中国碳捕集、利用与封存技术发展与展望

实现“双碳”目标是我国应对气候变化的重大决策,也是我国生态文明建设的重要内容。碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)技术是实现“双碳”目标的关键性技术,也是我国达成二氧化碳零排放的保障性措施。本文简要介绍了CCUS主要环节的技术流程,概括了我国CCUS技术的发展历程。从技术水平、国家政策、示范项目情况等多个角度,总结了现阶段我国CCUS技术的整体研究与发展水平。并根据我国能源供给模式、工业发展水平等因素,分析并阐明了我国CCUS技术发展的必要性,以及现阶段CCUS技术发展所面临的挑战。最后本文还从行业角度出发,将CCUS技术与油气、建筑、农业、化工多种重点行业结合,提出了具体可行、互促互利的CO₂转化利用模式,为实现CCUS的商业化运行、保证CCUS技术的可持续发展提供了思路。     

苯酚降解菌红球菌PNAN5菌株(Rhodococcus sp.strain PNAN5)的分离鉴定、降解特性及其开环双加氧酶性质研究

分离到一株能以苯酚、苯甲酸、对甲酚、萘为唯一碳源和能源生长、具有同时降解单环和双环芳烃能力的细菌菌株,经生理生化、16SrRNA基因序列分析等鉴定为红球菌PNAN5菌株(Rhodococcussp.strainPNAN5).在实验条件下和在温度为20～40℃、pH7 0～9 0范围内菌株PNAN5降解苯酚的效率保持在80%～100%之间,苯酚浓度在2～10mmol·L-1范围内变化对降解效率没有明显的影响.该菌株通过邻苯二酚1,2 双加氧酶催化的开环途径降解芳烃,不同于已知的浑浊红球菌(R.opacus)是通过邻苯二酚2,3 双加氧酶催化芳烃降解.以细胞裂解液测定该酶的酶促反应动力学常数Km值为35 94μmol·L-1,Vmax为0 84μmol·L-1·min-1·mg-1.     

基于环境监管平台的脱硫效率双膜模型及优化

针对内蒙古自治区火力发电厂烟气脱硫装置运行现状,结合内蒙古环保厅工况在线平台和总量核算需求,以双膜理论为基础模拟脱硫喷淋塔内部的化学反应及相际传质过程,建立一个包含所有含硫组分浓度及传质速率的数学模型。得到的常系数微分方程用Runge-Kutta法求解。为适应环境监管平台的需要,对模型进行优化,得到一个脱硫效率模型。将模型预测结果与在线监测数据进行比较,误差分析表明模型具有较高的预测能力,且对不同的机组具有通用性。     

一株苯酚降解菌的筛选鉴定及响应面法优化其降解

从某化工厂污水处理车间活性污泥中分离、筛选到一株能以苯酚为唯一碳源和能源生长的菌株YH8.基于形态特征、生理生化特性、BIOLOG细菌自动鉴定系统、16S rDNA和gyrB基因序列同源性分析鉴定菌株YH8,鉴定菌株YH8为Acinetobacter guillouiae.在苯酚浓度低于1200 mg·L-1,温度为26~34℃,pH为7.0~10.0时,菌株YH8培养60 h对苯酚的降解率达70%以上.运用单因素实验初步确定苯酚降解的最适外加碳源和氮源分别为山梨醇和NaNO3,最适温度为30℃,最适初始pH为9.0,最适接种量为5%.为了提高菌株YH8的降解率,首先利用Plackett-Burman实验设计评估并筛选出影响苯酚降解的3个关键因素为初始pH、苯酚浓度、山梨醇浓度.用最陡爬坡实验逼近以上3个因子的最大响应区域,采用Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定其最优降解条件为初始pH 9.26、苯酚浓度1163.63 mg·L-1、山梨醇浓度7.81%、接种量5%、NaNO_3浓度2%、温度30℃、培养时间96 h,在此条件下苯酚降解率可达98.95%.苯酚降解酶活性及酶定域实验表明,菌株YH8相关降解酶为胞内酶,且苯酚可诱导苯酚羟化酶(LmPH)和邻苯二酚1,2-双加氧酶(C_(12)O)的合成.通过降解酶特异性引物从菌株YH8扩增得到LmPH和C12O基因片段,经质粒检测和消除实验发现菌株YH8相关降解基因位于质粒上.此外,菌株YH8能耐受高浓度NaCl和多种重金属离子,对多种抗生素具有抗性.     

活性粉煤灰增湿脱硫机理及数学模型的研究

在双膜理论和传质理论基础上分析了活性粉煤灰增湿脱硫机理,并建立了简化的脱硫模型,考虑烟气流量和脱硫剂加入量两个脱硫效率的影响因素时,将数学模型的计算值与实验值进行了比较,结果比较吻合。     

石灰湿法脱硫传质数值模拟

为揭示脱硫塔内SO2的浓度和脱硫效率变化,利用双膜理论为基础,以SO2为研究对象,针对SO2在脱硫塔内的传质理论,建立SO2的吸收模型,利用Matlab分析脱硫塔内SO2的浓度变化和脱硫效率随高度的变化,通过模型可以看出脱硫效率随高度的增加呈缓慢的增长,和试验结果较为吻合.     

