固定化碳酸酐酶催化吸收CO2試驗研究.pdf

1、目前，CO2排放導致的溫室效應逐漸成為全球關注的熱點問題，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、無污染等優(yōu)點，逐漸成為碳捕集和封存技術的研究熱點。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實驗等方面開展了研究。
　　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，并對制得的載體材料和固

2、定化碳酸酐酶進行性能表征分析。結果顯示:載體材料的比表面積可達到100.89m2/g，載體表面有機物含量為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，載體結構未發(fā)生明顯變化。通過單因素法進行酶的固定化實驗，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℃，固定化時間為4h，搖床轉速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。
　　在此基礎上，本文分別采用填料塔式和鼓泡塔式反應器開展了固定化碳酸酐酶催化吸收CO2性能的研究。對于填料塔固定化碳酸酐酶催化吸收CO2反應器，考察了操作條件對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CO2催化水合反應。對于鼓泡塔式反應器，考察了單位吸收液體積加酶量和停留時間對溶液pH值以及反應終止pH值的影響，并分析測試了反應終止pH值時，氣體出口CO2濃度。研究結果發(fā)現(xiàn)，停留時間越短，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C