孫 超，李子霖，鄭 聽，張海濤，徐雪嬌

中國(guó)石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

1. 引言

天然氣水合物作為一種新興能源，具有儲(chǔ)量大、熱值高和燃燒污染小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是21 世紀(jì)最具有開采價(jià)值的環(huán)境友好型化石能源。它由水分子和一些被稱為客體分子的小分子量氣體在低溫高壓的環(huán)境下生成，已有的研究表明，甲烷、乙烷、二氧化碳以及液相的四氫呋喃等均可與水分子生成水合物，并可根據(jù)生成水合物微觀結(jié)構(gòu)的不同而分為1 型，2 型和H 型水合物[1] [2] [3]。

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1 體積的水合物可以儲(chǔ)存164～180 體積的甲烷氣體[4]，因此，其優(yōu)良的氣體儲(chǔ)存能力以及安全性使其在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域扮演越來越重要的角色，比如天然氣的儲(chǔ)存與運(yùn)輸、氣體分離、二氧化碳捕集、海水淡化以及制冷等行業(yè)[5] [6] [7] [8]。研究表明，改善水合物生成過程中的傳熱傳質(zhì)條件，能夠顯著地加快其生成速度[9]。而多孔介質(zhì)和表面活性劑的加入則可以通過增加水合物生成體系傳熱能力和降低氣液界面表面張力的方式改善該體系的傳熱和傳質(zhì)條件[10] [11]，進(jìn)而改善水合物的生成情況；Linga 等[12]分別在硅砂顆粒內(nèi)和純水中進(jìn)行水合物生成實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在硅砂中水合物的生成速率明顯比水溶液中高。Mohammadi 等[13]分別在納米銀顆粒與SDS (十二烷基硫酸鈉)的單一體系和兩者的復(fù)配體系中進(jìn)行了水合物的生成實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)該復(fù)配體系中氣體的消耗量提升較大。周詩崠等[14]則通過將納米石墨顆粒和SDS (十二烷基硫酸鈉)復(fù)配來研究其對(duì)誘導(dǎo)時(shí)間的影響，結(jié)果表明，兩者的引入可以使水合物生成的誘導(dǎo)時(shí)間相對(duì)于純水體系明顯縮短，并且其效果較于相同量的單一添加劑更好。

目前，關(guān)于對(duì)水合物在多孔介質(zhì)顆粒和表面活性劑溶液中生成特性的研究較多，也有著較為豐碩的研究成果，但是，對(duì)于水合物兩者共存體系中的生成情況，尤其是在多孔介質(zhì)孔隙環(huán)境下水合物的生成特點(diǎn)和表面活性劑對(duì)水合物的促進(jìn)機(jī)理，目前的研究仍有待加強(qiáng)。為此，本文通過采用不同粒徑的氧化鋁和二氧化硅顆粒，研究了該條件下水合物在純水和表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液中的生成特性，探討了多孔介質(zhì)顆粒粒徑，多孔介質(zhì)種類以及表面活性劑的存在對(duì)于水合物生成促進(jìn)的影響，有利于實(shí)現(xiàn)水合物的快速生成進(jìn)而促進(jìn)水合物的工業(yè)應(yīng)用。

2. 實(shí)驗(yàn)部分

2.1. 實(shí)驗(yàn)材料

粒徑為分別為100，200，300 目的硅砂顆粒和氧化鋁顆粒，天然氣(甲烷純度 ≥ 84.6%)，由沈陽科瑞特種氣有限公司提供；去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制；十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，純度 ≥ 90.0%，由青島優(yōu)索化學(xué)科技有限公司提供，規(guī)格為5.5 cm × 6.5 cm 的塑料容器，材質(zhì)為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

2.2. 實(shí)驗(yàn)儀器

Figure 1. Experimental apparatus for hydrate dynamics 圖1. 水合物動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置

