碳隔离方法和系统以及由此产生的组合物的制作方法_3

文档序号:8490911阅读:来源:国知局
根离 子浓度超过5, OOOppm或更高,如10, OOOppm或更高,包括15, OOOppm或更高。举例来说,隹$ 和镁分别在400和1200ppm的浓度下存在于海水中。通过使用海水(或类似水作为水性介 质)形成富含碳酸氢根的产物,可达成碳酸氢根离子浓度超过10, OOOppm或更高。
[0052] 在所述实施方案中,介质中的二阶阳离子源的总量可变化,所述二阶阳离子源可 由单一的二阶阳离子物质(如Ca 2+、Mg2+)或两种或更多种不同二阶阳离子物质(例如Ca2+、 Mg2+等)组成,并且在一些情况下,总量是1000 ppm或更高,如2000ppm或更高,包括3000ppm 或更高,如5000ppm或更高,包括7500ppm或更高,如10, OOOppm或更高,例如15, OOOppm或 更高,包括20, OOOppm或更高。可单独或组合作为二阶阳离子源采用的目标二价阳离子包 括但不限于:Ca2+、Mg 2+、Be2+、Ba2+、Sr2+、Pb2+、Fe 2+、Hg2+等。可为或可不为二价的其它目标阳 离子包括但不限于:Na+, K+,NH4+和 Li + 以及 Mn、Ni、Zn、Cu、Ce、La、Al、Y、NcU Zr、GcU Dy、Ti、 Th、U、La、Sm、Pr、Co、Cr、Te、Bi、Ge、Ta、As、Nb、W、Mo、V 等的阳离子物质。包括二价或另外 阳离子源,并且因此可用于所述实施方案中的天然存在的水性介质包括但不限于:自海、大 洋、河口、泻湖、盐水、碱湖、内海等获得的水性介质。
[0053] 产生富含碳酸氢根的产物(BRP)
[0054] 含CO2的气体和碳酸氢盐缓冲的水性介质的接触是在足以自含CO2的气体(SP含 〇) 2的气体流)移除CO 2,并且增加水性介质的碳酸氢根离子浓度以产生富含碳酸氢根的产 物的条件下进行。就富含碳酸氢根的产物而言,其是指特征在于碳酸氢根离子的浓度较高 的组合物,其中在一些情况下,碳酸氢根离子的浓度可为5, OOOppm或更高,如10, OOOppm或 更高,包括15, OOOppm或更高。在一些情况下,富含碳酸氢根的产物中的碳酸氢根离子在 5, 000 至 20, OOOppm,如 7, 500 至 15, OOOppm,包括 8, 000 至 12, OOOppm 的范围内。在一些情 况下,BRLCP中的碳酸氢根离子的总量可在0.1 wt. %至30wt. %,如3至20wt. %,包括10 至15wt. %的范围内。在组合CO2源和水性介质(例如如上所述)后产生的富含碳酸氢根 的产物的pH可变化,并且在一些情况下,在4至10,如6至9,并且包括8至8. 5的范围内。
[0055] 富含碳酸氢根的产物可为包括单一相或两个或更多个不同相的液体组合物。在一 些实施方案中,富含碳酸氢根的产物包括含液体凝聚相(LCP)的小滴的主体液体,例如主 体溶液。就"液体凝聚相"或"LCP"而言,其是指包括碳酸氢根离子的液体溶液的相,其中 碳酸氢根离子在LCP相中的浓度高于在周围主体液体中。
[0056] LCP小滴的特征在于存在亚稳定的富含碳酸氢根的液体前体相,其中碳酸氢根离 子缔合以达成的凝聚浓度超过主体溶液的凝聚浓度,并且是以非结晶溶液状态存在。参见 例如图2。如可在图2中所见,LCP含有在由虚线表示的界面外部的主体溶液中所见的所 有组分。然而,碳酸氢根离子的浓度高于主体溶液中。在其中存在LCP小滴的那些情况下, LCP和主体溶液可各自含有离子对和预核化簇(PNC)。当存在时,相较于溶液中的离子对和 PNC,离子长期保持在它们的相应相中。尽管给定BRP中的小滴的数目可变化,但在一些情 况下,存在每毫升液体IX KT6个或大于IX KT6个小滴,如每毫升液体IX KT7个或更多个 小滴,包括每毫升液体IX KT8个或更多个小滴,其中在一些情况下,小滴的量可为每毫升 液体I X 10_9个或更多个小滴、每毫升液体I X 10 _1(1个或更多个小滴、每毫升液体I X 10 H个 或更多个小滴、或每毫升液体IX KT12个或更多个小滴,其中在一些情况下,小滴的量是每 毫升液体IX HT15个或更少个小滴,如每毫升液体IX HT13个或更少个小滴,包括每毫升液 体I X KT12个或更少个小滴。
