一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法及系统，CO2气体和含有纳米多孔材料的初始水溶液进入超重力反应器内，在超重力反应器转动下形成CO2水溶液，在超重力反应器转动所形成的超重力环境强大的剪切力下将形成CO2纳微气泡，被纳米多孔材料吸附，同时由于初始水溶液的矿化度较高，改变了初始水溶液的表面张力，从而纳米多孔材料可以均匀分散在水中，进而CO2纳微气泡被纳米多孔材料吸附，CO2纳微气泡可以稳定分散在水中。利用超重力技术实现CO2在碱性灌溉水中的快速溶解分散和输送，实现节水、CO2增施增产，改良盐碱地。改良盐碱地。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法及系统


[0001]本专利技术涉及强化气体在液相中的分散技术，更具体的，涉及一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉方法及系统。

技术介绍

[0002]“双碳”已成为全社会关注的热点，实现工业绿色转型升级，如期实现双碳目标，寻求更科学更高效的CO2的转化利用途径已成为实现“双碳”目标的核心关键问题。
[0003]盐碱地是各类盐碱性土地的总称，是指土地受到不同盐碱化程度的土壤。由于土壤中含有大量盐碱成分，植物生长受到抑制，甚至无法生长。我国盐碱地面积大，新疆是我国盐碱地面积最大的区域，达到全国盐碱地面积的三分之一，若能及时治理盐碱荒地，可改善当地生态环境，提高土地利用率，促进生态经济的进一步发展。
[0004]CO2是作物进行光合作用主要原料，制成的CO2水溶体系pH值低于6.0，但CO2在水中的分散气泡不稳定，若采用传统的漫灌技术，由于CO2逃逸，达不到改良盐碱地目的。因此，开发一种能够强化CO2气体在水溶液中连续高效溶解/分散的工艺系统并结合新型的膜下滴灌溉技术改良盐碱地，具有重要的实际应用价值。

