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碳酸酐酶固定及在二氧化碳捕集应用研究进展(三)

来源:郑州天顺食品添加剂有限公司 发布时间:2021-09-12 10:21:13 关注: 0 次
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应用 MEA 有机溶剂消化吸收 CO2 是目前为止收集 CO2最完善的技术性。可是,MEA 有机溶剂仍存有再造动能高、有机溶剂溶解、挥发物大、毒副作用大等难题。Feron]觉得可产生碳酸氢盐的有机溶剂(如叔胺和偏碱硫化物)是一种很有前景的替代品。Gladis 等研究了碳酸酐酶对 MEA、2-羟基-2-羟基-1-丙醇(AMP)、MDEA和 K2CO3 有机溶剂消化吸收 CO2 工作能力的危害。研究表明,CA 的加盟对各有机溶剂高效液相对流传热指数的危害先后为:MDEA 明显提升,K2CO3和AMP 略微提升,而 MEA基本上不会改变。表明 CA 针对可产生碳酸氢盐有机溶剂的催化剂实际效果更强。Mathias 等将包埋在有机硅材料基高聚物栽培基质中的 CA 添加到 MDEA 溶液后,与空缺MDEA 有机溶剂对比,在固定化酶 CA 的出现下,CO2的总消化吸收克分子总流量提升了 6 倍。研究发现,CA 的加盟对提升 MDEA 有机溶剂 CO2收集率要积极主动的危害,提升酶的增加量能够进一步提高收集高效率。小试消化吸收试验说明,CA 的加盟对 CO2 对流传热速度有显著的推动作用,30wt% MDEA 有机溶剂在 10m 柱高时可捕集 18%~23%的 CO2,在同样的液气比范畴内,添加0.85 g/L CA后的CO2捕集率在36%~49%。 当 CA浓度值提高到 3.5 g/时,收集高效率达 48~83%。将稳定在环氧树脂带磁复合型脂质体上的 CA 酶加进 10wt%的 MDEA 水溶液中,添加后的 CO2 消化吸收速度比原 MDEA 水溶液提升 近 40%,反映均衡時间从150 min 减少到 90 min,经 7 次循环系统运用后,固定化酶 CA 的活力在 313.15 K 时仍贴近其初值。刘彬等研究发现牛碳酸酐酶(BCA)的加盟可明显提升 MDEA 消化吸收 CO2 的化学反应速率,且化学反应速率随BCA 浓度值的提高而扩大。表 3 汇总了 CA 在二氧化碳捕集中化的催化剂特性。

K2CO3水溶液应用时必须 较低的可再生动能,更环境保护,但消化吸收动力学模型比较慢,因而必须 很大且贵重的脱硫塔才可以实际操作。这一工业生产限定能够利用向 K2CO3 水溶液中加上 CA 等硫化促进剂来摆脱。用湿壁柱测量了 323K 下,耐高温 CA 在 30wt% K2CO3 水溶液(pH 为 11~12)中的催化反应指数为 5.3×108 M-1s-1。耐高温 CA 在 pH 为 10.6~10.8、溫度为 323K 的 30wt% K2CO3 水溶液中持续运作 8h 后较平稳,原始催化反应高效率仍维持在70%之上。在脱硫塔溫度40°C、汽提塔工作压力 35kPa 的标准下,在 23.5wt% K2CO3 有机溶剂中添加了 2.5g/L 的 CA,集成化检样系统软件取得成功运作了 500 h 后,CO2 均值收集率是 84%。根据湿壁柱试验说明,当添加 2g/L CA 时,CO2 对流传热指数可明显提升 5 倍。

