【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于碳封存，尤其涉及co2-水-巖礦化反應(yīng)固碳率和反應(yīng)速率的測量裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、二氧化碳礦化利用的原理是將二氧化碳與堿性礦物質(zhì)反應(yīng)，生成碳酸鹽礦物。這種反應(yīng)需要一定的溫度和壓力條件，通常在200℃以上和10mpa以上的條件下進(jìn)行。礦化反應(yīng)的產(chǎn)物主要是碳酸鈣、碳酸鎂等礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)具有穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，可以長期儲存二氧化碳。co2礦化作用的本質(zhì)為模擬自然界天然巖石的化學(xué)風(fēng)化過程，利用含有鈣鎂元素的礦物將co2礦化為穩(wěn)定的固體碳酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)co2的減排。
2、二氧化碳礦化利用的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。首先，二氧化碳礦化利用是一種新型的二氧化碳減排技術(shù)，它可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的礦物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)長期儲存和利用。其次，它可以減少二氧化碳的排放，降低溫室氣體的濃度，緩解氣候變化的影響。此外，二氧化碳礦化利用還可以為礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用提供新的途徑，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展未來，二氧化碳礦化利用技術(shù)將會得到更廣泛的應(yīng)用和推廣，為人類創(chuàng)造更美好的未來。
3、目前，二氧化碳礦化反應(yīng)的研究多集中在分析礦化反應(yīng)后生成的礦化產(chǎn)物的量，推算固碳量和二氧化碳封存量。但上述測定方法存在一定缺陷，不能準(zhǔn)確計(jì)算礦化反應(yīng)所消耗的二氧化碳量，主要表現(xiàn)在：
4、第一，二氧化碳溶于水，而利用傳統(tǒng)方法計(jì)算得出的二氧化碳消耗量未排除溶于水中那部分二氧化碳的影響，影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性；
5、第二，針對co2礦化消耗量量測，現(xiàn)有的體積法是根據(jù)典型的化學(xué)反應(yīng)方程式推測，未考慮真實(shí)發(fā)生的反應(yīng)過程與反應(yīng)進(jìn)行程度，其co2礦化
6、第三，傳統(tǒng)方法利用壓力傳感器測量壓力時，當(dāng)壓力變化較小時壓力傳感器自身會產(chǎn)生較大的誤差，從而影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性；
7、第四，傳統(tǒng)方法的無法在線監(jiān)測礦化反應(yīng)過程中的固碳率和反應(yīng)速率同時，還存在測定步驟繁瑣、操作不便、試驗(yàn)工作量較大等不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是提供一種co2-水-巖礦化反應(yīng)固碳率和反應(yīng)速率的測量裝置及方法。該測量裝置簡單有效，無需連續(xù)取樣，最大程度地降低測試儀器本身對測試結(jié)果的干擾。測量裝置在測量全過程保持氣密性，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，簡化測量方法的步驟，有效減少工作量。