碳酸酐酶及其矿化捕获CO2研究

摘要：

自然条件下CO2水化速率十分缓慢,而CA(carbonic anhydrase,碳酸酐酶)作为一种以锌为活性中心的球状金属酶,可逆催化CO2生成碳酸氢盐的水合反应,同时能加速该进程的反应速率,并且产物碳酸氢盐和氢根离子无毒害作用,是未来解决环境中CO2吸收、贮存的可行技术.但现阶段CA的大规模工业化生产和应用仍有诸多难点亟待解决:CA在使用时稳定性和活性均较低,易受到多种环境因素(如温度、pH、其他溶剂等)的影响;没有合适的含CA的生物载体;工业生产酶成本高昂且固载困难等.这些问题也是目前CA研究的热点领域.研究表明,常用的载体材料包括壳聚糖、无机纳米微粒、多孔材料、聚氨酯泡沫等,这些材料各有优点,并且都能与CA较好地结合,固载CA的活性及稳定性也都不同程度的优于游离态CA,其中CA固载于无孔二氧化硅纳米颗粒上的热稳定性较好.常用的结合方法有共价结合、吸附结合和交联结合,其中共价结合可以解决CA重复使用时的解吸和漏出问题.对CA捕获CO2实际应用中的诸多问题也正在积极解决:①混合气温度过高时,筛选热稳定性较高的菌种,或直接编码表达这类CA,亦或将CA与其他溶解CO2能力强的溶剂(如胺液、MEA、MEDA等)配合使用;②针对液态膜易挥发的缺点,可以增加聚砜类增湿器;③对于捕获过程中HCO3不断增多的问题,可以加入Ca(OH)2中和或是用离子置换装置去除.

关键词：CA(碳酸酐酶)、CO2、矿化、捕获、固载、CO2吸收器

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分类号：X513(大气污染及其防治)

资助基金：国家自然科学基金项目2012-51202029;江苏省自然科学基金项目2010-BK2010418

在线出版日期：2014-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1205-1211