應用 MEA 有機溶劑消化吸收 CO2 是目前為止收集 CO2最完善的技術(shù)性??墒?,MEA 有機溶劑仍存有再造動(dòng)能高、有機溶劑溶解、揮發(fā)物大、毒副作用大等難題。Feron]覺(jué)得可產(chǎn)生碳酸氫鹽的有機溶劑(如叔胺和偏堿硫化物)是一種很有前景的替代品。Gladis 等研究了碳酸酐酶對 MEA、2-羥基-2-羥基-1-丙醇(AMP)、MDEA和 K2CO3 有機溶劑消化吸收 CO2 工作能力的危害。研究表明,CA 的加盟對各有機溶劑高效液相對流傳熱指數的危害先后為:MDEA 明顯提升,K2CO3和AMP 略微提升,而 MEA基本上不會(huì )改變。表明 CA 針對可產(chǎn)生碳酸氫鹽有機溶劑的催化劑實(shí)際效果更強。Mathias 等將包埋在有機硅材料基高聚物栽培基質(zhì)中的 CA 添加到 MDEA 溶液后,與空缺MDEA 有機溶劑對比,在固定化酶 CA 的出現下,CO2的總消化吸收克分子總流量提升了 6 倍。研究發(fā)現,CA 的加盟對提升 MDEA 有機溶劑 CO2收集率要積極主動(dòng)的危害,提升酶的增加量能夠進(jìn)一步提高收集高效率。小試消化吸收試驗說(shuō)明,CA 的加盟對 CO2 對流傳熱速度有顯著(zhù)的推動(dòng)作用,30wt% MDEA 有機溶劑在 10m 柱高時(shí)可捕集 18%~23%的 CO2,在同樣的液氣比范疇內,添加0.85 g/L CA后的CO2捕集率在36%~49%。 當 CA濃度值提高到 3.5 g/時(shí),收集高效率達 48~83%。將穩定在環(huán)氧樹(shù)脂帶磁復合型脂質(zhì)體上的 CA 酶加進(jìn) 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(shí)間從150 min 減少到 90 min,經(jīng) 7 次循環(huán)系統運用后,固定化酶 CA 的活力在 313.15 K 時(shí)仍貼近其初值。劉彬等研究發(fā)現牛碳酸酐酶(BCA)的加盟可明顯提升 MDEA 消化吸收 CO2 的化學(xué)反應速率,且化學(xué)反應速率隨BCA 濃度值的提高而擴大。表 3 匯總了 CA 在二氧化碳捕集中化的催化劑特性。
K2CO3水溶液應用時(shí)必須 較低的可再生動(dòng)能,更環(huán)境保護,但消化吸收動(dòng)力學(xué)模型比較慢,因而必須 很大且貴重的脫硫塔才可以實(shí)際操作。這一工業(yè)生產(chǎn)限定能夠利用向 K2CO3 水溶液中加上 CA 等硫化促進(jìn)劑來(lái)擺脫。用濕壁柱測量了 323K 下,耐高溫 CA 在 30wt% K2CO3 水溶液(pH 為 11~12)中的催化反應指數為 5.3×108 M-1s-1。耐高溫 CA 在 pH 為 10.6~10.8、溫度為 323K 的 30wt% K2CO3 水溶液中持續運作 8h 后較平穩,原始催化反應高效率仍維持在70%之上。在脫硫塔溫度40°C、汽提塔工作壓力 35kPa 的標準下,在 23.5wt% K2CO3 有機溶劑中添加了 2.5g/L 的 CA,集成化檢樣系統軟件取得成功運作了 500 h 后,CO2 均值收集率是 84%。根據濕壁柱試驗說(shuō)明,當添加 2g/L CA 時(shí),CO2 對流傳熱指數可明顯提升 5 倍。
CA 做為化學(xué)溶液消化吸收 CO2 的活性劑,也有一些情況必須處理。最先,CA 的作用機理比較復雜,必須進(jìn)一步開(kāi)發(fā)設計檢驗的新技術(shù)應用,深層次了解其作用機制,從其本質(zhì)上剖析催化反應全過(guò)程的基礎理論,推論出更為精準的催化機理。除此之外,必須 對用以 CO2 收集全過(guò)程的酶硫化促進(jìn)劑開(kāi)展評定:包含酶的溫度可靠性、相分離特點(diǎn)和使用壽命,及其不一樣含量配制對 CA 催化反應消化吸收速度的危害,便于可以穩定地設計方案混和、分離出來(lái)、回收利用和其它輔助流程,以提升消化吸收系統軟件特性。煙塵中普遍存在的 SOX 和 NOX 能抑止 CA。當 SO2 溶解水里,會(huì )產(chǎn)生亞硫酸,一般在金屬催化劑如 NO2 的出現下,SO2 能夠被進(jìn)一步空氣氧化轉化成鹽酸,故煙塵中的 SOX 和 NOX 會(huì )以 SO42-、SO32–和 NO3-等方式出現于消化吸收液中,對 CA 造成危害??