為模擬水合物生成過程，需要達(dá)到水合物生成所需的溫壓條件，即通過調(diào)整反應(yīng)釜中氣液兩相的溫度壓力條件以生成水合物，因此本文采用圖1 所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行水合物生成過程的模擬。該裝置主要由高壓反應(yīng)釜、恒溫水浴、溫壓傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，反應(yīng)釜材料為不銹鋼，有效容積350 ml，最高工作壓力為25 MPa，工作溫度范圍?10℃～90℃。反應(yīng)釜的溫度由恒溫水浴控制，恒溫水浴的控制精度為0.1℃。釜內(nèi)的溫度由兩個(gè)100/3 鉑電阻測(cè)量，精度為0.1℃，反應(yīng)釜內(nèi)的壓力傳感器測(cè)量范圍0～30 MPa，精度為0.01 MPa。

該水合物生成動(dòng)力學(xué)裝置主要分為三個(gè)模塊，其功能和主要設(shè)備分別為：

穩(wěn)壓供氣模塊：提供穩(wěn)定高壓氣流，提供反應(yīng)釜、平衡釜所需要的反應(yīng)氣源。主要設(shè)備為：12 MPa高壓氣瓶、12 MPa 高壓氣罐、壓力調(diào)節(jié)閥。

溫度控制模塊：提供模擬管道運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中所需的溫度，所提供的溫度范圍是：?10℃～90℃。主要設(shè)備為：一套可連續(xù)高低溫恒溫水浴、電加熱器、PID 程序控溫儀、探燈。

數(shù)據(jù)采集模塊，本主要采集數(shù)據(jù)有：2 支溫度傳感器測(cè)量的溫度，2 支壓力傳感器測(cè)量的壓力，將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)集中處理、記錄與顯示。上述溫度、壓力均自動(dòng)逐時(shí)采集。

2.3. 實(shí)驗(yàn)步驟

由于實(shí)驗(yàn)中水合物在多孔介質(zhì)中生成，孔隙中水合物的生成情況難以觀測(cè)，因此為了便于觀察水合物生成形態(tài)及其分布位置，將底部直徑為5.5 cm，高6.5 cm 的塑料容器放入反應(yīng)釜中，加入多孔介質(zhì)及氣液兩相，使水合物在該容器中生成，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可將其取出，以更好地研究水合物生成特點(diǎn)。

1) 使用電子天平稱重，配制濃度為300 ppm 的表面活性劑SDBS 溶液，保存待用；

2) 用去離子水將反應(yīng)釜內(nèi)壁和塑料容器內(nèi)部和外部壁面反復(fù)沖洗并干燥，防止原有雜質(zhì)對(duì)水合物成核及生長(zhǎng)過程產(chǎn)生干擾；

3) 將表觀體積為100 ml 的多孔介質(zhì)顆粒放入塑料容器中，之后放入反應(yīng)釜并密封，氣密性檢驗(yàn)之后，開啟真空泵將反應(yīng)釜抽真空，避免殘存氣體的干擾，通過反應(yīng)釜上方的進(jìn)液口加入100 ml 表面活性劑溶液；

4) 將反應(yīng)釜放入溫度為274.15 K 的恒溫水浴箱中，當(dāng)反應(yīng)釜溫度降至實(shí)驗(yàn)溫度后，打開進(jìn)氣閥，通過進(jìn)氣系統(tǒng)向反應(yīng)釜內(nèi)通入甲烷氣體，壓力達(dá)到6 MPa 時(shí)自動(dòng)停止進(jìn)氣(大于該溫度下的相平衡壓力)；

5) 通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄反應(yīng)釜中的溫度壓力數(shù)值，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)壓力在150 min 保持穩(wěn)定時(shí)(波動(dòng)不超過0.1 MPa)，即可認(rèn)為水合物生成結(jié)束，快速拆卸反應(yīng)釜，水合物在自保護(hù)效應(yīng)下分解較慢，對(duì)水合物的原始分布影響較小，取出塑料容器后觀察水合物的生成形態(tài)和分布位置。

3. 結(jié)果與分析

目前在世界范圍內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的水合物礦藏中，水合物大多賦存于海底或永凍區(qū)土壤中的孔隙或巖石縫隙中，只有極少量的水合物是以塊狀水合物的形式存在[15]，因此，進(jìn)行多孔介質(zhì)體系中水合物生成規(guī)律的研究對(duì)于水合物資源的商業(yè)開采有著極為重要的意義。另一方面，水合物良好的儲(chǔ)氣性能決定了其在工業(yè)領(lǐng)域(如天然氣的儲(chǔ)運(yùn)，二氧化碳的捕集與封存等。)有也有著非常重要的應(yīng)用[8]。而根據(jù)現(xiàn)有研究，多孔介質(zhì)界面的存在可以通過提供成核界面的方法來促進(jìn)水合物晶核的形成，進(jìn)而大大促進(jìn)水合物的生成速率[16]，所以，無論是對(duì)于基于水合物法的是工業(yè)應(yīng)用還是水合物資源的商業(yè)開采，進(jìn)行多孔介質(zhì)體系中水合物的生成研究都顯得尤為必要。

