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题名溶解性有机胺强化微藻固碳
- 1
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作者
刘景超
王雅琴
白丽菊
陆诗建
陈思铭
唐华
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机构
青岛大学环境与地理科学学院
中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室
中国矿业大学碳中和研究院
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出处
《洁净煤技术》
北大核心
2025年第8期76-88,共13页
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基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(52006112)
徐州市重点研发计划社会发展资助项目(KC23293)
中国博士后科学基金资助项目(2023M743768)。
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文摘
二氧化碳(CO_(2))微藻固定技术作为一种兼具温室气体减排与低碳经济发展双重优势的技术方案,在缓解气候变化和开发可持续能源领域展现出重要潜力。然而,该技术的规模化应用受限于CO_(2)固定效率不足的瓶颈问题。系统评估了6种胺类溶剂:单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨乙基氨基)乙醇(AEEA)和二乙烯三胺(DETA),对海洋微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)CO_(2)固定效率及生物质产出的影响。在模拟烟气条件(15%CO_(2)+85%N_(2))下,50 mg/L AMP的添加表现出最优性能,其生物质峰值质量浓度(1.04 g/L)与CO_(2)固定效率(292.8 mg/(L·d))较空白组分别提升21.7%和44.5%。AMP、TEA和DEA可显著促进脂质积累,质量分数分别达到45.94%、44.88%和44.48%(以细胞干重计,DCW),高于空白对照组的41.51%DCW。通过超氧化物歧化酶(SOD)活性分析发现,胺类溶剂的添加虽诱导了微藻防御机制,但未对藻细胞造成显著损伤,其中AMP的细胞毒性最低(SOD活性为6.1 U/mg)。转录组学分析进一步揭示了AMP调控微藻碳代谢的分子机制。AMP作用显著上调了磷酸甘油酸激酶(PGK)和二氢二醇脱氢酶(DHDH)等关键酶的基因表达,从而协同促进了CO_(2)固定与脂质合成途径。基于京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库的通路富集分析表明,糖酵解/糖异生、不饱和脂肪酸生物合成及光合固碳等代谢.通路显著富集,为AMP的促生长效应提供了理论依据。此外,氮代谢相关基因(如硝酸盐转运蛋白NRT和硝酸还原酶NR)的上调,进一步优化了微藻的碳氮代谢平衡,支持了AMP作用下的微藻快速生长。研究结果不仅证实了溶解性有机胺类吸收剂在微藻固碳中的增效作用,还通过多组学联用阐明了其分子调控网络,为开发高效、低毒的CO_(2)生物转化技术提供了新思路。
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关键词
二氧化碳固定
微藻
胺类吸收剂
脂质积累
转录组分析
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Keywords
CO_(2)fixation
microalgae
amine absorbents
lipid accumulation
transcriptomic analysis
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分类号
X701
[环境科学与工程—环境工程]
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题名有机胺负载型中空纤维膜强化微藻固碳
- 2
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作者
王雅琴
刘景超
白丽菊
陆诗建
陈思铭
唐华
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机构
青岛大学环境与地理科学学院
中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室
中国矿业大学碳中和研究院
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出处
《洁净煤技术》
北大核心
2025年第8期65-75,共11页
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基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(52006112)
徐州市重点研发计划社会发展资助项目(KC23293)
中国博士后科学基金资助项目(2023M743768)。
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文摘
微藻固碳在应对温室效应、能源危机和促进低碳经济发展方面发挥着至关重要的作用,而固碳效率低是限制该技术发展的瓶颈问题,因此提出使用有机胺负载型中空纤维膜(疏水聚丙烯(PP)膜)提高微藻固碳性能。首先,对中空纤维膜进行疏水改性,接着通过物理方法将2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)负载于中空纤维膜;然后,将其浸没到微藻培养系统中作为CO_(2)气体进入培养液的媒介。过程中,AMP负载型PP膜可强化CO_(2)向微藻培养液的传质过程,从而强化CO_(2)脱除效率;AMP负载型PP膜可起到分隔CO_(2)与胺的化学反应场以及微藻吸收CO_(2)的生物反应场的作用,避免复杂混合反应;PP膜上的AMP及AMP与CO_(2)反应后的氨基甲酸盐不会溶解于培养液,不与微藻细胞直接接触,大大减小对微藻细胞的损伤,不影响细胞光合作用,从而提高效率;AMP负载型PP膜与微藻体系呈现分离状态,可通过简单的物理方法分离。试验结果表明,质量浓度为123.16 mg/L AMPPP膜强化技术可使生物质质量浓度(0.88 g/L)和CO_(2)固定效率(183.23 mg/(L·d))显著提高。与Blank组、Blank-PP组和123.16 mg/L AMP组相比,生物质浓度分别提高了28.05%、18.04%、183.57%,CO_(2)固定效率分别提高了58.23%、44.16%、168.42%。同时,该强化技术通过物理隔离作用消除AMP直接接触导致的氧化应激(SOD活性降低)与细胞损伤(分形维数仅增加5.9%),胺基化膜表面吸附CO_(2)后生成的氨基甲酸酯通过水解反应.使培养液溶解性无机碳(DIC)浓度提升,CO_(2)脱除效率达83.5%,显著优于溶解性AMP体系,突显了这种膜介导方法在微藻CO_(2)固定中的有效性。