茖W(xué)研究了 SO42– 和NO3-對牛 CA 的危害,結果顯示,SO42-濃度值為 5 mmol/L 時(shí)基本上沒(méi)有抑制效果,但濃度值做到 50 mmol/L 時(shí)有明顯抑制效果NO3-濃度值標準在 5 mmol/L 到 50 mmol/L 中間會(huì )對 CA 有顯著(zhù)的抑制效果。王娟等發(fā)覺(jué)消化吸收液的 pH 伴隨著(zhù) SO2 濃度值的增加而減少,固定化酶 CA 的活力得到抑止,SO2 的出現不利 CA 對 CO2的催化反應消化吸收。研究發(fā)現 SO42-濃度值為 1M 時(shí)能夠激話(huà)資產(chǎn)重組 α-CA,SO32-在 1 M 時(shí)也不會(huì )危害資產(chǎn)重組 α-CA 的活力,SO42-能夠提高資產(chǎn)重組 α-CA 的活力和耐熱性。Ramanan 等發(fā)覺(jué) SO42-對來(lái)源于菌種 Citrobacter freundii 的 CA
也是有激話(huà)功效。不一樣來(lái)源的 CA 對排煙道氣中普遍存在的SOX和 NOX 的承受工作能力不一樣,因而 CA 對所解決的排煙道氣有一定的規定,牛 CA 解決的該是經(jīng)煙氣脫硫脫氮解決的排煙道氣。故將來(lái)必須 再次研究不一樣來(lái)源的 CA 受排煙道氣中成分的危害,以能夠更好地運用于當場(chǎng)碳收集。
2.2 誘發(fā)二氧化碳酸化轉化成碳酸氫鈣
伴隨著(zhù)碳濃縮體制的發(fā)展趨勢,一些病菌能夠將高含水量的 CO2 轉換為碳酸氫鈣(CaCO3)、生物質(zhì)和微生物
表活劑等高效益商品。CA 在將 CO2 根據微生物酸化固定不動(dòng)為 CaCO3 的環(huán)節中起到了至關(guān)重要的功效。
運用 CA 誘發(fā)酸化是一種高效率、平穩、綠色生態(tài)友善且可長(cháng)時(shí)間存儲 CO2的方式 。研究表明 CA 能夠加速 CaCO3的沉積速度,CaCO3 的關(guān)鍵晶相為白云石。研究表明 CA 有益于建立比較穩定的CaCO3,并根據產(chǎn)生新的晶向明顯變化其形狀。CA誘發(fā) CaCO3 沉積的本質(zhì)是催化反應水里 Ca2 和 CO2 的反映。微生物菌種產(chǎn) CA 誘發(fā) CaCO3沉積原理如圖所示 3所顯示,(a)CA 病菌的繁衍和碳酸酐酶的造成;(b)HCO3-向 CO32-的生成和轉換;(c)CO32-的很多產(chǎn)生和 CA 病菌對 Ca2 的吸咐;(d)酸化物質(zhì)的堆積。
在 CA 誘發(fā)酸化的環(huán)節中,CA 的活力受多種因素的危害,如溫度、ph酸堿度和 Ca2 濃度值。因而,科學(xué)研究不一樣要素對 CA 活力的危害,進(jìn)一步表明 CA推動(dòng) CaCO3 酸化的原理有著(zhù)關(guān)鍵實(shí)際意義??茖W(xué)研究了不一樣 Ca2 濃度值下 CA 催化反應 CaCO3 沉積的動(dòng)力學(xué)模型。CaCO3 的沉積速度隨 Ca2 濃度值的提高而提升,但 Ca2 濃度值高過(guò) 100 mmol/L 時(shí)對 CA 催化反應 CaCO3沉積有一定的不良影響??茖W(xué)研究了 CA 在原始pH 各自為 6.0、6.5、7.0 和 8.0 時(shí)推動(dòng) CaCO3 沉積的動(dòng)力學(xué)模型。結果顯示,原始 pH 為 8.0 時(shí),管理體系中Ca2 正離子在48h內徹底沉積,各自比原始pH為6.0、6.5 和 7.0 時(shí)提早 21h、15h 和 14h,表明在試驗 pH范疇內,較高的 pH 值有益于 CA 催化反應CaCO3沉積。 科學(xué)研究了溫度、pH 值和 Ca2 濃度值對病菌生長(cháng)發(fā)育、CA 活力的危害。結果顯示,25℃時(shí) CA 的活力最大,有益于 CaCO3的沉積;原始 pH 數值 8.5 時(shí),CaCO3沉積品質(zhì)數最多;當Ca2 濃度值為50 mmol/L 時(shí),病菌的發(fā)育繁育最好是,過(guò)低的 Ca2 濃度值會(huì )危害CaCO3的轉化成,經(jīng)過(guò)高的 Ca2 濃度值則會(huì )明顯危害病菌的生長(cháng)發(fā)育,減少病菌的活力。
申明:文中常用照片、文本來(lái)自《環(huán)境研究與監測》,著(zhù)作權歸原作全部。