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(GasResidenceTime,GRT)达到23min,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0.2~2.3mmol/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55mmol/L,标准差为1.1mmol/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。

苗佳慧(1998—),女,新疆乌鲁木齐人,硕士研究生。E-mail:904304408@qq.com

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苗佳慧,王建城,代雅男,等.潮汐式嗜氢型甲烷化性能及其用于CO2富液再生可行性[J].洁净煤技术,2024,30(11):104−111.