一种基于疏水膜阴极减缓高制造技术

本发明专利技术涉及碳捕集和污水处理技术领域，具体为一种基于疏水膜阴极减缓高

【技术实现步骤摘要】
一种基于疏水膜阴极减缓高CO2抑制微藻固碳的装置与方法


[0001]本专利技术涉及碳捕集和污水处理
，特别涉及一种基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置与方法
。

技术介绍

[0002]二氧化碳的资源化利用成为当前业界关注的焦点，一方面是因为全球变暖造成的诸多恶劣影响；另一方面，与传统的碳氢化合物相比，将二氧化碳作为原料可以产生更具有成本效益的产品
。
因此，这为开发更高效
、
环保的二氧化碳捕集
、
封存和利用技术（
Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS
）提供了新的动力和挑战
。
[0003]CCUS
主要分为三种类型，物理
、
化学和生物转化
。
二氧化碳在超临界状态下呈现的特殊性质使其近几十年来在能源开发领域大放异彩，对于多类型油气也可以通过二氧化碳驱动实现增产
。
在有机合成领域，二氧化碳也可以产生高附加值有机化工产品
。
这两种方法都可以减少二氧化碳气体的排放，以达到变废为宝的目的，但这主要集中在捕获后的二氧化碳利用
。
生物转化与其它两种方法的区别是可以直接固碳，通过光合作用将二氧化碳转化为绿色植物和微藻的生物质
。
与绿色植物相比，微藻生物光效率更高，繁殖力及适应性强，是一种不可多得的高效实现二氧化碳转化与资源化的媒介
。
>据文献记载，
1 kg
的微藻生物质可固定
1.83 kgCO2。
此外，微藻生物质可广泛应用于各种领域，生产的脂质
、
维生素
、
蛋白质和各种色素可用于食品
、
饲料
、
生物燃料和医学产品等领域
。
[0004]而与微藻自然生长的条件相比，工业烟气中富含高浓度
CO2及有毒有害物质，会对其生长生存产生不利影响
。
因此，如想进一步提高微藻固碳效率，提升其对高浓度
CO2的适应性是关键
。
目前应对高碳抑制问题，常用手段是
CO2浓度梯度多周期驯化和诱变筛选出更高耐受性植株，但这些方法获得的遗传性状不稳定
。
此外，可通过基因工程手段来改造藻株性状，近年来取得的重要进展包括：一是通过阻断
CCM
机制防止细胞内环境酸化，以减少
CO2带来的抑制效应；二是增加
H
+
泵，防止高浓度
CO2溶解于水造成
H
+
在细胞内的过度积累，可提升高碳环境下的生物质产率
。
但目前而言，基因工程属于高成本
、
周期长的技术，并且耐受性的效果仅在中低等
CO2条件（
5% CO2）下得到验证，这无法真正解决高浓度
CO2工业废气
。
[0005]调控微藻生长环境也是减缓高
CO2抑制微藻固碳的一种措施
。CN202210107541.9
公开了一种电化学促进微拟球藻固定烟气中高浓度的方法，通过电化学处理的方法，能够有效提高微拟球藻在电厂烟气高浓度
CO2下的生长固碳速率，从而提高生物质的产量
。
虽然该方法将无机碳转化为生物质可以达到
CO2资源转换的目的，但是，仍无法解决高浓度
CO2造成溶液
pH
降低的问题
。
据研究，严重的细胞质酸化是高浓度酸性气体下观察到细胞增殖率受损的主要原因，过酸的水体可能从外部直接破坏细胞结构，这不便于微藻固碳技术的可持续发展
。
[0006]因此，开发一种防止培养液酸化的装置及方法具有重要意义，有利于加快基于微藻的
CO2捕集与资源化利用技术的研发与工业化应用
。
[0007]因此，现有技术还有待于改进和发展
。

技术实现思路

[0008]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置与方法，旨在解决培养液酸化对微藻的影响，导致微藻固碳效率低的问题
。
[0009]本专利技术的技术方案如下：一种基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，包括电解池反应器
、
间隔设置在所述电解池反应器内的阳极和疏水膜阴极
、
位于电解池反应器外部且与阳极和疏水膜阴极电连接的电源，以及与所述疏水膜阴极连通的用于输出二氧化碳的供二氧化碳设备；所述电解池反应器上设置有与外部废水池连通的进水口，还设置有通过管道连通的内循环出水口和内循环进水口，所述管道上设置有循环泵；所述疏水膜阴极由疏水膜支撑体以及喷涂在所述疏水膜支撑体上的导电物质组成，所述疏水膜阴极与供二氧化碳设备连通的一端设置有进气口，所述疏水膜阴极远离所述供二氧化碳设备的一端设置有出气口
。
[0010]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述阳极为碳布
、
石墨棒
、
泡沫石墨
、
铂片
、
钛片和
Ti4O7中的一种
。
[0011]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述疏水膜支撑体的材料为四氟乙烯
、
聚偏氟乙烯和聚丙烯中的一种或多种
。
[0012]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述导电物质为碳纳米管
、
碳纳米片
、
金属纳米颗粒和导电有机聚合物中的一种或多种
。
[0013]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述疏水膜阴极外接一个定时排气设备
。
[0014]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述内循环出水口的位置高于所述内循环进水口的位置
。
[0015]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述微藻为普通小球藻
、
螺旋藻
、
钝顶节旋藻和蛋白核小球藻中的一种或多种
。
[0016]所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，所述供二氧化碳设备由二氧化碳气瓶
、
减压阀
、
流量计和气管组成
。
[0017]一种基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的方法，采用本专利技术所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其中，包括步骤：将由微藻和含有高氨氮的污水组成的混合液从进水口输入，经循环泵实现菌液混合；通过供二氧化碳设备向疏水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其特征在于，包括电解池反应器
、
间隔设置在所述电解池反应器内的阳极和疏水膜阴极
、
位于电解池反应器外部且与阳极和疏水膜阴极电连接的电源，以及与所述疏水膜阴极连通的用于输出二氧化碳的供二氧化碳设备；所述电解池反应器上设置有与外部废水池连通的进水口，还设置有通过管道连通的内循环出水口和内循环进水口，所述管道上设置有循环泵；所述疏水膜阴极由疏水膜支撑体以及喷涂在所述疏水膜支撑体上的导电物质组成，所述疏水膜阴极与供二氧化碳设备连通的一端设置有进气口，所述疏水膜阴极远离所述供二氧化碳设备的一端设置有出气口
。2.
根据权利要求1所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其特征在于，所述阳极为碳布
、
石墨棒
、
泡沫石墨
、
铂片
、
钛片和
Ti4O7中的一种
。3.
根据权利要求1所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其特征在于，所述疏水膜支撑体的材料为四氟乙烯
、
聚偏氟乙烯和聚丙烯中的一种或多种
。4.
根据权利要求1所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其特征在于，所述导电物质为碳纳米管
、
碳纳米片
、
金属纳米颗粒和导电有机聚合物中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其特征在于，所述疏水膜阴极外接一个定时排气设备
。6.
根据权利要求1所述基于疏水膜阴极减缓高
CO2抑制微藻固碳的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马金星，陶冶文，杨奎，何佳洲，祖道远，杨文剑，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：