[发明专利]一种固定化酶筛网反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉固定化酶用装置技术领域，具体涉及一种固定化酶筛网反应器及其应用。

背景技术

在人类社会经济发展的过程中，化石燃料和生物质的燃烧导致二氧化碳在大气中不断累积，产生了严重的温室效应。另一方面，二氧化碳又广泛应用于食品、工业、农业、医疗、国防、商业等各个领域，具有潜在的资源性，所以通过二氧化碳的捕捉实现其资源化利用迫在眉睫。目前，二氧化碳的捕捉主要是从工业副产气、烟道气、窑炉气及废气等气体中进行回收再加工。二氧化碳的捕捉工艺主要有溶剂吸收法、变压吸收法、膜渗透分离法等。溶剂吸收法具有净化度高、设备占地面积小、易再生等优点，在工业上得到广泛应用。溶剂吸收法主要为有机胺吸收塔喷淋法吸收二氧化碳，因不同工业化需求，通常选择装有填料的不同高度的圆柱形吸收塔。

碳酸酐酶，是广泛存在于生物体内的一种金属蛋白，能够高效催化二氧化碳水化和去水化反应。固定化的碳酸酐酶在工业化应用中，可进行批次使用，一方面，降低了酶的使用成本、避免了酶污染反应体系，另一方面，固定化碳酸酐酶结构稳定，耐高温，使用寿命高。固定化碳酸酐酶在环境保护、生物质能源、食品储存工业、生物医药等领域都有重要应用。

将固定化碳酸酐酶应用于二氧化碳吸收塔内，能够加快二氧化碳的吸收速率，但是固定化酶一般颗粒较小，反应过程中固定化酶往往随反应液流走，降低其使用效率。反应结束后较难实现其与吸收塔填料的分离，增加了使用成本。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提出一种固定化酶筛网反应器，既利于固定化酶与反应液体、气体的充分接触，又可实现固定化酶与填料、反应液的完全分离实现回收利用的效果。本发明的另一目的是提供一种上述固定化酶筛网反应器的应用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种固定化酶筛网反应器，至少包括一个筛网结构单元，所述的筛网单元包括筛网外周固定壁，在筛网外周固定壁内设筛网，在固定壁顶端内壁上设有内螺纹，在固定壁底端外壁上设有外螺纹；在所述的筛网填充固定化酶。

所述的固定化酶筛网反应器，包括2个或2个以上个筛网结构单元，各筛网单元从上到下依次通过上一筛网结构单元的外螺纹与下一筛网结构单元的内螺纹螺旋连接。

所述的固定壁为不锈钢材质。

所述的筛网为100-200目钢丝网。

在所述的上下两层筛网之间填充固定化酶。

所述的固定化酶筛网反应器在气液两相催化反应中应用。

一种应用所述的固定化酶筛网反应器捕获CO₂的方法：将N-甲基二乙醇胺溶液，注入反应釜储罐内，通过液体循环泵从顶部喷淋至反应釜内，反应液从釜底部流回至储罐内；将CO₂气体通入反应釜底部，在反应釜内部与N-甲基二乙醇胺溶液接触反应，反应1小时；其中，在反应釜内部均匀分散固定化酶筛网反应器，固定化酶筛网反应器由4-6个筛网结构单元组成，每层固定化酶筛网中填有固定化碳酸酐酶。

所述的应用固定化酶筛网反应器捕获CO₂的方法：在所述的反应釜内部填充直径5mm多孔性惰性填料，在填料之间均匀分散固定化酶筛网反应器。

一种应用所述的固定化酶筛网反应器光催化CO₂制备合成气的方法：将均匀分散有锌粉、二氧化钛的水溶液，通过液体循环泵从顶部喷淋至圆柱状双层石英反应釜内；将CO₂气体通入反应釜底部；通过夹套冷却水控制反应釜温度为0-5℃；开1000W中压汞灯光照，对其进行光催化反应；反应气流稳定后，于反应釜顶部收集气体，并依次通过3M氢氧化钠碱溶液和无水氯化钙干燥管，分别除去二氧化碳和水蒸气，产物即为合成气产物；其中，在反应釜内部均匀分散固定化酶筛网反应器，固定化酶筛网反应器由3-5个筛网结构单元组成，每层固定化酶筛网中填有固定化碳酸酐酶。

一种应用所述的固定化酶筛网反应器光催化CO₂制备甲酸的方法：将溶解有二氧化钛的水溶液，通过液体循环泵从顶部喷淋至圆柱状双层石英反应釜内；将CO₂气体通入反应釜底部；开1000W中压汞灯光照，对其进行光催化反应4小时，制得甲酸；其中，在反应釜内部均匀分散固定化酶筛网反应器，固定化酶筛网反应器由3-5个筛网结构单元组成，每层固定化酶筛网中填有固定化碳酸酐酶。