[发明专利]电化学促进微拟球藻固定烟气中高浓度CO2

权利要求书

1.一种电化学促进微拟球藻固定烟气中高浓度CO₂的方法，其特征在于，具体包括下述步骤：

(1)在静态空气中，将导电碳纤维毡升温至450℃后，保温蚀刻2小时以去除杂质；取等体积的0.4M浓度的2-甲基咪唑水溶液和5mM浓度的Co(NO)₃·6H₂O水溶液，在不搅拌的情况下混合均匀；将蚀刻后的碳毡垂直浸泡在30℃的混合溶液中5小时，得到生长了Co-MOF的紫色碳毡；取出后用超纯水和甲醇洗涤，在60℃下干燥过夜；

(2)以NiCl₃和硫脲配置电解液，其中NiCl₃浓度为0.5M，硫脲浓度为0.25mM；将紫色碳毡浸入电沉积溶液中，电化学体系中的参比电极为Ag/AgCl；在-1.2V至0.2V的电位范围内以5mV/s的速率进行6个循环后，在电解液中老化12小时，制得具有NiCoS-LDH涂层的绿色碳毡；取出后用超纯水和甲醇洗涤，在真空烘箱中干燥；

(3)将微拟球藻的原始藻液接种至培养基中，接种条件OD750为0.2～0.4，所用培养基是由ESAW培养基和优化的f/2培养基组成的海水培养基；

(4)将步骤(2)所得绿色碳毡剪成两片长方形，各串接一段钛丝；通过导线将钛丝分别与恒压电源的正负极相接，将绿色碳毡浸入步骤(3)所得藻液中，作为微藻电化学系统的阴阳两极；启动稳压电源，设置电压为0.005～0.5V；

(5)向步骤(4)所得微藻电化学培养系统中持续通入含有CO₂的烟气，在温度为24～26℃、光照强度为80～90μmol·m²·s^-1的光照条件下培养7～9天；培养周期结束后收获微藻溶液，利用分光光度计在750nm处检测藻液吸光度(OD₇₅₀)，利用藻液培养前后的OD750差值得到积累的生物质干重从而计算出微拟球藻固定CO₂速率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，升温速率为2℃/min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，原始藻液是指处于稳定生长期的黄色微拟球藻的藻液；其藻种来源于由自然环境中筛选得到的天然藻种、物理化学诱变得到的藻种突变体或经过基因改良得到的转基因藻种；具体获取方式是从天然生长的自然环境中采集，或从人工开放池塘或密闭式反应器养殖设备中采集。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，每1000mL海水培养基中含有：29.23g NaCl、1.105g KCl、11.09g MgSO₄·7H₂O、1.21g Tris-base、1.83g CaCl₂·2H₂O、0.25g NaHCO₃、3.0mL微量金属溶液和997mL蒸馏水；

其中，所述微量金属溶液是通过下述方式配制获得：称取281.3mg NaNO₃、21.2mgNaH₂PO₄·H₂O、16.35mg Na₂·EDTA、11.8mg FeCl₃·6H₂O、675μg MnCl₂·4H₂O、37.5μgCoCl₂·6H₂O、37.5μg CuSO₄·5H₂O、82.5μg ZnSO₄·7H₂O、22.5μg Na₂MoO₄、0.375mg vitaminB1、0.188μg vitamin B12和0.188μg biotin溶于1000mL蒸馏水，在高压蒸汽灭菌锅中用105℃加热4小时，冷却后得到微量金属溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，作为微藻电化学系统阴阳两极的长方形绿色碳毡，其尺寸为40mm×20mm×3mm，两极的间距为30mm。