3.1. 多孔介質(zhì)粒徑對(duì)水合物生成的影響

3.1.1. 多孔介質(zhì)和純水中水合物生成情況

圖2 為氧化鋁和二氧化硅顆粒種各粒徑條件下水合物生成壓降曲線，在實(shí)驗(yàn)所用的兩種多孔介質(zhì)中，水合物生成結(jié)束后，反應(yīng)釜內(nèi)剩余壓力均隨著顆粒粒徑的增大而減小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于三種粒徑的氧化鋁顆粒，隨著其粒徑的增大，剩余壓力分別為5.58，5.49 和5.32 MPa，對(duì)于二氧化硅顆粒，隨著粒徑的增大其剩余壓力分別為5.74，5.65 和5.55 MPa。較小的剩余壓力說明有更多地氣體用于生成水合物，由于各組實(shí)驗(yàn)中SDBS 溶液體積均相同，所以上述結(jié)果說明多孔介質(zhì)粒徑越大，在其內(nèi)生成水合物的儲(chǔ)氣能力越強(qiáng)。對(duì)其儲(chǔ)氣量的計(jì)算也證明了上述結(jié)論，如表1 所示，水合物生成結(jié)束后，隨著顆粒粒徑的增大，兩種多孔介質(zhì)中儲(chǔ)存在水合物中的甲烷氣體越多，因此，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)采用的粒徑尺度內(nèi)，當(dāng)水合物在較大粒徑的顆粒中生成時(shí)，有利于其儲(chǔ)氣能力的提升。

Figure 2. Pressure drop curve of hydrate formation in porous media and pure water 圖2. 多孔介質(zhì)和純水中水合物生成壓降曲線

Table 1. Experimental data of hydrate formation in porous media and pure water 表1. 多孔介質(zhì)和純水中水合物生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由于在水合物的生成過程中會(huì)消耗氣體，因此反應(yīng)釜中壓力的下降速率可以在一定程度上反映出水合物的生成速度。從圖中各組實(shí)驗(yàn)中的壓降曲線可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)一開始，壓力就開始快速下降，并且水合物在很短的時(shí)間內(nèi)生成結(jié)束，并且各組實(shí)驗(yàn)中壓力下降的速率并無明顯差異，說明各組實(shí)驗(yàn)中水合物生成的速率也都大致相同，圖3 中的水合物生成速率也同樣證明了這一點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前50 分鐘內(nèi)，各組實(shí)驗(yàn)中水合物的生成速率就維持在一個(gè)很高的水平，并且與顆粒的粒徑并無太大關(guān)系，實(shí)驗(yàn)開始150分鐘之后，所有實(shí)驗(yàn)中水合物的生成速率幾乎為零，水合物不再生成。因此，盡管實(shí)驗(yàn)中粒徑對(duì)水合物生成后的剩余壓力和水合物整體的儲(chǔ)氣量影響較大，但是對(duì)于水合物生成速率，并無明顯的影響。

