用于分析CO2吸收的组合物和方法技术

本发明专利技术涉及用于对二氧化碳(CO2)吸收进一种液体中进行分析的方法，所述吸收由一种化合物的存在增强，该化合物加速该吸收反应，导致与在该化合物不存在的情况下相比在该液体中的更快速的pH变化。本发明专利技术还涉及包括碳酸酐酶和有效增强CO2吸收的缓冲液的催化剂溶液。本发明专利技术进一步涉及使用锌添加剂用于二氧化碳(CO2)吸收的改进的组合物和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于分析CO; 相关申请的交叉引用 本申请要求来自2013年3月15日提交的美国临时申请序列号61/788, 562的优 先权，将其内容通过引用完全结合在此。 政府利益的声明 本专利技术是根据能源部授予的基本合同号DE-FE0007741在政府支持下完成的。政 府在本专利技术中享有一定权利。 专利
阳〇化]本专利技术设及用于对二氧化碳（c〇2)吸收进一种液体中进行分析的方法，所述吸收 由一种化合物的存在增强，该化合物加速该吸收反应，导致与在该化合物不存在的情况下 相比在该液体中的更快速的抑变化。本专利技术还设及包括碳酸酢酶和有效增强0)2吸收的 缓冲液的催化剂溶液。本专利技术进一步设及使用锋添加剂用于二氧化碳（C〇2)吸收的改进的 组合物和方法。 专利技术背景 二氧化碳（c〇2)排放是全球变暖现象的主要因素。c〇2是燃烧的一种副产物，并且 它产生了操作、经济、和环境问题。C〇2排放可通过在排放到大气中之前捕获C02气体来控 审IJ。存在若干控制C〇2排放的化学方法。一种方法是使C02通过一种包含巧离子的水性液 体，允许该C〇2沉淀为化C03。用于从燃烧过程捕获C〇2气体的优选技术是W下那些，其中 该捕获过程的产物是处于气体形式的C〇2,它可W被压缩并运输至储存位点、或用于有用目 的。[000引用于从气态进料提取C02并捕获所提取的C02气体W用于储存的最良好确立的技 术是将C02吸收进水性溶液中，如胺例如单乙醇胺（MEA)或甲基二乙醇胺（MDEA)的水性溶 液，或无机盐例如碳酸钟、碳酸钢、碳酸锭、憐酸钟、或憐酸钢的水性溶液。在伯胺的情况下， 例如MEA，C02主要被描述为由于C02与胺之间的化学反应形成一种氨基甲酸醋化合物而被 吸收。另外的吸收可W由于质子化的胺与已经水合为碳酸氨盐的C02分子之间的离子络合 而发生。在叔胺的情况下，例如MDEA，吸收是由于质子化的胺与已经水合为碳酸氨盐的0)2 分子之间的离子络合而发生。在无机盐的情况下，吸收是由于盐的阳离子例如钟或钢与已 经水合为碳酸氨盐的C02分子之间的离子络合而发生。C02水合优先发生在碱性抑下，并 且导致在C02到碳酸氨盐的转化增加时抑降低。取决于该抑，碳酸、碳酸氨盐和碳酸盐离 子的平衡将存在于该溶液中。为了完成该C02捕获过程并且再循环该溶剂，在吸收之后，将 驱动力，例如热和/或压力变化，典型地用于一个或多个解吸过程阶段W从"富含C02"的吸 收溶液释放C02并且将"缺乏C0 2"的吸收溶液再循环回至吸收阶段。可替代地，在吸收溶液 中的含0)2的阴离子可W被沉淀为不溶性盐如碳酸巧，并且W固体形式从液体中被去除。 催化剂能够增加在W下反应中所示的C〇2水合（正向反应）W及脱水（反向反应） 可逆反应的速率。 C〇2 + H20一扫+ + HCO'，； 某些生物催化剂，例如碳酸酢酶，可W按一个非常高的比率催化c〇2转化为碳酸氨 盐（据报道转换数高达1〇6个分子的C02/秒）。 选择一种高性能碳酸酢酶W在施用相关条件下催化c〇2水合反应取决于若干 因素，包括：（i)酶针对可能存在的溫度胁迫或杂质或酶毒物的稳健性，（ii)酶寿命W及 (iii)酶活性。酶抵抗溫度胁迫或杂质或酶毒物的程度、酶在暴露于某些条件时保留活性 的时间长度、W及具体酶样品的活性量级均可W使用酶活性测定（例如由本专利技术的实施 例提供的）来评估。选择高性能非酶催化剂、或酶和非酶催化剂的组合也取决于上述因 素。可W根据本专利技术的方法评估的非酶催化剂的实例是锋为中屯、的有机金属化合物，例如 锋为中屯、的=(=挫基）季戊四醇W及类似化合物，其被报道为催化二氧化碳的水合扣S 8, 394, 351)。 用于碳酸酢酶活性的若干测定已经描述于文献中。