弱碱性吸收剂碳捕集及CO2富液生物再生性能
赵敏楠1
张佳音1
张新妙2
徐恒1
栾金义2
陆丁香1
赵鹏宇1
陈湘泽1
武振康1
1.中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 1000892.中石化(北京)化工研究院有限公司,北京 100013
摘要：碳捕集转化一体化工艺能利用CO2转化过程同步实现CO2富液再生,有望降低碳捕集转化整体成本.为评价生物甲烷化与碳捕集耦合的可行性,首先,在填料塔中考察了以 4.2 g/L NaHCO3、6 g/L Na2CO3、微生物营养液配制的弱碱性吸收剂(pH=10)对模拟烟气中CO2的吸收性能;其次,在厌氧瓶内利用生物甲烷化过程对CO2富液开展 5 个周期的循环再生试验.结果表明,填料塔气体流量≤1.0 L/min时,随液体流量增加,所有试验组CO2去除率逐渐上升并能稳定在80%以上,该填料塔液体流量宜≤0.9 L/min;不同气体流量(0.4～1.2 L/min)下填料塔体积总传质系数基本稳定在 17～19 mol/(h·kPa·m3);CO2吸收导致吸收液中NaHCO3增加、Na2CO3减少,二者变量比值在 1.2～1.9.气体流量为0.6 L/min、液体流量为0.7 L/min时,在维持 80%以上CO2去除率的前提下,该弱碱性吸收剂可循环使用 6 次,此时活性组分 CO2-3 利用率达 89.5%,形成的 CO2 富液中总无机碳量为0.127 mol/L,pH为8.82,能为生物甲烷化微生物提供适宜的生长环境.CO2富液循环生物再生试验表明,每次再生后的吸收剂CO2吸收量基本稳定在69.6～78.6 mmol/L,且再生期间CH4产生过程具有良好的重复性;再生试验后,Firmicutes、Actinobacteriota等耐碱性门水平细菌得到一定富集;氢营养型产甲烷菌在再生前后古菌属中占比均接近 99%,但再生试验期间弱碱性环境导致Methanobrevibacter相对丰度降低了19.5%,unclassified f Methanobacteriaceae增加了 18.7%.初步证实了碳捕集耦合生物甲烷化工艺的可行性.
关键词：碳捕集转化一体化吸收剂CO2富液生物再生生物甲烷化
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(51908547)
论文发表日期：2024-01-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 180-188 )
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