3.1.2. 多孔介質(zhì)和SDBS 溶液中水合物生成情況

圖3 為水合物在多孔介質(zhì)顆粒和SDBS 溶液中的生成壓降曲線，圖3(a)中多孔介質(zhì)為二氧化硅顆粒，圖3(b)中為氧化鋁顆粒，較好地符合了上述水合物生成的三個(gè)過程。從圖中可以看出，對(duì)于二氧化硅顆粒，在所采用的三種粒徑的多孔介質(zhì)中，隨著粒徑的增大，水合物生成結(jié)束后反應(yīng)釜中的剩余壓力越小，說明有更多的甲烷氣體參與了水合物的生成，水合物生成后的儲(chǔ)氣量和儲(chǔ)氣密度也相應(yīng)更高(如表2 所示)。對(duì)于氧化鋁顆粒也發(fā)現(xiàn)了相同的現(xiàn)象，即隨著多孔介質(zhì)粒徑的增大，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后反應(yīng)釜內(nèi)的剩余壓力越小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在二氧化硅顆粒中，隨著三種顆粒粒徑的增大，反應(yīng)釜中剩余壓力分別為4.74，4.45，3.95 MPa，氧化鋁則分別為4.39，3.94，3.45 MPa。因此，在實(shí)驗(yàn)采用的多孔介質(zhì)和表面活性劑溶液中，可以發(fā)現(xiàn)隨著顆粒粒徑的增大，水合物生成后的儲(chǔ)氣量和儲(chǔ)氣能力越強(qiáng)，水合物的生成效果越好。

Figure 3. Pressure drop curve of hydrate formation in porous media and pure water 圖3. 多孔介質(zhì)和SDBS 溶液中水合物生成壓降曲線

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)現(xiàn)象是，對(duì)于相同粒徑的二氧化硅和氧化鋁顆粒，在兩種體系中水合物生成后的剩余壓力也有所不同，在氧化鋁顆粒中水合物生成后的剩余壓力要顯著小于二氧化硅顆粒中，這一現(xiàn)象說明，在采用氧化鋁顆粒作為多孔介質(zhì)的體系中，實(shí)驗(yàn)過程消耗了更多的氣體，即該體系對(duì)于氣體的儲(chǔ)存能力較好。在之前的研究中，Pan 等[17]采用了毫米級(jí)別的氧化鋁和二氧化硅顆粒，也發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)象，即氧化鋁顆粒體系中水合物生成后氣體的剩余壓力較小。這可能是由于在氧化鋁顆粒中，存在著數(shù)量豐富的微孔，該微孔對(duì)于氣體也有一定的吸附能力，因此對(duì)于表面無微孔的二氧化硅顆粒，由氧化鋁組成的水合物生成體系對(duì)于氣體有著更好的吸附能力，進(jìn)而導(dǎo)致了上述現(xiàn)象。

Table 2. Experimental data of hydrate formation in porous media and SDBS solution 表2. 多孔介質(zhì)和SDBS 溶液中水合物生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2. 水合物在SDBS 溶液和純水中生成情況對(duì)比

根據(jù)對(duì)水合物生成過程的研究，可以認(rèn)為比較典型的水合物生成過程主要分為3 個(gè)階段，分別為氣體溶解期，誘導(dǎo)期和生長(zhǎng)期[18]。在不同的階段中體系的溫度壓力將會(huì)產(chǎn)生不同的變化，在溶解期，主要為氣體通過氣液界面向液相中溶解，體系壓力會(huì)有一定幅度的降低；第二階段，溶解的氣體分子與液相相互作用，逐漸生成小尺寸晶核，當(dāng)晶核達(dá)到一定的數(shù)量之后，誘導(dǎo)期結(jié)束，水合物開始大量生成[19]。由于該階段水合物不斷生成和分解，并最終僅有水合物晶核生成，所以溫度和壓力基本保持不變[20]；最后一個(gè)階段，誘導(dǎo)期形成的穩(wěn)定晶核不斷長(zhǎng)大并聚結(jié)，宏觀反映為體系內(nèi)水合物大量生成，釋放出熱量，溫度會(huì)產(chǎn)生一定程度的波動(dòng)，并由于此時(shí)氣體不斷被消耗，體系內(nèi)壓力大幅下降，直到水合物生成結(jié)束。

根據(jù)2.1 部分中圖2 和圖3 所示的水合物壓降曲線，可以看出，由多孔介質(zhì)和SDBS 溶液組成的體系中，水合物生成過程存在著較為明顯的誘導(dǎo)期(圖3)，即在水合物的壓降曲線中，壓力經(jīng)過短時(shí)間的下降后，在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，之后又快速下降的過程，符合上述水合物生成時(shí)所經(jīng)歷的三個(gè)階段，一般認(rèn)為，水合物生成過程中誘導(dǎo)期的存在及其持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短存在較大的隨機(jī)性，并且與生成體系的溫度，壓力，雜質(zhì)以及生成介質(zhì)有一定的關(guān)系，誘導(dǎo)期的存在會(huì)在一定程度上延長(zhǎng)水合物生成所需的時(shí)間，進(jìn)而降低水合物生成的整體速率，因而并不利于水合物的快速生成，因此如何通過控制實(shí)驗(yàn)條件，降低水合物誘導(dǎo)期的出現(xiàn)對(duì)于水合物的快速生成有著重要的作用，應(yīng)作為重點(diǎn)進(jìn)行研究。