运些测定设及将该酶稀释在水 性缓冲液中，W通过测量对硝基苯基乙酸醋到对硝基苯酪的转化来评估醋酶的酶活性（例 如，邦德度〇nd)，G.M.等人2001，能源与燃料巧nergyandRiels.) 15:309);或者通过使用 一种抑计或抑敏感的比色指示剂测量伴随每个反应的抑变化（例如，威尔伯（Wi化ur)， K.M.和N.G.安德森（Anderson) ,1948,生物化学杂志（J.Biol.Chem.) 176:147)、或通过 使用测压法测量反应上方的顶部空间中的气体压力的变化（例如，拉夫顿（Rou曲ton)， F.J.W.和V.H.布思度ooth)，1946,生物化学杂志度iochem.J.) 40 :309)来评估酶C〇2水 合/肥〇3脱水活性。 对于C〇2水合的测定典型地使用C02饱和的水作为底物，转化C02W(处于气相中 的二氧化碳分子）为C〇2bq> (溶解于水性溶液中的二氧化碳分子）。使用C〇2饱和的水使气 液传质的速率与该酶催化〇)2^。>水合的速率分离，并且允许该测定仅测量水合活性。可替 代地，对于C〇2水合的测定可W设及测定液体暴露于一种包含C02气体的顶部空间中。在运 种情况下，该测定的反应速率将受到C〇2气体碰到并进入液相中的速率和溶解的C02转化为 碳酸氨盐的速率两者的影响。在顶部空间中的0)2的分压将影响该反应速率。在顶部空间 中C〇2的高分压将典型地加速吸收反应。在顶部空间中C02的低分压将典型地导致较慢的 吸收反应。在顶部空间中0)2的非常低的分压例如可W通过用非C02气体例如氮气吹扫该 顶部空间来实现，或者将真空施加至该顶部空间将典型地导致发生的解吸反应的速率比吸 收的速率更快。在顶部空间中采用了C〇2的存在和不存在W进行脱水反应W监测碳酸酢酶 活性的方法的实例已经得到报道（W0 2010/081007)。将包含水性碳酸钟和酪献抑指示剂 染料和不同水平的碳酸酢酶的测定反应混合物的等分部分首先暴露于20%C〇2气氛中，运 引起溶液抑降低并且使该抑指示剂转变为无色。将该无色等分部分从20%C〇2气氛中去 除，并且通过使用板读取仪监测在550nm处的吸光度变化来确定碳酸氨盐脱水速率。碳酸 酢酶活性是从反应混合物的吸光度达到设定的光学密度值的开始时间计算。 尽管可W使用公开的方法，没有统一标准，表明已确立的方法具有缺点，并且存在 一种对于改进的用于分析增强的C〇2吸收的方法的持续需求。也存在一种对于改进的用于 在C〇2吸收中使用的碳酸酢酶组合物的需求。 专利技术概述 使用催化剂例如碳酸酢酶协助0)2吸收和解吸对于W下是重要的：要求将c〇2从混 合气体例如含C〇2的气体（如来自发电厂燃烧化石燃料（例如煤或天然气）或生物质（例 如木材）或可燃废物材料（例如城市废物）或运些的混合物的烟气），含有二氧化碳的生物 气、填埋气、环境空气、再循环空气（例如在一种受限制的环境中）、合成气或天然气或任何 工业或工艺废气中分离的应用，和/或C02W水合碳酸氨盐形式的转化、矿化和/或利用例 如W用于增强的藻类生长W及抑控制或调节。需要改进的0)2吸收W及解吸分析方法W 减少分析中的可变性、简化分析、使分析是更多与施用相关的（例如通过在或高于环境溫 度进行分析）、增加样品通量、并且减少试剂的使用。改进的分析方法可W用来有效地鉴别 新的催化剂和监测催化剂的性能。 本专利技术设及用于对二氧化碳（c〇2)吸收和解吸进一种液体中进行分析的改进的方 法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析催化活性的方法，该方法包括：将一种测定底物与一种测定试剂进行混合，其中该测定试剂包括一种样品催化剂、一种缓冲化合物、以及一种pH指示剂；其中该缓冲化合物是一种包括叔胺官能团的氨基酸的N,N‑双取代的衍生物；并且其中该pH指示剂：(i)具有类似于该缓冲化合物的pKa的pKa；并且(ii)使得出现在缓冲范围之外的颜色转变点能由该缓冲化合物来控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·萨洛蒙，A·豪斯，M·怀特纳，
申请(专利权)人：诺维信北美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US