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為給以氨水為吸收劑的化學吸收-微藻轉化耦合系統的進一步發展提供技術支援,本文主要進行了以下幾個方面的工作:采用三種微藻C

作者:泰戈爾筆記

為給以氨水為吸收劑的化學吸收-微藻轉化耦合系統的進一步發展提供技術支援,本文主要進行了以下幾個方面的工作:

采用三種微藻ChlorellasorokinianaUTEX1602、Chlorellasp.LAMB166和LAMB38,将模拟吸收液NH4HCO3溶液作為主要的C源和N源進行培養,對比不同藻株在其中的生長情況,選擇最适藻株。

通過将模拟吸收液NH4HCO3分為幾次添加到培養基中,減少培養過程中氨氮的濃度,降低培養過程中的氨毒性。通過在加有模拟吸收液NH4HCO3的培養基中通入5%CO2的模拟氧氣,增加CO2供給的同時,降低培養過程中pH條件,減少氨損失,緩解氨抑制。

選出較為合适的藻株Chlorellasp.LAMB138,采用吸收液NH4HCO3補料模式,并進行補料時間間隔和pH調節的探究,結合微藻生長情況、營養物質吸收情況和附加值産物的産量的結果,優化補料模式,提高微藻生長速率,促進微藻固碳。

選取較優的補料條件,向藻株Chlorellasp.LAMB138培養基中加入不同濃度的NH4HCO3或KHCO3溶液,探究不同吸收液種類及濃度對微藻生長的影響。并進行NH4HCO3和KHCO3吸收液在不同比例下混合的探究,提供給微藻最佳碳氮比條件,通過微藻生長和C、N轉化率,選取最佳吸收液條件。

本文對化學吸收-微藻轉化耦合系統進行了模拟探究,對微藻固碳的進一步發展具有重要意義:

(1)采用NH4HCO3溶液作為氨水吸收CO2的模拟吸收液,并将其投加到微藻培養基中,對微藻的生長及NH4HCO3轉化情況進行探究,獲得了幾種不同小球藻在該情況下的生長情況,建立了以氨水作為吸收劑的化學吸收-微藻轉化耦合的概念。

(2)針對NH4HCO3溶液作為模拟吸收液中出現的氨毒性和氨損失的問題,優化培養條件,包括補料模式和pH條件的優化,在補料模式下,通過調節補料時間間隔和NH4HCO3濃度,緩解了氨氮作為氮源出現的一系列問題。

(3)進行了NH4HCO3和KHCO3兩種吸收液在不同混合比例下的探究,通過不同吸收液配比實作了溶液中C:N的調節,促進了微藻生長和對吸收液中C、N的吸收。

“化學吸收-微藻轉化”耦合概念。近年來由于化石能源的過度使用,導緻溫室效應加劇,而CO2的捕集、儲存及再利用技術是緩解溫室效應的最有效的辦法。然而,過高的能耗始終是CO2的捕集、儲存及再利用技術發展的瓶頸。作為最主要的固碳技術之一,單乙醇胺吸收法固定CO2耗能約為3.0~4.5MJ/kgCO2,其中解吸過程為主要能耗過程,約占總能耗的80%。

為解決傳統固碳方法能耗高的問題,考慮到煙氣中的CO2可以作為無機碳源供給微藻生長,近年來,生物法固碳引起了人們的廣泛關注。微藻作為一種單細胞微生物,其光合能力高于其他植物10倍以上,具有固碳速度快的優點。

理論上,每公頃微藻可以産生280噸的生物量,也就是可以固定大約500噸的CO2。然而,在大型培養過程中,微藻還是很難直接利用煙氣中的無機碳源。一方面,很多微藻對高濃度的CO2并沒有很好的适應性,生長容易受到抑制,另一方面,微藻利用CO2是一個緩慢的過程,導緻氣體的運輸成本較高。

此外,煙氣中含有的一些SOx和NOx,由于其毒性的存在,會抑制微藻的生長。是以,微藻固碳還有很多問題需要解決。為解決以上問題,本文提出“化學吸收-微藻轉化”耦合概念。該系統把化學吸收法固碳和生物固碳相結合,将化學吸收過程得到的吸收液,加入到微藻培養基中,作為主要碳源和氮源供給微藻生長,微藻在生長過程中利用無機碳源,實作固碳過程,進而實作在單一反應器中同時實作高效的CO2捕集及再利用的目的。

同時,在該耦合系統中,由于微藻培養過程中逸出的主要為氨氣和水蒸氣,傳統吸收工藝中出現的氨氮逃逸的問題,可以通過回收出氣得到解決。

參考文獻:

LiK,YuH,TadeM,etal.TheoreticalandexperimentalstudyofNH3suppressionbyadditionofMe(II)ions(Ni,CuandZn)inanammonia-basedCO2captureprocess[J].InternationalJournalofGreenhouseGasControl,2014,24(6):54-63.

為給以氨水為吸收劑的化學吸收-微藻轉化耦合系統的進一步發展提供技術支援,本文主要進行了以下幾個方面的工作:采用三種微藻C
為給以氨水為吸收劑的化學吸收-微藻轉化耦合系統的進一步發展提供技術支援,本文主要進行了以下幾個方面的工作:采用三種微藻C
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