萘降解菌N19-3的分离、鉴定和萘双加氧酶基因的检测

从石油污染土壤中分离到一株高效降解萘的N19-3菌株. 经形态观察、生理生化实验和16S rDNA序列分析等鉴定其为丛毛单胞菌属（Comamonas sp.）. 该菌株能在30 ℃,30h内将1 000mg/L的萘完全降解. 降解萘的适宜温度为20～30 ℃, 适宜pH为7.0～9.0. 0.1mmol/L的Ca2+和Fe3+对N19-3菌株降解萘有较强的促进作用, 0.1 mmol/L的Mn2+和Zn2+对N19-3菌株的生长和萘的降解也有一定的促进作用, 而0.1 mmol/L的 Cu2+则完全抑制了N19-3菌株的生长和萘的降解. 通过PCR方法在N19-3菌株中扩增出分别与C. testosteroni H菌株的萘双加氧酶铁硫蛋白大亚基基因（pahAc）与双加氧酶铁硫蛋白小亚基基因（pahAd）高度同源的核苷酸片断.      

嗜盐菌群对菲的降解及萘双加氧酶基因的表达规律

从胜利油田富集了一个能够降解多环芳烃的嗜盐菌群,通过克隆文库技术解析了菌群萘双加氧酶(ndo)基因的多样性.结果表明,该嗜盐菌群有6种ndo基因型,其中3种主要基因型(占总克隆子92.7%)与经典nah-like基因的相似度为89%.采用real-time RT-PCR等技术分析了不同盐度下菲降解过程中ndo基因的表达量、降解速率、生长曲线以及菲的生物可利用度,探索了菌群对菲的降解及ndo基因的表达规律.结果表明,当盐度由10%升高到20%,菌群完全降解100mg/L菲的时间从6d延长到9d,菌群生长的迟滞期由1d延长为3d.溶解菲的浓度在菌群生长过程中呈增加的趋势.Ndo基因的表达量在降解过程中呈先降低后随溶解菲浓度升高而升高的趋势,表明高浓度菲在初始阶段可能抑制ndo基因的表达.单因素方差分析(n=3, P>0.05)表明溶解菲浓度在10%和20%盐度下没有显著差异,表明一定范围的盐度不会影响菌群降解过程中菲的溶解度.菌群ndo基因的相对表达量在10%盐度下较在20%盐度下高,说明盐度对嗜盐菌群功能基因的表达具有抑制作用.     

三维双阴极-电Fenton法处理腌制酸菜废水的试验研究

采用三维双阴极-电Fenton法处理腌制酸菜废水,通过正交试验考察了酸菜废水中有机物去除的影响因素及其处理效果,并优化了试验条件。试验结果表明:各因素对酸菜废水COD去除率的影响程度大小依次为:pH值电流密度Fe2+用量活性炭用量极板间距电解质Na2SO4用量电解温度;通过对比分析两种电解方式对酸菜废水的处理效果,结果显示三维双阴极-电Fenton法处理酸菜废水时产生的H2O2量、电流效率、溶液中Fe2+浓度以及废水的COD去除率均高于传统单电极-电Fenton法,并分析了反应机理。三维双阴极-电Fenton法用于腌制酸菜废水处理切实可行、效果明显,为实际废水处理提供了参考。     

Pseudomonas sp.JM2菲降解酶基因解析

Pseudomonas sp.JM2是一株新发现的菲好氧高效降解菌,文章通过对该菌株菲降解基因簇的解析,发现降解关键酶基因均处于质粒上。获得了该菌菲双加氧酶、顺-3,4-二氢二羟基菲脱氢酶、3,4-双羟基菲双加氧酶、2-羟基-2H-苯芘[h]色原烯-2-羧酸盐异构酶、水合-醛缩酶、1-羟基-2-萘甲醛脱氢酶、1-羟基-2-萘甲酸双加氧酶、反式-2'-羧基苄基丙酮酸水合-醛缩酶、2-羧基苯甲醛脱氢酶的基因序列。通过与14种多环芳烃降解菌的基因序列比对,发现JM2降解关键酶的基因序列与产碱杆菌AFK2有96%的同源性,而与同种属的假单胞菌的同源性仅有约55%。进一步用同源模建的方法获得了JM2菲双加氧酶α亚基的关键氨基酸,并结合已知的代谢产物分析,推测该菌株通过邻苯二甲酸途径降解菲,该降解途径与目前已知的假单胞菌菲降解途径不同。实验结果对于评价JM2菲降解物的环境影响、进一步通过基因调控和改造提高JM2的降解能力奠定了基础。