专利名称：一种富氧空气制取与收集的方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种富氧空气制取与收集的方法。
BJ091-004背景技术：
氧在地球上分布极广，大气中的氧占21 % ，海洋和江河湖泊中到处都是氧的化合 物水，氧在水中占88. 8% 。地球上还存在着许多含氧酸盐，如土壤中所含的铝硅酸盐，还有 硅酸盐、氧化物、碳酸盐的矿物。大气中的氧不断地用于动物的新陈代谢，人体中氧占65%， 植物的光合作用能把二氧化碳转变为氧气，使氧得以不断地循环。虽然地球上到处是氧，但 氧主要是从空气中提取的。 大规模生产氧气的方法是分馏液态空气，首先将空气压縮，待其膨胀后又冷冻为 液态空气，由于稀有气体和氮气的沸点都比氧气低，经过分馏，剩下的便是液氧，可贮存在 高压钢瓶中。所有的氧化反应和燃烧过程都需要氧，例如炼钢时除硫、磷等杂质，用于钢铁 的焊接和切割。玻璃制造、水泥生产、矿物焙烧、烃类加工都需要氧。液氧还用作火箭燃料， 它比其他燃料更便宜。在低氧或缺氧的环境中工作的人，如潜水员、宇航员，氧更是维持生 命所不可缺少的。 氧气持续不断的来源是植物的光合作用，但是植物所产生的氧气直接扩散到环境 中，很难被直接收集利用，然而需要再从空气中分离，增加了应用环节同时提高了成本。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺陷，直接利用植物进行光合作用，产生氧气，收集富氧 空气，不仅直接收集了大量氧气减少了生产步骤，更重要的是降低了生产成本。本发明利用 藻类特别是那些微型单细胞藻，它们是吸收C02进行光合作用产生氧气和生物质最有效的 途径。由于本发明所采用的微藻培养体系是一个密闭的培养体系，产生的氧气直接与体系 内的空气混合形成富氧空气，通过气体管路收集相对于自然环境而言更为方便。本发明培 养海藻的目的是进行节能减排，进而获得生物质，再转化为能源物质。然而伴着大量C02被 吸收氧气也大量产生，直接排放到空气中是一种浪费，进行收集利用可更有效地节约能源 提高效益。 由于本发明采用的微藻是单细胞生物，拥有生长速度快等特点，其吸收(A产生氧 气，也是一个快速的过程，而且是密闭系统，富氧空气中氧气浓度相对较高，收集也较为容 易。 本发明的目的在于利用微藻吸收C02产生氧气的特性，以及密闭式培养的优势， 通过缓冲罐气体收集管路进行富氧空气的收集，同时通过溶氧电极，pH电极等在线监控设 施控制(A的进气量和富氧空气的收集量，达到动态平衡。作为缓解能源供应矛盾、应对气 候变化以及实现可持续发展的重要措施。 所述的密闭式培养通常是指使用封闭式光生物反应器，主要包括管式光反应器、平板式光反应器和柱式光反应器等形式。本发明尤其适用于管式光生物反应器。 为了达到上述目的，本发明微藻吸收(A产生氧气，及富氧空气收集的主要步骤 步骤一、微藻吸收(A及在线监控pH值 步骤二、微藻光合作用产生氧气及在线监控溶氧浓度 步骤三、富氧空气收集及氧气含量测定 本发明具有如下技术特点 1.微藻吸收0)2，通过在线监控pH确定C02的通入比例和通入时间； 2.微藻光合作用产生氧气，通过溶氧浓度在线监控装置，确定富氧空气的收集时
间和收集量； 3.富氧空气收集系统包括空压泵和收集罐，通过气相检测气体成分和含量；
4.产品综合应用用于缺氧、低氧或无氧环境，例如潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行或医疗抢救等。
图1为本发明具体流程图
其中设备编号依次是 1-密闭式生物光反应器；2-动力泵；3-溶氧电极；4-pH电极；5_缓冲罐；6_空压
泵；7_收集罐；8 17-阀门。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实验方式对本发明作进一步的详细描述，但不应理解为是对本发明进行限定。 下面对本发明的方法进行进一步的具体说明 1.空气和C02的混合空气来自气体供应站，C02来自净化后的工业废气，打开阀8空气进入，打开阀9C02进入，根据pH值显示调节进气比例和流量，当pH值为6 8时主要通入空气，当pH值为9 11时主要通入C02。 一般优选pH值大于10时加大C02的进气量，降低空气的进气量；PH值小于7时减小C02的进气量，加大空气的进气量。空气和C02比例通常在IO : 1 1 : 5之间，再通过阀10调节总的气体流量，一般总的通气量在lm3/min 5m3/min之间。 2.藻液进入生物光反应器配制好的藻液先放入缓冲罐5中，打开阀11藻液由于重力作用到达动力泵2，打开阀12或阀13通过泵2的带动经流量计进入生物光反应器，与气体进行混合。 3.微藻光合作用微藻在光反应器内，其叶绿体在阳光的作用下，把经细胞膜进入的C02和水转变成为低分子量的有机碳，同时释放氧气，氧气在水中的溶解度很小，当达到饱和后进入空气中，形成富氧空气，在泵的推动下再流回缓冲罐5，形成一个闭合回路。
