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摘要
碳捕集与转化利用是应对气候变暖、实现“双碳”目标的重要技术手段之一。化学吸收法是目前发展成熟的碳捕集技术之一，但面临CO2富液再生能耗高的问题。为降低碳捕集成本，提出了一种基于嗜氢型甲烷化的CO2富液生物再生方法，即以Na2CO3和微生物营养液配制pH值为10的溶液作为CO2吸收剂，同时利用嗜氢型甲烷化过程将吸收富液中的CO2转化为CH4，实现CO2富液再生和吸收剂循环利用。为提高CO2生物转化速率，构建了一种潮汐式嗜氢型甲烷化反应器，在完成该反应器启动阶段运行性能研究的基础上，考察了该反应器用于CO2富液生物再生的可行性。结果表明：潮汐式嗜氢型甲烷化反应器在第33天时的气体停留时间(GRT)达到23 min，反应器出口CH4体积含量为95%左右，CO2转化速率是常规滴流床和固定床的10倍左右；启动阶段的pH值、碱度基本保持稳定， 未出现明显的有机酸积累现象，有机酸总浓度平均值约为0.2～2.3 mmol/L。在随后5个周期的CO2富液生物再生实验中，再生后吸收剂的CO2吸收量平均值为55 mmol/L，标准差为1.1 mmol/L，再生后吸收剂的pH值稳定在9.53±0.05，说明基于嗜氢型甲烷化的CO2富液生物再生可基本实现吸收剂的循环利用；CO2富液生物再生实验结束后，反应器内耐碱性细菌属Proteiniborus、Acinetobacter，以及古菌属Methanobacterium的相对丰度增加，说明微生物通过群落结构调整逐步适应在弱碱性条件下开展CO2甲烷化等代谢活动。
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