项目名称: 磁性微球固定化CA酶强化IVCAP工艺捕集CO2的应用基础研究

项目编号: No.21277053

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 环境科学、安全科学

项目作者: 荆国华

作者单位: 华侨大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 碳酸盐溶液吸收-真空解吸集成工艺(IVCAP) 是近年来开发的一种低再生能耗的CO2捕集新工艺,但由于碳酸盐是弱碱,吸收CO2的速率较低,吸收过程为该工艺的速率控制步骤。碳酸酐酶(CA)是一种CO2水合酶,将其添加至吸收液中,可大大促进CO2吸收速率,但如何设计高效稳定的生物反应器、增强气液固三相传质效果、保持酶的活性和稳定性是待解决的关键问题。针对上述研究背景和存在的问题,本申请提出采用磁性微球固定化CA酶促进IVCAP工艺捕集CO2的新思路,将磁性微球固定化CA酶置于与之匹配的磁性稳态流化床反应器中,强化CO2捕集效果,弥补IVCAP工艺的缺陷,构建磁场作用下酶催化与化学反应耦合吸收-真空解吸的CO2捕集新工艺;深入研究其耦合吸收CO2的机理及该体系捕集CO2的传质-反应动力学;优化工艺参数,考察模拟烟气条件下该工艺捕集CO2的效能,并评价其经济性和稳定性。

中文关键词: 二氧化碳;固定化酶;吸收;碳酸酐酶;磁性微球

英文摘要: Carbon dioxide (CO2) is a greenhouse gas that has been shown to be a major contributor to global warming. The attention of many researchers has been attracted to develop efficient and low energy-consuming technologies for capturing the CO2 emitted from fossil fuel-fired power plants.Recently, a novel integrated vacuum carbonate absorption process (IVCAP), which employs a potassium carbonate (K2CO3) aqueous solution as a solvent, has been proposed to reduce the energy usage for CO2 stripping. However, K2CO3 is only weakly alkaline and thus a K2CO3-based system has a slow CO2 absorption rate, which become the rate-control step of this process. Carbonic anhydrase(CA), a zinc metallo enzyme that can efficiently catalyze the hydration of CO2 to form bicarbonate, can be employed as a catalyst to accelerate the absorption rate in the IVCAP without changing the phase equilibrium of the system. However, how to design an efficient bioreactor, to improve the mass transfer rate and to keep the activity and stability of the enzyme are the key problems. Based on the present research background, in this proposal, a new approach is proposed to improve the CO2 stripping efficiency of IVCAP by using a magnetically stabilized fluidized bed (MSFB) reactor with magnetic microspheres immobilized CA enzyme. The aim of this proposal is

英文关键词: carbon dioxide;immobilized enzyme;absorption;carbonic anhydrase;magnetic microspheres

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