水资源短缺是一个日益严重的全球性问题，这促使人们开发更高效和更具韧性的水资源回收技术[1]。在海水淡化方法中，基于天然气水合物的淡化方法因其通过形成和随后分解天然气水合物来实现选择性水回收的潜力而受到关注[2]、[3]、[4]、[5]。然而，基于水合物的工艺的实际应用在很大程度上取决于动力学性能：缓慢的成核和生长速度、较长的诱导时间以及盐水中较低的气体吸收量限制了工艺的处理能力和能源效率[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]。因此，明确量化实际离子条件下水合物形成动力学的研究至关重要。先前的研究已经探讨了使用添加剂（包括纳米颗粒、表面活性剂、氨基酸和多孔材料）作为动力学促进剂，以减少诱导时间并提高成核速率[8]、[9]、[10]、[11]、[12]。这些材料通过降低界面能垒和增加气液接触效率来加速水合物的形成。例如，Li等人[13]证明L-亮氨酸通过促进气液界面的分子聚集来增强水合物的形成，而Saadkhan等人[14]报告说色氨酸由于其两亲性而改善了成核动力学。类似的研究还探索了使用二氧化硅纳米颗粒、SDS和活性炭，证实适当的促进剂可以显著减轻盐水系统中的动力学障碍[15]、[16]、[17]、[18]。然而，这些添加剂通常仅增强动力学性能，而没有直接解决离子抑制问题，因为它们缺乏去除或吸附溶解离子的能力。
基于CO₂水合物的技术的一个主要限制是其固有的缓慢形成动力学，以及长期稳定性方面的担忧，特别是在盐水和沉积环境中。在各种影响因素中，溶解盐（如氯化钠NaCl）起着关键作用。它们的存在不仅会减缓水合物的形成，还会从根本上改变系统的物理化学行为[13]。盐的抑制作用通过两种同时发生的机制实现：热力学抑制（改变水合物的稳定区域）和动力学抑制（减缓形成过程）[14]、[15]、[16]。图1示意性地展示了这种双重抑制机制。
先前的研究表明，海洋系统中的水合物生长可能受到质量传递阻力、盐水抑制和影响结构稳定性的形态因素的限制[17]、[18]、[19]、[20]。为了克服这些挑战，已经探索了多种策略，包括优化注入方法和使用动力学促进剂，以在实际条件下加速成核并增强水合物生长[21]。从应用的角度来看，一种能够同时减轻离子抑制（即降低结晶前沿附近的有效盐浓度）和降低动力学障碍的促进剂将特别有价值。引入既能去除离子又能提供异质成核位点的试剂可以减少单独预处理步骤的需求，并提高整体工艺效率。关于表面活性剂、氨基酸和其他添加剂的综述和实验研究表明，动力学促进水合物形成的可行性，但将其与离子去除功能结合的研究在文献中较少[22]。
作者之前的工作[23]表明，将离子交换树脂珠直接放入水合物形成反应器中可以在淡化过程中显著去除盐离子。这一发现激发了本研究的动力学研究。在这项研究中，研究了在含有不同浓度NaCl、KCl、CaCl₂和MgCl₂离子的水溶液中，离子交换树脂的存在对诱导时间、气体吸收速率（消耗速率）、储存能力和表观速率常数（K_app）等动力学参数的影响。这些结果的目的是明确树脂-离子相互作用和表面诱导成核对水合物动力学的影响程度，并评估水合物形成反应器中的树脂珠是否可以有效减少盐效应引起的动力学抑制。了解这些动力学参数对不同阳离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）和溶液浓度的敏感性对于优化和设计基于天然气水合物的淡化工艺至关重要。
