潮汐式嗜氢型甲烷化性能及其用于CO2富液再生可行性
苗佳慧1
王建城2
代雅男2
徐恒1
张佳音1
赵敏楠1
1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 1000832.滨州魏桥国科高等技术研究院,山东滨州 256606
摘要：碳捕集与转化利用是应对气候变暖、实现"双碳"目标的重要技术手段之一.化学吸收法是目前发展成熟的碳捕集技术之一,但面临CO2富液再生能耗高的问题.为降低碳捕集成本,提出了一种基于嗜氢型甲烷化的CO2富液生物再生方法,即以Na2CO3和微生物营养液配制pH为10的溶液作为CO2吸收剂,同时利用嗜氢型甲烷化过程将吸收富液中的CO2转化为CH4,实现CO2富液再生和吸收剂循环利用.为提高CO2生物转化速率,构建了一种潮汐式嗜氢型甲烷化反应器,在完成该反应器启动阶段运行性能研究的基础上,考察了该反应器用于CO2富液生物再生的可行性.结果表明:潮汐式嗜氢型甲烷化反应器在第33天时的气体停留时间(Gas Residence Time,GRT)达到23 min,反应器出口 CH4体积分数为95％左右,CO2转化速率是常规滴流床和固定床的10倍左右;启动阶段的pH、碱度基本保持稳定,未出现明显的有机酸积累现象,有机酸总浓度平均值为0.2～2.3 mmol/L.在随后5个周期的CO2富液生物再生试验中,再生后吸收剂的CO2吸收量平均值为55 mmol/L,标准差为1.1 mmol/L,再生后吸收剂的pH稳定在9.53±0.05,说明基于嗜氢型甲烷化的CO2富液生物再生可基本实现吸收剂的循环利用;CO2富液生物再生试验结束后,反应器内耐碱性细菌属Proteiniborus、Acinetobacter以及古菌属Methanobacterium的相对丰度增加,说明微生物通过群落结构调整逐步适应在弱碱性条件下开展CO2甲烷化等代谢活动.
关键词：碳捕集嗜氢型甲烷化CO2生物转化生物再生化学吸收
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(51908547)教育部卓越工程师教育培养计划项目产学合作协同育人项目(220506429102839)
论文发表日期：2024-11-28
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：8( 104-111 )
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