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关键词
微藻
CO_(2)固定
胺改性膜
2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)
膜介导培养
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Keywords
microalgae
CO_(2)fixation
amine-modified membranes
2-amino-2-methyl-1-propanol(AMP)
membrane-mediated cultivation
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分类号
X701
[环境科学与工程—环境工程]
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
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题名化学吸收剂强化微藻固碳研究进展
被引量：8
- 3
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作者
白丽菊
侯博
江波
陈思铭
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机构
青岛大学环境科学与工程学院
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出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S02期106-114,共9页
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基金
国家自然科学基金(52006112)
青岛大学科研启动基金(DC1900010099)。
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文摘
微藻固碳可缓解因化石燃料燃烧所造成的全球性气候变化和能源危机而受到广泛关注,但固碳效率低是限制其广泛应用的主要障碍,目前,化学吸收剂强化微藻固碳技术逐渐兴起。本文从培养液环境特征和微藻固碳生理生化表型特征两方面对化学吸收剂强化微藻固碳研究进行梳理和总结,其中所涉及的调变参数包括:化学吸收剂种类、添加量、添加方式、添加时期等。最后,评述了现有化学吸收剂强化微藻固碳技术存在的共性问题——作用机制和设计原则不清,并就该问题从微观-介观-宏观3个层面提出解决路径。运用组学分析技术,探究化学吸收剂强化微藻固碳的调控机制和本质原因;结合"光化学-原位微量热"测试技术掌握化学吸收剂强化微藻固碳的共性途径及其变化规律;通过可视化实验方法阐明CO_2供应、溶解、传递和固定之间的平衡关系。实现化学吸收剂的精准调控,提高微藻固碳效率。
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关键词
微藻固碳
化学吸收剂
CO_2捕集与利用技术
固碳效率
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Keywords
CO2 fixation by algae
chemical absorbent
CO2 capture and utilization technology
carbon fixation efficiency
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分类号
Q945
[生物学—植物学]
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题名活性炭吸附挥发性有机化合物的研究进展
被引量：27
- 4
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作者
侯博
陈思铭
江波
白丽菊
孙文寿
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机构
青岛大学环境科学与工程学院
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出处
《安全与环境工程》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期197-208,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(52006112)。
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文摘
由于挥发性有机化合物(VOCs)对人类健康和生态环境的危害巨大,因此VOCs控制技术的研究显得尤为重要。活性炭吸附法具有技术成熟、操作简单、净化效率高、能耗低以及可回收等优势,是净化VOCs最经济、有效的方法之一。主要综述了活性炭在脱除VOCs方面的研究进展,包括活性炭的制备和改性技术及其对VOCs的吸附性能、活性炭吸附VOCs的影响因素以及活性炭在实际工业中的应用。通过探究不同制备及改性方法对活性炭孔结构、表面化学性质、比表面积的改变与VOCs吸附效果之间的联系,并结合实际应用实例,对活性炭吸附技术在实际应用中的发展方向提出了一些合理见解。
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关键词
挥发性有机化合物(VOCs)
活性炭
吸附法
活性炭改性
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Keywords
volatile organic compounds(VOCs)
activated carbon
adsorption method
activated carbon modification
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分类号
X701
[环境科学与工程—环境工程]
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