[發明專利]一種固定化酶篩網反應器及其應用

有效

• 申請號: 201510053679.5
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN104651231A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 祝俊;余允東;陳亭亭;張敏;周曉青;龍輝;汪浩;張燕;陳風義
• 申請（專利權）人: 上海立足生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/40
• 分類號: C12M1/40;C12P3/00;C12P7/40
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉固定化酶用裝置技術領域，具體涉及一種固定化酶篩網反應器及其應用。

背景技術

在人類社會經濟發展的過程中，化石燃料和生物質的燃燒導致二氧化碳在大氣中不斷累積，產生了嚴重的溫室效應。另一方面，二氧化碳又廣泛應用于食品、工業、農業、醫療、國防、商業等各個領域，具有潛在的資源性，所以通過二氧化碳的捕捉實現其資源化利用迫在眉睫。目前，二氧化碳的捕捉主要是從工業副產氣、煙道氣、窯爐氣及廢氣等氣體中進行回收再加工。二氧化碳的捕捉工藝主要有溶劑吸收法、變壓吸收法、膜滲透分離法等。溶劑吸收法具有凈化度高、設備占地面積小、易再生等優點，在工業上得到廣泛應用。溶劑吸收法主要為有機胺吸收塔噴淋法吸收二氧化碳，因不同工業化需求，通常選擇裝有填料的不同高度的圓柱形吸收塔。

碳酸酐酶，是廣泛存在于生物體內的一種金屬蛋白，能夠高效催化二氧化碳水化和去水化反應。固定化的碳酸酐酶在工業化應用中，可進行批次使用，一方面，降低了酶的使用成本、避免了酶污染反應體系，另一方面，固定化碳酸酐酶結構穩定，耐高溫，使用壽命高。固定化碳酸酐酶在環境保護、生物質能源、食品儲存工業、生物醫藥等領域都有重要應用。

將固定化碳酸酐酶應用于二氧化碳吸收塔內，能夠加快二氧化碳的吸收速率，但是固定化酶一般顆粒較小，反應過程中固定化酶往往隨反應液流走，降低其使用效率。反應結束后較難實現其與吸收塔填料的分離，增加了使用成本。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的不足，本發明提出一種固定化酶篩網反應器，既利于固定化酶與反應液體、氣體的充分接觸，又可實現固定化酶與填料、反應液的完全分離實現回收利用的效果。本發明的另一目的是提供一種上述固定化酶篩網反應器的應用。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種固定化酶篩網反應器，至少包括一個篩網結構單元，所述的篩網單元包括篩網外周固定壁，在篩網外周固定壁內設篩網，在固定壁頂端內壁上設有內螺紋，在固定壁底端外壁上設有外螺紋；在所述的篩網填充固定化酶。

所述的固定化酶篩網反應器，包括2個或2個以上個篩網結構單元，各篩網單元從上到下依次通過上一篩網結構單元的外螺紋與下一篩網結構單元的內螺紋螺旋連接。

所述的固定壁為不銹鋼材質。

所述的篩網為100-200目鋼絲網。

在所述的上下兩層篩網之間填充固定化酶。

所述的固定化酶篩網反應器在氣液兩相催化反應中應用。

一種應用所述的固定化酶篩網反應器捕獲CO₂的方法：將N-甲基二乙醇胺溶液，注入反應釜儲罐內，通過液體循環泵從頂部噴淋至反應釜內，反應液從釜底部流回至儲罐內；將CO₂氣體通入反應釜底部，在反應釜內部與N-甲基二乙醇胺溶液接觸反應，反應1小時；其中，在反應釜內部均勻分散固定化酶篩網反應器，固定化酶篩網反應器由4-6個篩網結構單元組成，每層固定化酶篩網中填有固定化碳酸酐酶。

所述的應用固定化酶篩網反應器捕獲CO₂的方法：在所述的反應釜內部填充直徑5mm多孔性惰性填料，在填料之間均勻分散固定化酶篩網反應器。

一種應用所述的固定化酶篩網反應器光催化CO₂制備合成氣的方法：將均勻分散有鋅粉、二氧化鈦的水溶液，通過液體循環泵從頂部噴淋至圓柱狀雙層石英反應釜內；將CO₂氣體通入反應釜底部；通過夾套冷卻水控制反應釜溫度為0-5℃；開1000W中壓汞燈光照，對其進行光催化反應；反應氣流穩定后，于反應釜頂部收集氣體，并依次通過3M氫氧化鈉堿溶液和無水氯化鈣干燥管，分別除去二氧化碳和水蒸氣，產物即為合成氣產物；其中，在反應釜內部均勻分散固定化酶篩網反應器，固定化酶篩網反應器由3-5個篩網結構單元組成，每層固定化酶篩網中填有固定化碳酸酐酶。

一種應用所述的固定化酶篩網反應器光催化CO₂制備甲酸的方法：將溶解有二氧化鈦的水溶液，通過液體循環泵從頂部噴淋至圓柱狀雙層石英反應釜內；將CO₂氣體通入反應釜底部；開1000W中壓汞燈光照，對其進行光催化反應4小時，制得甲酸；其中，在反應釜內部均勻分散固定化酶篩網反應器，固定化酶篩網反應器由3-5個篩網結構單元組成，每層固定化酶篩網中填有固定化碳酸酐酶。