弱碱性吸收剂碳捕集及CO2富液生物再生性能

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4.2g/LNaHCO3、6g/LNa2CO3、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≤1.0L/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≤0.9L/min;不同气体流量(0.4~1.2L/min)下填料塔体积总传质系数基本稳定在17~19mol/(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0.6L/min、液体流量为0.7L/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0.127mol/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69.6~78.6mmol/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。

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