[0057] 在LCP小滴中,例如如HC03_、C032_等的碳等效分子的量可变化,并且在一些情况 下,在每个小滴1,〇〇〇个碳等效分子至1,〇〇〇, 〇〇〇个碳等效分子的范围内。因此,BRP的碳 当量浓度可变化,并且可易于使用下式来确定:
[0058] (碳等效分子数目/小滴)X (mol/6. 022 X IO23个分子)X (小滴数目/mL) X
[0059] (1000mL/L)=浓度
[0060] 在一些情况下,碳当量浓度是IOnM或更高,如IOOnM或更高、500nM或更高、750nM 或更高,包括1微摩尔或更高、10微摩尔或更高、100微摩尔或更高、500微摩尔或更高、750 微摩尔或更高,包括1毫摩尔或更高,如10毫摩尔或更高,其中在一些情况下,碳当量浓度 是IM或更低,如750毫摩尔或更低,包括500毫摩尔或更低,如250毫摩尔或更低,例如100 毫摩尔或更低、50毫摩尔或更低、10毫摩尔或更低。
[0061] 在包括LCP小滴的双相组合物中,主体溶液的pH可高于LCP的pH,例如其中主体 流体可具有在pH 8.0至pH 9.0,如pH 8.2至pH8. 5的范围内的pH。由于LCP中的碳等效 分子的浓度较高,所以LCP小滴的pH在相较于主体溶液的pH时将较低,例如其中LCP小滴 的流体的pH可在4. 9至pH 7. 8的范围内,如在pH 5. 2与pH 6. 8之间。在这些实施方案 中,PH不同是由LCP中的碳等效分子拉入额外质子或酸来平衡LCP中的电荷所致。这个现 象又使得更多CO 2被吸收在主体溶液中,由此建立使得BRP中的LCP的量能够更大的循环。
[0062] 主体相和LCP的特征在于在各相之间具有不同Keq、不同粘度和不同溶解度。LCP 小滴的碳酸氢根、碳酸根和二价离子组分是在适当条件下,可聚集成后临界核,从而导致固 相核化以及继续生长的那些。尽管碳酸氢根离子与例如Ca 2+的二价阳离子在LCP小滴中的 缔合可变化,但在一些情况下,可存在二齿碳酸氢根离子/二阶阳离子物质。举例来说,在 目标LCP中,可存在Ca 2+/碳酸氢根离子二齿物质,如图3中所说明。
[0063] 尽管BRLCP的主体相中的LCP小滴的直径可变化,但在一些情况下,小滴的直径 在1至500nm,如5至25nm,并且包括10至IOOnm的范围内。在一些情况下,小滴是带 电荷的,并且可(在一些情况下)具有在-140至120,如-100至40,并且包括-40至-5 的范围内的ζ电位。在一些情况下,小滴是带电荷的,其中根据需要小滴可带正电荷 或带负电荷。电荷(无论是正电荷抑或是负电荷)的量值越高,LCP小滴的稳定性可越 大。在一些情况下,小滴所带电荷(正电荷或负电荷)的量值在10至100,如15至75, 包括20至50,例如20至40的范围内。在LCP小滴中,碳酸氢根离子与碳酸根离子的比 率(即HC0 37C0广比率)可变化,并且在一些情况下,是10或更大至1,如20或更大至 1,包括25或更大至1,例如50或更大至1。目标LCP的其它方面见于Bewernitz等,〃A metastable liquid precursor phase of calcium carbonate and its interactions with polyaspartate,"Faraday Discussions. 2012 年 6 月 7 日。DOI:10. 1039/ c2fd20080e (2012) 159:291-312中。LCP的存在性可使用任何适宜方案来确定,例如Faatz 等,Advanced Materials, 2004, 16, 996-1000 ;Wolf 等,Nanoscale, 2011,3, 1158-1165; Rieger 等,Faraday Discussions, 2007, 136,265-277;以及 Bewernitz 等,Faraday Discussions, 2012, 159, 291-312 中所述的方案。
[0064] 当富含碳酸氢根的产物具有例如如上所述的两相时,第一相具有的碳酸氢根离子 的浓度可高于第二相,其中碳酸氢根离子浓度的量值差异可变化,在一些情况下,在〇. 1至 4,如1至2的范围内。举例来说,在一些实施方案中,富含碳酸氢根的产物组合物可
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1