Figure 4. Comparison of hydrate formation rate between pure water and SDBS solution 圖4. 純水和SDBS 溶液中水合物生成速率對(duì)比

另一方面，通過對(duì)比同種多孔介質(zhì)中水合物在純水和SDBS 溶液中生成后的剩余壓力，可以看出在SDBS 溶液中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后反應(yīng)釜中最終的剩余壓力要顯著小于純水中，說明在SDBS 溶液中水合物生成過程中有更多的氣體參與了水合物的生成，因此水合物生成后的儲(chǔ)氣密度和儲(chǔ)氣量相應(yīng)越大，水合物生成效果更好。圖4 為水合物在相同粒徑的同種多孔介質(zhì)中，水合物在純水和SDBS 溶液中的生成速率對(duì)比。可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同種粒徑相同的多孔介質(zhì)顆粒中，水合物在SDBS 溶液中的生成速率大于純水中，同時(shí)，水合物生成的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，水合物生成速率經(jīng)過一段時(shí)間的波動(dòng)后，隨著水合物生成的結(jié)束，其生成速率曲線逐漸趨向于0 mol/min。另外，值得注意的是，雖然純水體系中水合物生成的持續(xù)時(shí)間較短，水合物生成整體時(shí)間相對(duì)于SDBS 溶液中較短，但這是由于純水中水合物生成量較少導(dǎo)致的，因而所需時(shí)間較短，并不能說明其中水合物生成較快，其生成速率相對(duì)于SDBS 溶液中仍較小，圖4 中水合物生成速率曲線也說明了這一現(xiàn)象。

3.3. 表面活性劑溶液促進(jìn)水合物生成原因分析

水合物生成時(shí)，氣體分子會(huì)通過氣液界面進(jìn)入液相，在低溫和高壓條件下與周圍鄰近的水分子形成水合物晶核，并不斷聚集長(zhǎng)大成為塊狀水合物。然而，在純水條件下，由于氣液界面表面張力的存在以及甲烷分子自身的疏水性，在水中的溶解度很小，所以在靜態(tài)體系中，純水條件下水合物往往只在氣水交界面處生成一層薄膜，并會(huì)阻礙氣體分子向液相中的傳質(zhì)過程，水合物難以進(jìn)一步生成，所以，許多研究均發(fā)現(xiàn)，水合物在純水中生成量很少，反應(yīng)體系難以觀察到明顯的壓降過程，并且生成速率非常緩慢[21] [22]。

Figure 5. SDBS ionization process of anionic surfactant in solution 圖5. 溶液中陰離子表面活性劑SDBS 電離過程

而表面活性劑具有雙親性結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)的親油性基團(tuán)和親水性基團(tuán)，使其能夠顯著地降低氣液表面張力。在液相中加入表面活性劑后，其分子以親水基朝向水相，親油基朝向氣相排列[23] [24]。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)采用的陰離子表面活性劑SDBS，圖5 展示了其在溶液中的電離過程，當(dāng)溶于水后，會(huì)電離出帶正電荷的鈉離子和帶負(fù)電荷的活性基團(tuán)，此活性基團(tuán)由于具有雙親性結(jié)構(gòu)，能夠顯著降低氣液界面的表面張力，從而使甲烷分子在水合物生成體系中更易于向液相中溶解。當(dāng)液相中含有更多的甲烷分子后，在促進(jìn)水合物成核的同時(shí)，也能使得更多的甲烷氣體進(jìn)入水分子籠中，進(jìn)而增大了生成水合物的儲(chǔ)氣量和儲(chǔ)氣密度。因而在前述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，對(duì)于多孔介質(zhì)顆粒和純水組成的體系，水合物生成后反應(yīng)釜中的剩余壓力較大，水合物生成速率、生成量及其儲(chǔ)氣能力都相對(duì)較?。欢鴮?duì)于由SDBS 溶液所組成的體系中，水合物生成效果則得到了明顯的改善，有更多的氣體參與了水合物生成，生成速率也有所提高并且生成水合物的量較多。