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種co2-水-巖礦化反應(yīng)固碳率和反應(yīng)速率的測量裝置，該測量裝置包括二氧化碳?xì)怏w源、第六閥門、氣體緩沖缸、第七閥門、計(jì)量泵、第八閥門、電加熱倉，以及用于數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集卡、用于數(shù)據(jù)處理和顯示的讀數(shù)顯示器；電加熱倉內(nèi)設(shè)有置物臺、反應(yīng)池、參考池、第三閥門、過濾器ⅰ、差壓計(jì)、過濾器ⅱ、第五閥門、第四閥門。通過輸氣管道依次連接二氧化碳?xì)怏w源、第六閥門、氣體緩沖缸、第七閥門、計(jì)量泵、第八閥門，第八閥門下游的輸氣管道分為三條并聯(lián)的輸氣支路：管道ⅰ、管道ⅱ、管道ⅴ，管道ⅰ上設(shè)有第一閥門，管道ⅱ上設(shè)有第二閥門，管道ⅴ與真空泵連接、并且管道ⅴ上設(shè)有第九閥門。二氧化碳?xì)怏w從二氧化碳?xì)怏w源輸出后，依次經(jīng)過第六閥門、氣體緩沖缸、第七閥門、計(jì)量泵、第八閥門，再分別經(jīng)過并聯(lián)的第一閥門和第二閥門進(jìn)入電加熱倉中反應(yīng)池和參考池，流經(jīng)第一閥門的二氧化碳?xì)怏w通過管道ⅰ進(jìn)入反應(yīng)池，流經(jīng)第二閥門的二氧化碳?xì)怏w通過管道ⅱ進(jìn)入?yún)⒖汲兀徽婵毡猛ㄟ^管道將電加熱倉中參考池、反應(yīng)池抽真空，使得所述反應(yīng)池、參考池在使用前處于真空狀態(tài)，隨后關(guān)閉真空泵和第九閥門，二氧化碳?xì)怏w源通過輸氣管道向反應(yīng)池和參考池中輸入二氧化碳。
4、所述置物臺上放置兩個相同的反應(yīng)釜，其中，設(shè)有壓力傳感器的反應(yīng)釜為反應(yīng)池，其內(nèi)置純水、少量礦物粉末，另一反應(yīng)釜為參考池，其內(nèi)置純水。管道ⅰ和管道ⅱ通過管道ⅲ連通，使得反應(yīng)池和參考池也通過管道ⅲ連通；管道ⅲ上設(shè)有第三閥門、過濾器ⅰ、差壓計(jì)、過濾器ⅱ、第五閥門，從管道ⅲ和管道ⅰ的連接處開始，依次經(jīng)過第三閥門、過濾器ⅰ、差壓計(jì)過濾器ⅱ、第五閥門至管道ⅲ和管道ⅱ的連接處，并且，設(shè)有與差壓計(jì)并聯(lián)的管道ⅳ，管道ⅳ的一端與第三閥門和過濾器ⅰ之間的管道連接、另一端與過濾器ⅱ和第五閥門之間的管道連接，管道ⅳ上設(shè)有第四閥門。由此，當(dāng)?shù)谒拈y門關(guān)閉、第三閥門和第五閥門開啟時，流經(jīng)第一閥門1的二氧化碳?xì)怏w，分別流入反應(yīng)池和流經(jīng)第三閥門，流經(jīng)第三閥門的二氧化碳?xì)怏w接著流經(jīng)過濾器ⅰ后至差壓計(jì)，并且，流經(jīng)第二閥門的二氧化碳?xì)怏w，分別流入?yún)⒖汲睾土鹘?jīng)第五閥門，流經(jīng)第五閥門的二氧化碳?xì)怏w接著流經(jīng)過濾器ⅱ后至差壓計(jì)，此時，差壓計(jì)測量得到兩端的二氧化碳的壓力差；當(dāng)?shù)谒拈y門、第三閥門和第五閥門一同開啟時，流經(jīng)第三閥門的二氧化碳?xì)怏w直接通過管道ⅳ與流經(jīng)第五閥門的二氧化碳?xì)怏w連通，此時，差壓計(jì)因被并聯(lián)而兩端的二氧化碳的壓力差為0。
5、反應(yīng)池上還設(shè)有排氣閥和液位計(jì)，排氣閥防止反應(yīng)釜因壓力過大而爆炸，水位計(jì)顯示反應(yīng)池內(nèi)置的純水水位。
6、優(yōu)選地，所述反應(yīng)池和參考池的容積為1-50l，更優(yōu)選為1l。
7、優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集卡用于采集壓力傳感器和差壓計(jì)的讀數(shù)、計(jì)量泵計(jì)量的流量讀數(shù)，并將所采集的讀數(shù)傳輸至讀數(shù)顯示器。
8、優(yōu)選地，所述電加熱倉的加熱溫度范圍為20～90℃；所述礦物粉末為與二氧化碳進(jìn)行礦化反應(yīng)的富含ca、mg、fe等離子的礦物。