CA 做为化学溶液消化吸收 CO2 的活性剂,也有一些情况必须处理。最先,CA 的作用机理比较复杂,必须进一步开发设计检验的新技术应用,深层次了解其作用机制,从其本质上剖析催化反应全过程的基础理论,推论出更为精准的催化机理。除此之外,必须 对用以 CO2 收集全过程的酶硫化促进剂开展评定:包含酶的溫度可靠性、相分离特点和使用寿命,及其不一样含量配制对 CA 催化反应消化吸收速度的危害,便于可以稳定地设计方案混和、分离出来、回收利用和其它輔助流程,以提升消化吸收系统软件特性。烟尘中普遍存在的 SOX 和 NOX 能抑止 CA。当 SO2 溶解水里,会产生亚硫酸,一般在金属催化剂如 NO2 的出现下,SO2 能够被进一步空气氧化转化成盐酸,故烟尘中的 SOX 和 NOX 会以 SO42-、SO32–和 NO3-等方式出现于消化吸收液中,对 CA 造成危害。科学研究了 SO42– 和NO3-对牛 CA 的危害,结果显示,SO42-浓度值为 5 mmol/L 时基本上沒有抑制效果,但浓度值做到 50 mmol/L 时有明显抑制效果NO3-浓度值标准在 5 mmol/L 到 50 mmol/L 中间会对 CA 有显著的抑制效果。王娟等发觉消化吸收液的 pH 伴随着 SO2 浓度值的增加而减少,固定化酶 CA 的活力得到抑止,SO2 的出现不利 CA 对 CO2的催化反应消化吸收。研究发现 SO42-浓度值为 1M 时能够激话资产重组 α-CA,SO32-在 1 M 时也不会危害资产重组 α-CA 的活力,SO42-能够提高资产重组 α-CA 的活力和耐热性。Ramanan 等发觉 SO42-对来源于菌种 Citrobacter freundii 的 CA
也是有激话功效。不一样來源的 CA 对排烟道气中普遍存在的SOX和 NOX 的承受工作能力不一样,因而 CA 对所解决的排烟道气有一定的规定,牛 CA 解决的该是经烟气脱硫脱氮解决的排烟道气。故将来必须 再次研究不一样來源的 CA 受排烟道气中成分的危害,以能够更好地运用于当场碳收集。

2.2 诱发二氧化碳酸化转化成碳酸氢钙

伴随着碳浓缩体制的发展趋势,一些病菌能够将高含水量的 CO2 转换为碳酸氢钙(CaCO3)、生物质和微生物
表活剂等高效益商品。CA 在将 CO2 根据微生物酸化固定不动为 CaCO3 的环节中起到了至关重要的功效。
运用 CA 诱发酸化是一种高效率、平稳、绿色生态友善且可长时间存储 CO2的方式 。研究表明 CA 能够加速 CaCO3的沉积速度,CaCO3 的关键晶相为白云石。研究表明 CA 有益于建立比较稳定的CaCO3,并根据产生新的晶向明显变化其形状。CA诱发 CaCO3 沉积的本质是催化反应水里 Ca2 和 CO2 的反映。微生物菌种产 CA 诱发 CaCO3沉积原理如图所示 3所显示,(a)CA 病菌的繁衍和碳酸酐酶的造成;(b)HCO3-向 CO32-的生成和转换;(c)CO32-的很多产生和 CA 病菌对 Ca2 的吸咐;(d)酸化物质的堆积。

在 CA 诱发酸化的环节中,CA 的活力受多种因素的危害,如溫度、ph酸碱度和 Ca2 浓度值。因而,科学研究不一样要素对 CA 活力的危害,进一步表明 CA推动 CaCO3 酸化的原理有着关键实际意义。科学研究了不一样 Ca2 浓度值下 CA 催化反应 CaCO3 沉积的动力学模型。CaCO3 的沉积速度随 Ca2 浓度值的提高而提升,但 Ca2 浓度值高过 100 mmol/L 时对 CA 催化反应 CaCO3沉积有一定的不良影响。科学研究了 CA 在原始pH 各自为 6.0、6.5、7.0 和 8.0 时推动 CaCO3 沉积的动力学模型。结果显示,原始 pH 为 8.0 时,管理体系中Ca2 正离子在48h内彻底沉积,各自比原始pH为6.0、6.5 和 7.0 时提早 21h、15h 和 14h,表明在试验 pH范畴内,较高的 pH 值有益于 CA 催化反应CaCO3沉积。 科学研究了溫度、pH 值和 Ca2 浓度值对病菌生长发育、CA 活力的危害。结果显示,25℃时 CA 的活力最大,有益于 CaCO3的沉积;原始 pH 数值 8.5 时,CaCO3沉积品质数最多;当Ca2 浓度值为50 mmol/L 时,病菌的发育繁育最好是,过低的 Ca2 浓度值会危害CaCO3的转化成,经过高的 Ca2 浓度值则会明显危害病菌的生长发育,减少病菌的活力。

申明:文中常用照片、文本来自《环境研究与监测》,著作权归原作全部。

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