基于碳酸酐酶及仿生酶CO 2 分离膜的制备与性能研究

发布时间：2023-05-14 20:30

　　CO₂作为造成温室效应的主要气体之一,其捕集和储存成为目前关注的热点。膜分离作为一种新型绿色分离技术具有很好的应用前景,目前生物酶与膜的结合具有很好的前景。碳酸酐酶(CA)对CO₂具有高效的催化作用,可以大大提高CO₂捕集效率。同时为了降低成本,制备了一种对CO₂具有催化作用的仿生酶。本文通过将生物酶和仿生生物酶与膜结合分别制备了具有催化功能的复合膜和混合基质膜。然后应用于CO₂/N₂分离体系,考察了对CO₂的分离性能。论文主要研究内容如下:(1)CA分子通过物理吸附和化学键结合的方法固定在了MOFs中,解决了酶易失活,流失的问题,同时克服了单纯的MOFs分离性能差的缺陷。然后,这种纳米复合材料(酶-MOFs)作为晶种原位生长在定向排列的埃落石纳米管层上面,形成了一种新型的具有生物催化效应的复合膜。这种复合膜所达到的最佳分离性能(CO₂/N₂)为165.5,是没有固定CA的膜的分离性能的20...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 气体分离膜技术
        1.2.1 气体分离膜简介
        1.2.2 气体分离膜材料研究进展
        1.2.3 气体分离膜制备方法
        1.2.4 气体分离膜分离原理
    1.3 酶
        1.3.1 酶技术研究进展
        1.3.2 碳酸酐酶
        1.3.3 仿生酶
        1.3.4 酶固定化
    1.4 生物膜概述
    1.5 本课题研究意义及主要内容
2 实验装置及表征方法
    2.1 实验材料与仪器设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器设备
    2.2 实验测试
        2.2.1 膜渗透及分离性能测试
        2.2.2 酶活性的测定
        2.2.3 酶固定量的测定
    2.3 实验表征
        2.3.1 无机纳米材料表征
        2.3.2 复合膜表征
3 PAN/HNTs/ZIF-8@CA复合膜的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验设计
        3.2.1 HNTs改性
        3.2.2 ZIF-8@CA纳米复合材料的制备
        3.2.3 PAN/ZIF-8@CA复合膜的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 ZIF-8和ZIF-8@CA的表征
        3.3.2 PAN/HNTs/ZIF-8@CA复合膜的形貌及结构表征
        3.3.3 膜的气体分离性能
        3.3.4 CA和ZIF-8@CA的催化机理
    3.4 本章小结
4 Pebax-CoBBP混合基质膜的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CoBBP仿生材料的制备
        4.2.2 Pebax-CoBBP铸膜液的制备
        4.2.3 Pebax-CoBBP混合基质膜的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 CoBBP表征
        4.3.2 MMMs形貌及结构表征
        4.3.3 Pebax-CoBBP混合基质膜的渗透选择性能
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间科研成果
致谢



本文编号：3817711