技术实现思路

[0005]针对CO2在水中的溶解度低、分散气泡不稳定的难点，本申请实施例提供基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法，部分CO2气体能够在超重力反应器内以纳微气泡的形式分散在水溶液中。纳微气泡是气泡直径处于纳米或微米级的气泡，实验表明，纳微气泡的存在能够显著增大液相气含率，且在水中上升速度慢，存在时间长。
[0006]为了解决上述问题中的至少一个，第一方面，本专利技术提供一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法，包括：
[0007]将CO2气体以及添加纳米多孔材料的初始水溶液导入至超重力反应器内，得到CO2水溶液，所述初始水溶液的矿化度达到设定阈值；
[0008]启动所述超重力反应器，所述超重力反应器对所述CO2水溶液进行剪切，形成CO2纳微气泡，其中，所述纳米多孔材料可吸附所述CO2纳微气泡，进而将所述CO2锁存于所述初始水溶液中；
[0009]将锁存CO2纳微气泡的初始水溶液导入至灌溉膜体内，进而对盐碱地进行膜下滴灌。
[0010]优选地，所述CO2溶解灌溉一体化方法还包括：
[0011]将所述CO2气体以及添加亲水性纳米多孔材料的初始水溶液导入至曝气装置，所述曝气装置对CO2水溶液进行剪切，得到含CO2气泡的水溶液。
[0012]优选地，所述CO2溶解灌溉一体化方法还包括：
[0013]向所述初始水溶液加入设定量的盐，进而调节所述初始水溶液的矿化度，使得所述纳米多孔材料分散在所述初始水溶液中。
[0014]优选地，所述CO2溶解灌溉一体化方法还包括：
[0015]对所述纳米多孔材料分散进行改性处理，得到亲水性纳米多孔材料。
[0016]优选地，所述对所述纳米多孔材料分散进行改性处理，包括：
[0017]利用超声波对所述纳米多孔材料表面进行清洗；
[0018]将所述纳米多孔材料置于亲水处理剂中浸泡；
[0019]对浸泡后的所述纳米多孔材料进行冲洗，空干后得到所述亲水性纳米多孔材料。
[0020]第二方面，本申请提供一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化系统，包括：超重力反应器、灌溉膜体、以及与所述超重力反应器连接的初始水溶液储罐以及CO2气体钢瓶；
[0021]所述初始水溶液储罐连接一纳米多孔材料储罐，可向所述初始水溶液储罐中添加纳米多孔材料，所述初始水溶液储罐中初始水溶液的矿化度达到设定阈值；
[0022]所述超重力反应器可对CO2气体以及添加纳米多孔材料的初始水溶液进行剪切，得到CO2纳微溶液；
[0023]所述CO2纳微溶液导入至所述灌溉膜体，进而对盐碱地进行膜下滴灌。
[0024]优选地，所述CO2溶解灌溉一体化系统还包括：曝气装置，所述曝气装置可对所述CO2气体以及添加纳米多孔材料的初始水溶液进行剪切，得到CO2气泡。
[0025]优选地，所述CO2溶解灌溉一体化系统还包括：改性装置，所述改性装置对所述纳米多孔材料分散进行改性处理，得到亲水性纳米多孔材料。
[0026]本专利技术的有益效果
[0027]本专利技术提供的一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法及系统，CO2气体和含有纳米多孔材料的初始水溶液进入超重力反应器内，在超重力反应器转动下形成CO2水溶液，由于碳酸极不稳定，容易分解为水和二氧化碳，在超重力反应器转动所形成的超重力环境强大的剪切力下将CO2水溶液剪切为CO2纳微气泡，正是由于超重力反应器将CO2水溶液剪切为微纳尺度的气泡，才能被纳米多孔材料吸附，同时由于初始水溶液的矿化度较高，改变了初始水溶液的表面张力，从而纳米多孔材料可以均匀的分散在水中，进而CO2纳微气泡被纳米多孔材料所吸附，CO2纳微气泡可以稳定分散在水中，稳定时间长达3个月，解决了现有技术中盐碱地改善时，二氧化碳气体不稳定，气泡容易逃逸，导致改善效果较差的问题，另一方面克服了纳米多孔材料聚并的问题。利用超重力技术实现CO2在碱性灌溉水中的快速溶解分散和输送，实现节水、CO2增施增产，改良盐碱地。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施方式中基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法流程示意图；
[0030]图2为本专利技术实施方式中实验作物增产40％以上参照对比示意图；
[0031]图3为本专利技术实施方式中纳米多孔颗粒的结构示意图；
[0032]图4为本专利技术实施方式中纳米多孔颗粒的内吸附结构示意图；
[0033]图5为本专利技术实施方式中纳米多孔颗粒的外吸附结构示意图；
[0034]图6为本专利技术实施方式中CO2纳微气泡激光散射示意图；
[0035]图7为本专利技术实施方式中灌溉水pH与溶碳时间关系图；
[0036]图8为本专利技术实施方式中静置12小时后灌溉水pH前后对比图；
[0037]图9为本专利技术实施方式中CO2溶解灌溉一体化系统示意图；
[0038]图10为本专利技术实施方式中CO2溶解灌溉一体化系统管路示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]为便于描述，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅设置为描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超重力技术的CO2溶解灌溉一体化方法，其特征在于，包括：将CO2气体以及添加纳米多孔材料的初始水溶液导入至超重力反应器内，得到CO2水溶液，所述初始水溶液的矿化度达到设定阈值；启动所述超重力反应器，所述超重力反应器对所述CO2水溶液进行剪切，形成CO2纳微气泡，其中，所述纳米多孔材料可吸附所述CO2纳微气泡，进而将所述CO2锁存于所述初始水溶液中；将锁存CO2纳微气泡的初始水溶液导入至灌溉膜体内，进而对盐碱地进行膜下滴灌。2.根据权利要求1所述的CO2溶解灌溉一体化方法，其特征在于，所述CO2溶解灌溉一体化方法还包括：将所述CO2气体以及添加亲水性纳米多孔材料的初始水溶液导入至曝气装置，所述曝气装置对CO2水溶液进行剪切，得到含CO2气泡的水溶液。3.根据权利要求1所述的CO2溶解灌溉一体化方法，其特征在于，所述CO2溶解灌溉一体化方法还包括：向所述初始水溶液加入设定量的盐，进而调节所述初始水溶液的矿化度，使得所述纳米多孔材料分散在所述初始水溶液中。4.根据权利要求3所述的CO2溶解灌溉一体化方法，其特征在于，所述CO2溶解灌溉一体化方法还包括：对所述纳米多孔材料分散进行改性处理，得到亲水性纳米多孔材料。5.根据权利要求4所述的CO2溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓玲，孙宝昌，陈建峰，李学宽，初广文，熊新阳，黄东，王圣毅，周军，
申请(专利权)人：新疆天业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：