4.在线监控缓冲罐5上安有溶氧电极3和pH电极4，在线监控溶氧浓度和pH值，当pH值小于7较低时主要通入空气，当pH值大于10较高时主要通入C02，达到有效控制培养的酸碱度。当气体中氧含量达到要求时(不同作用氧含量需求不同)，如登山运动需氧量在23 % 25 % 、助燃气体需氧量在27 % 30 % 、潜水运动需氧量32 % 36 % 、医疗抢救一般用纯氧等，进行氧气的收集。 5.富氧空气收集及氧气含量检测富氧空气收集系统包括空压泵6和收集罐7，根 据溶氧浓度，进行富氧空气的收集，当浓度适合时(根据需要而定， 一般富氧空气氧含量大 于21 % )，关闭放空阀，打开阀16，打开泵6使形成负压( 一般为1 2个大气压)，有利于 氧气从溶液中分离进入收集罐7，当气体中氧含量低于21%，关闭泵6和阀16，打开放空阀， 调节空气与C02的进气比，继续培养。 取一定量富氧空气进行气相检测，确定每批的氧含量和气体成分，进一步进行产 品综合应用，用于缺氧、低氧或无氧环境，例如潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行或
医疗抢救等。
权利要求
一种富氧空气制取与收集的方法，包括微藻吸收CO2及在线监控pH值，微藻光合作用产生氧气及在线监控溶氧浓度，富氧空气收集及氧气含量测定。
2. 根据权利要求1所述的一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，通过在线监控pH确定C02的通入量，当pH值为6 8时主要通入空气，当pH值为9 11时主要通入 C02。
3. 根据权利要求1或2所述的一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，当pH值 大于10时加大C02的进气量，降低空气的进气量；pH值小于7时减小C02的进气量，加大空 气的进气量。
4. 根据权利要求1 3所述的任意一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，空气与0)2进气比例为10 : i i : 5。
5. 根据权利要求1 4所述的任意一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，空气 与C02总的通气量为lmVmin 5m3/min。
6. 根据权利要求1 5所述的任意一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，通过 溶氧浓度在线监控装置，确定富氧空气的收集时间，富氧空气中氧含量大于21%，达到需要 标准时收集，当气体中氧含量低于21%时停止收集。
7. 根据权利要求1 6所述的任意一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，富氧 空气收集系统包括空压泵(6)和收集罐(7)。
8. 根据权利要求7所述的一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，富氧空气收 集时，关闭放空阀，打开阀(16)，打开泵(6)形成负压，有利于氧气从溶液中分离进入收集 罐(7);当溶氧浓度降低到21%以下时，关闭泵(6)和阀(16)，打开放空阀，调节进气比，继 续培养。
9. 根据权利要求1 8所述的任意一种富氧空气制取与收集的方法，其特征在于，配 制好的藻液先放入缓冲罐(5)中，打开阀(11)藻液由于重力作用到达动力泵(2)，打开阀 (12)或阀(13)通过泵(2)的带动经流量计进入生物光反应器(l)，与气体进行混合。
10. 根据权利要求1 9所述的任意一种方法制取与收集的富氧空气在缺氧、低氧或无 氧环境中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种富氧空气制取与收集的方法。属于环保技术领域。主要包括微藻吸收CO2及在线监控pH，微藻光合作用产生氧气及在线监控溶氧浓度，富氧空气收集及氧气含量测定以及产品综合应用。本发明由于微藻是单细胞生物，生长速度快，其吸收CO2产生氧气，也是一个快速的过程，而且是密闭系统，富氧空气中氧气浓度相对较高，收集也较为容易。由于氧气直接排放到空气中是一种浪费，通过本发明进行收集利用，可更有效地节约能源、提高效益。
文档编号C12R1/89GK101781663SQ200910077288
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者刘敏胜, 张惠敏, 李静, 杨巧利, 王慧岭, 郭朋朋 申请人:新奥科技发展有限公司