9、優(yōu)選地，所述測量裝置進(jìn)行測量時，為模擬地質(zhì)條件，所述反應(yīng)池池內(nèi)溫度為20～90℃，通入二氧化碳使得反應(yīng)池和參考池的池內(nèi)壓力都不大于40mpa。
10、基于前述的測量裝置，一種co2-水-巖礦化反應(yīng)固碳率和反應(yīng)速率的測量方法，包括以下步驟：
11、步驟1)、選擇待反應(yīng)礦物并將其制備成粉末，并關(guān)閉所述測量裝置中所有閥門；
12、步驟2)、按照測量要求稱取少量步驟1)制備得到的粉末放置于反應(yīng)池中，蓋緊反應(yīng)池、參考池后，打開第九閥門、第一閥門、第二閥門，對反應(yīng)池、參考池進(jìn)行抽真空，達(dá)到預(yù)定真空度后關(guān)閉第九閥門、第一閥門、第二閥門，并關(guān)閉真空泵；再同時向反應(yīng)池、參考池中注入不超過總?cè)莘e2/3的純水，反應(yīng)池和參考池中注入的純水的體積相同，注水過程中保持反應(yīng)池和參考池密封，注水完成后關(guān)閉反應(yīng)池和參考池上設(shè)置的注水口：
13、步驟3)、打開第六閥門、第七閥門、第八閥門、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門，隨后設(shè)定電加熱倉的加熱溫度；通過二氧化碳?xì)怏w源同時向反應(yīng)池以及參考池中注入二氧化碳?xì)怏w至預(yù)定壓力，使得所注入的二氧化碳?xì)怏w是過量的；隨后依次關(guān)閉第一閥門、第二閥門、第四閥門，再關(guān)閉第六閥門、第七閥門、第八閥門和二氧化碳?xì)怏w源；因通入的二氧化碳是遠(yuǎn)遠(yuǎn)過量的，隨著時間推移，反應(yīng)池中二氧化碳?xì)怏w與粉末發(fā)生礦化反應(yīng)至反應(yīng)池中壓力下降，差壓計(jì)測量得到反應(yīng)池與參考池之間的壓力差；數(shù)據(jù)采集卡采集壓力傳感器測得反應(yīng)池的壓力數(shù)據(jù)、差壓計(jì)測得的壓力差數(shù)據(jù)，并將其傳輸至讀數(shù)顯示本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種CO2-水-巖礦化反應(yīng)固碳率和反應(yīng)速率的測量裝置，該測量裝置包括二氧化碳?xì)怏w源、第六閥門、氣體緩沖缸、第七閥門、計(jì)量泵、第八閥門、電加熱倉，以及用于數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集卡、用于數(shù)據(jù)處理和顯示的讀數(shù)顯示器；電加熱倉內(nèi)設(shè)有置物臺、反應(yīng)池、參考池、第三閥門、過濾器Ⅰ、差壓計(jì)、過濾器Ⅱ、第五閥門、第四閥門；通過輸氣管道依次連接二氧化碳?xì)怏w源、第六閥門、氣體緩沖缸、第七閥門、計(jì)量泵、第八閥門，第八閥門下游的輸氣管道分為三條并聯(lián)的輸氣支路：管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅴ，管道Ⅰ上設(shè)有第一閥門，管道Ⅱ上設(shè)有第二閥門，管道Ⅴ與真空泵連接、并且管道Ⅴ上設(shè)有第九閥門；二氧化碳?xì)怏w從二氧化碳?xì)怏w源輸出后，依次經(jīng)過第六閥門、氣體緩沖缸、第七閥門、計(jì)量泵、第八閥門，再分別經(jīng)過并聯(lián)的第一閥門和第二閥門進(jìn)入電加熱倉中反應(yīng)池和參考池，流經(jīng)第一閥門的二氧化碳?xì)怏w通過管道Ⅰ進(jìn)入反應(yīng)池，流經(jīng)第二閥門的二氧化碳?xì)怏w通過管道Ⅱ進(jìn)入?yún)⒖汲兀徽婵毡猛ㄟ^管道將電加熱倉中參考池、反應(yīng)池抽真空，使得所述反應(yīng)池、參考池在使用前處于真空狀態(tài)，隨后關(guān)閉真空泵和第九閥門，二氧化碳?xì)怏w源通過輸氣管道向反應(yīng)池和參考池中輸入二氧化碳；
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