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为给以氨水为吸收剂的化学吸收-微藻转化耦合系统的进一步发展提供技术支持,本文主要进行了以下几个方面的工作:采用三种微藻C

作者:泰戈尔笔记

为给以氨水为吸收剂的化学吸收-微藻转化耦合系统的进一步发展提供技术支持,本文主要进行了以下几个方面的工作:

采用三种微藻ChlorellasorokinianaUTEX1602、Chlorellasp.LAMB166和LAMB38,将模拟吸收液NH4HCO3溶液作为主要的C源和N源进行培养,对比不同藻株在其中的生长情况,选择最适藻株。

通过将模拟吸收液NH4HCO3分为几次添加到培养基中,减少培养过程中氨氮的浓度,降低培养过程中的氨毒性。通过在加有模拟吸收液NH4HCO3的培养基中通入5%CO2的模拟氧气,增加CO2供给的同时,降低培养过程中pH条件,减少氨损失,缓解氨抑制。

选出较为合适的藻株Chlorellasp.LAMB138,采用吸收液NH4HCO3补料模式,并进行补料时间间隔和pH调节的探究,结合微藻生长情况、营养物质吸收情况和附加值产物的产量的结果,优化补料模式,提高微藻生长速率,促进微藻固碳。

选取较优的补料条件,向藻株Chlorellasp.LAMB138培养基中加入不同浓度的NH4HCO3或KHCO3溶液,探究不同吸收液种类及浓度对微藻生长的影响。并进行NH4HCO3和KHCO3吸收液在不同比例下混合的探究,提供给微藻最佳碳氮比条件,通过微藻生长和C、N转化率,选取最佳吸收液条件。

本文对化学吸收-微藻转化耦合系统进行了模拟探究,对微藻固碳的进一步发展具有重要意义:

(1)采用NH4HCO3溶液作为氨水吸收CO2的模拟吸收液,并将其投加到微藻培养基中,对微藻的生长及NH4HCO3转化情况进行探究,获得了几种不同小球藻在该情况下的生长情况,建立了以氨水作为吸收剂的化学吸收-微藻转化耦合的概念。

(2)针对NH4HCO3溶液作为模拟吸收液中出现的氨毒性和氨损失的问题,优化培养条件,包括补料模式和pH条件的优化,在补料模式下,通过调节补料时间间隔和NH4HCO3浓度,缓解了氨氮作为氮源出现的一系列问题。

(3)进行了NH4HCO3和KHCO3两种吸收液在不同混合比例下的探究,通过不同吸收液配比实现了溶液中C:N的调节,促进了微藻生长和对吸收液中C、N的吸收。

“化学吸收-微藻转化”耦合概念。近年来由于化石能源的过度使用,导致温室效应加剧,而CO2的捕集、储存及再利用技术是缓解温室效应的最有效的办法。然而,过高的能耗始终是CO2的捕集、储存及再利用技术发展的瓶颈。作为最主要的固碳技术之一,单乙醇胺吸收法固定CO2耗能约为3.0~4.5MJ/kgCO2,其中解吸过程为主要能耗过程,约占总能耗的80%。

为解决传统固碳方法能耗高的问题,考虑到烟气中的CO2可以作为无机碳源供给微藻生长,近年来,生物法固碳引起了人们的广泛关注。微藻作为一种单细胞微生物,其光合能力高于其他植物10倍以上,具有固碳速度快的优点。

理论上,每公顷微藻可以产生280吨的生物量,也就是可以固定大约500吨的CO2。然而,在大型培养过程中,微藻还是很难直接利用烟气中的无机碳源。一方面,很多微藻对高浓度的CO2并没有很好的适应性,生长容易受到抑制,另一方面,微藻利用CO2是一个缓慢的过程,导致气体的运输成本较高。

此外,烟气中含有的一些SOx和NOx,由于其毒性的存在,会抑制微藻的生长。因此,微藻固碳还有很多问题需要解决。为解决以上问题,本文提出“化学吸收-微藻转化”耦合概念。该系统把化学吸收法固碳和生物固碳相结合,将化学吸收过程得到的吸收液,加入到微藻培养基中,作为主要碳源和氮源供给微藻生长,微藻在生长过程中利用无机碳源,实现固碳过程,从而实现在单一反应器中同时实现高效的CO2捕集及再利用的目的。

同时,在该耦合系统中,由于微藻培养过程中逸出的主要为氨气和水蒸气,传统吸收工艺中出现的氨氮逃逸的问题,可以通过回收出气得到解决。

参考文献:

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

为给以氨水为吸收剂的化学吸收-微藻转化耦合系统的进一步发展提供技术支持,本文主要进行了以下几个方面的工作:采用三种微藻C
为给以氨水为吸收剂的化学吸收-微藻转化耦合系统的进一步发展提供技术支持,本文主要进行了以下几个方面的工作:采用三种微藻C
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