施例1～3)，得到的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量均在130mg/g以上，当NaOH溶液的质量分数高于0.20％时(实施例4和实施例5)，得到的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量有所下降，说明NaOH溶液的质量分数为0.05％～0.20％时得到的稻壳提取液的水合物动力学促进效果好(NaOH溶液的质量分数为
0.10％时得到的稻壳提取液的效果最好)；
[0120] 2)通过对比实施例4、实施例6～9和对比例4可知：在NaOH溶液的质量分数为0.10％、提取温度为80℃的条件下，提取时间为1h、2h、6h、12h和24h时，得到的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量均在135mg/g以上，均具有优异的水合物动力学促进效果，且效果优于质量分数为0.1％的十二烷基硫酸钠溶液(对比例4)；
[0121] 3)通过对比实施例10～13和对比例4可知：在NaOH溶液的质量分数为0.10％、提取时间为12h的条件下，提取温度为30℃、60℃、80℃和90℃时，得到的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量均在135mg/g以上，均具有优异的水合物动力学促进效果，且效果优于质量分数为0.1％的十二烷基硫酸钠溶液(对比例4)；
[0122] 4)由对比例5可知：质量分数为0.1％的水玻璃作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量作为水合物动力学促进剂制备的甲烷水合物的储气量很低(低于10mg/g)，说明水玻璃的水合物动力学促进效果很小；
[0123] 综上可知，本发明的稻壳提取液作为水合物动力学促进剂来制备气体水合物可以有效提高气体水合物的储气密度以及缩短气体水合物形成所需的诱导时间，且效果优于常用的表面活性剂型促进剂十二烷基硫酸钠，适合进行大规模推广应用。
[0124] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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