固定化碳酸酐酶催化吸收CO2試驗(yàn)研究.pdf

1、目前，CO2排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)逐漸成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，其中燃煤電廠是CO2主要排放源。利用碳酸酐酶仿生物法是有效捕集CO2的方法之一，因其催化吸收CO2具有高效性、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為碳捕集和封存技術(shù)的研究熱點(diǎn)。本論文從載體的制備和表征、碳酸酐酶的固定，以及固定化碳酸酐酶催化吸收CO2實(shí)驗(yàn)等方面開(kāi)展了研究。
　　篩選出特殊的磁性材料作為碳酸酐酶的固定化載體材料，首先利用共沉淀法制備表面羧基化Fe3O4，并對(duì)制得的載體材料和固

2、定化碳酸酐酶進(jìn)行性能表征分析。結(jié)果顯示:載體材料的比表面積可達(dá)到100.89m2/g，載體表面有機(jī)物含量為11.24％，紅外譜圖顯示載體表面的油酸全被氧化成壬二酸，且酶固定化前后，載體結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化。通過(guò)單因素法進(jìn)行酶的固定化實(shí)驗(yàn)，得到了最優(yōu)的固定化條件:緩沖液pH值8.5，酶的固定化溫度30℃，固定化時(shí)間為4h，搖床轉(zhuǎn)速250rpm，加酶量1mL酶液(0.1mg/mL)/30mg載體，戊二醛交聯(lián)劑濃度0.4％，交聯(lián)化時(shí)間1h，在此

3、條件下獲得的最佳固定化碳酸酐酶酶活力為1672.5units/mg，酶活回收率最大可達(dá)到66.90％。與游離態(tài)碳酸酐酶相比，固定化酶具有更好的穩(wěn)定性能。
　　在此基礎(chǔ)上，本文分別采用填料塔式和鼓泡塔式反應(yīng)器開(kāi)展了固定化碳酸酐酶催化吸收CO2性能的研究。對(duì)于填料塔固定化碳酸酐酶催化吸收CO2反應(yīng)器，考察了操作條件對(duì)CO2催化吸收性能的影響，得到最優(yōu)的操作條件為:液氣比為28L/m3，氣體流速為25.5cm/min，單位塔體積加酶量為

4、600mg/L(載酶量:2mg/L)，吸收液溫度為35℃;經(jīng)連續(xù)5h固定化酶催化吸收CO2反應(yīng)后，其去除效率仍可維持在30％以上;此外，共存氣體SO2的存在不利于固定化碳酸酐酶對(duì)CO2催化水合反應(yīng)。對(duì)于鼓泡塔式反應(yīng)器，考察了單位吸收液體積加酶量和停留時(shí)間對(duì)溶液pH值以及反應(yīng)終止pH值的影響，并分析測(cè)試了反應(yīng)終止pH值時(shí)，氣體出口CO2濃度。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，停留時(shí)間越短，單位吸收液體積加酶量越多，吸收液pH值降低的越快，越有利于固定化酶對(duì)C