Figure 6. Hydrate formation in porous media under the conditions of pure water and SDBS solution 圖6. 多孔介質(zhì)中水合物在純水和SDBS 溶液條件下生成現(xiàn)象

圖6 為粒徑100 目的氧化鋁和二氧化硅顆粒中，水合物分別在純水和SDBS 溶液中的生成現(xiàn)象。如圖所示，在多孔介質(zhì)和純水體系中，水合物生成量較少，在多孔介質(zhì)的孔隙中仍有大量的液態(tài)水未轉(zhuǎn)變?yōu)樗衔铮衔飪H在氣液界面處有生成，生成后阻礙了甲烷氣體向反應(yīng)釜底部液相中的溶解，進(jìn)而阻礙了水合物的進(jìn)一步生成。而在多孔介質(zhì)和SDBS 溶液體系中，由于氣液界面的表面張力大大降低，甲烷分子易溶于液相中，在氣液界面生成水合物阻礙氣相向液相中溶解之前，溶液中已溶解了足夠量的甲烷分子，因而反應(yīng)釜底部多孔介質(zhì)孔隙中，也有大量的水合物生成。因此，上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明，表面活性劑的加入，能夠較為有效地改善水合物的生成效果，能夠在加快水合物生成的同時(shí)，增加其儲(chǔ)氣量和儲(chǔ)氣密度，促進(jìn)水合物的生成。

4. 結(jié)論

本文通過采用粒徑分別為100、200 和300 目的氧化鋁和二氧化硅顆粒作為多孔介質(zhì)，研究了該條件下水合物分別在純水和濃度為300 ppm 的SDBS 溶液中的生成情況，得到了如下結(jié)論：

1) 在氧化鋁和二氧化硅顆粒中，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)采用的粒徑尺度內(nèi)，水合物在較大粒徑的顆粒中生成時(shí)，有利于其儲(chǔ)氣能力的提升，并且生成速率較快。

2) 氧化鋁顆粒中，存在著數(shù)量豐富的微孔，該微孔對(duì)于氣體也有一定的吸附能力，因此對(duì)于表面無微孔的二氧化硅顆粒，由氧化鋁組成的水合物生成體系對(duì)于氣體有著更好的吸附能力，所以將具有吸附能力的材料作為水合物生成介質(zhì)可以有效地提高該生成體系的氣體儲(chǔ)存能力。

3) 表面活性劑SDBS 的加入可以降低氣液界面的表面張力，使氣體分子更易向液相中溶解，促進(jìn)水合物晶核的生成，進(jìn)而可以較為顯著地改善水合物的生成效果，提高水合物生成速率的同時(shí)增加其儲(chǔ)氣能力。

目前，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的研究成果指出，大粒徑條件下水合物生成速率快，原因是當(dāng)粒徑較小時(shí)，其孔徑越小，產(chǎn)生較強(qiáng)的毛細(xì)管力會(huì)阻礙氣體的擴(kuò)散并降低液相的活度，而大孔徑由于對(duì)水分子和氣體分子的束縛較小，并且介質(zhì)表面增大了氣-水接觸面積，因此能加快水合物生成速率[25] [26] [27]。在表面活性劑方面，研究指出表面活性劑通過降低液體的表面張力，減小氣液傳質(zhì)阻力，能有效促進(jìn)水合物生成時(shí)氣體分子進(jìn)入液相，以改善水合物的生成效果[13] [28] [29]，與文中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析相一致。本文進(jìn)行了靜態(tài)條件下多孔介質(zhì)和表面活性劑SDBS 的復(fù)配體系中水合物的生成研究，由于是在材質(zhì)為不銹鋼的反應(yīng)釜中生成，并不能在水合物生成過程中進(jìn)行觀測(cè)，目前通過拆卸反應(yīng)釜取出觀察的方法存在水合物一定程度上溶解的問題。因此，在接下來的研究中，應(yīng)采用便于觀察的透明反應(yīng)釜及顯微攝像機(jī)，以更好地明確水合物在多孔介質(zhì)孔隙中的生成過程及分布情況。