基于悬浮气泡法及原位拉曼观测气/液界面CO2-CH4水合物生长与置换机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21808119
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    10.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0802.传递过程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2019-12-31

项目摘要

CH4–CO2 replacement for gas hydrate exploration holds broad application prospects by providing a means for methane recovery, long-term storage of CO2, and submarine geologic restoration. For CH4–CO2 replacement exploration, one of the key scientific problems is the hydrate secondary growth at the surface of bubble and CO2-CH4 clathrate hydrate replacement mechanism. In this project, a novel research apparatus will be designed to study hydrate growth and CO2-CH4 clathrate hydrate replacement reaction by exposing a single gas bubble to water. The measurement methods include in-situ Raman, confocal microscope and optical microscope. The main research contents are:(1)establishing a new method of hydrate film thickness measurement by Raman spectra and investigating film morphology, mass transfer resistance and kinetic control factors;(2) establishing the multi-interfaces growth mechanism of hydrate films; (3)studying gas and liquid CO2 diffusion and displacement mechanism in planar and curved films respectively; The innovation of this project is to associate the in-situ Raman method with the three-dimensional hydrate morphology. The CO2-CH4 hydrate growth and replacement mechanism was revealed by quantitative analysis of microscopic morphology and molecular mass transfer providing theoretical support for CH4 hydrate recovery using CO2.
基于CO2置换法的海洋天然气水合物开采技术具有广阔应用前景,可以同时实现能源开采、温室气体封存及海底地质修复,其中一个关键科学问题就是置换产生的气泡表面水合物二次生成及CO2-CH4置换反应机理。本项目拟开发一套基于悬浮气泡法及原位拉曼观测法的水合物研究装置, 用于 ① 建立水中悬浮气泡表面水合物横向生长和增厚生长过程中的膜厚度拉曼测量方法,研究膜增厚过程中的膜形态、传质阻力及动力学控制因素;② 揭示气-液水合物膜的多界面接触过程中双向传质对膜增厚过程的影响机理;③揭示气态与液态CO2分别在水平膜和弯曲膜内的扩散和置换机理。本项目创新点在于将原位拉曼方法与水合物三维形态相关联,通过定量分析微观形态和分子质量传递来揭示CO2-CH4水合物生成和置换机理,为CO2置换开采水合物提供理论支持。

结项摘要

我国南海海域等地区存在大量的天然气水合物,具有极高的能源价值,基于CO2置换法的海洋天然气水合物开采技术具有广阔应用前景,可以同时实现能源开采、温室气体封存及海底地质修复,其中一个关键科学问题就是置换产生的气泡表面水合物二次生成及CO2 - CH4置换反应机理。.研究内容主要针对CO2 - CH4置换过程中所发生的水合物反应进行研究,首先对单一的天然气主要成份甲烷气体进行研究,通过分析甲烷气泡表面水合物生长动力学研究其生长形态演变以及质量传递机制,建立三维尺度研究方法,为CO2 - CH4置换过程的机制研究提供基础分析数据,最后对CO2 - CH4置换过程进行三维尺度观测,对CO2 - CH4置换过程中形态变化和质量传递机制进行探讨。. 重要结果、数据和科学意义如下:. 1.建立了高压低温三维尺度水合物观测观测方法,从毫米(mm)、微米(μm)和分子尺度三个方面对水合物形态和分子传递进行了观测,为气泡表面水合物生长微观性质的研究提供了全新的方法。. 2.统一了气泡表面水合物膜横向和增厚生长动力学,发现初始膜上存在着20μm左右的气孔,增厚生长为三阶段生长0-5h快速生长,5-30h缓慢生长,30h后停止生长,并获取了动力学生长曲线,此动力学过程本质为水合物膜微观传质通道阶段性填充的结果,研究使得气泡表面生长使气泡表面水合物生长完整过程得以研究,加深气泡表面水合物生长整个过程全面、正确及本质的理解。. 3.新型的CO2 - CH4置换过程机理研究装置的搭建和研究,此研究方法将此过程的直观的形态分析和分子传递机制有机结合,将现象和本质机理进行了关联。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Three-Scale in Situ Investigation on the Film Morphology and Mass Transfer Channels during the Thickening Growth of Hydrates on Gas Bubble
气泡上水合物增稠生长过程中膜形貌和传质通道的三尺度原位研究
  • DOI:
    10.1021/acs.cgd.8b01847
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Crystal Growth & Design
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Xin-Yang Zeng;Guozhong Wu;Jin-Rong Zhong;Dao-Yi Chen;Chang-Yu Sun;Guang-Jin Chen
  • 通讯作者:
    Guang-Jin Chen

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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