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KR20180058356A - Carbonic anhydrase supprot, method for preparing the same, apparatus for separating carbon dioxide, and method for separating carbon dioxide using the same - Google Patents

Carbonic anhydrase supprot, method for preparing the same, apparatus for separating carbon dioxide, and method for separating carbon dioxide using the same Download PDF

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Publication number
KR20180058356A
KR20180058356A KR1020160157199A KR20160157199A KR20180058356A KR 20180058356 A KR20180058356 A KR 20180058356A KR 1020160157199 A KR1020160157199 A KR 1020160157199A KR 20160157199 A KR20160157199 A KR 20160157199A KR 20180058356 A KR20180058356 A KR 20180058356A
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KR
South Korea
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carbon dioxide
carbonic anhydrase
absorption liquid
weight
boehmite
Prior art date
Application number
KR1020160157199A
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Korean (ko)
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KR102623856B1 (en
Inventor
김동화
배병홍
유은지
Original Assignee
한국전력공사
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Publication date
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Abstract

A carbonic anhydrase support of the present invention comprises: a porous boehmite; and a carbonic anhydrase and magnetic nanoparticles supported in the porous boehmite with a bonding agent. The present invention provides the carbonic anhydrase support capable of preventing loss during operation and having excellent durability and activity, a manufacturing method thereof, an apparatus for separating carbon dioxide, and a method for separating the carbon dioxide using the same.

Description

탄산무수화효소 고정체, 이의 제조방법, 이산화탄소 분리 장치, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법{CARBONIC ANHYDRASE SUPPROT, METHOD FOR PREPARING THE SAME, APPARATUS FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE, AND METHOD FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE USING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a carbonic anhydrase stabilizer, a method for producing the carbonic anhydrase, a method for producing the carbonic anhydrase, a method for producing the carbonic anhydrase, a method for producing the carbonic anhydrase,

본 발명은 탄산무수화효소 고정체, 이의 제조방법, 이산화탄소 분리 장치, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbonic anhydrase stabilizer, a method for producing the same, a carbon dioxide separator, and a method for separating carbon dioxide using the same.

최근 지구온난화의 원인 물질인 온실가스의 배출을 억제하는 방법에 대한 국제적인 관심이 커지고 있다. 특히 온실가스 중 산성가스인 이산화탄소를 저감시키기 위한 노력이 전세계적으로 이루어지고 있다. 산업현장에서 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위해서 이산화탄소의 포집 및 저장을 위한 기술개발은 물론, 이산화탄소를 이용하여 부가가치가 높은 화합물로 전환시키는 공정이 개발되고 있다. 기존에는 주로 물리적, 화학적 방법에 의한 저감 기술이 개발 또는 연구되었으며, 최근에는 자연계에서 얻을 수 있는 효소를 이용하여 이산화탄소를 포집 또는 전환시키는 공정에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다.Recently, there is growing international interest in how to curb emissions of greenhouse gases, which are the cause of global warming. Particularly, efforts to reduce carbon dioxide, which is an acid gas in the greenhouse gas, have been made worldwide. In order to reduce the amount of carbon dioxide emitted from industrial sites, a process for converting carbon dioxide into high-value-added compounds is being developed, as well as technologies for capturing and storing carbon dioxide. Conventionally, abatement techniques based on physical and chemical methods have been developed or studied, and in recent years, attempts have been made to apply them to processes for capturing or converting carbon dioxide using enzymes obtained from natural sources.

탄산무수화효소의 특성을 이용하여 이산화탄소를 분리하는 기술이 시도되고 있으나, 탄산무수화효소는 뛰어난 이산화탄소의 흡수 능력에도 불구하고 효소의 특성상 주변 환경에 의하여 활성 및 내구성이 감소하여 실 조업공정에서 장시간 적용하는데 장애요인으로 작용하고 있으며, 운전 중에 유실되어 지속적인 이산화탄소 분리가 어려운 문제점이 있다.However, carbonic anhydrase has a low activity and durability due to the nature of the enzyme in spite of its excellent ability to absorb carbon dioxide, so that it can be used for a long time And it is lost during operation, which makes it difficult to continuously separate carbon dioxide.

이에, 활성 및 내구성이 우수하고, 유실을 방지할 수 있는 탄산무수화효소가 적용된 이산화탄소 제거 장치 및 방법이 필요하다. Accordingly, there is a need for an apparatus and a method for removing carbon dioxide, which is excellent in activity and durability and is capable of preventing the loss of oil, and is applied to a carbonic anhydrase.

이와 관련한 선행 기술은 한국공개특허 제1991-0018075호에 개시되어 있다.Prior art related to this is disclosed in Korean Patent Publication No. 1991-0018075.

본 발명의 목적은 운전 시 유실을 방지할 수 있는 탄산무수화효소 고정체, 이의 제조방법, 이산화탄소 분리 장치, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a carbonic anhydrase stabilizer capable of preventing loss during operation, a method for producing the same, a carbon dioxide separator, and a method for separating carbon dioxide using the same.

본 발명의 다른 목적은 내구성 및 활성이 우수한 탄산무수화효소 고정체, 이의 제조방법, 이산화탄소 분리 장치, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a carbonic anhydrase stabilizer having excellent durability and activity, a method for producing the same, a method for separating carbon dioxide, and a method for separating carbon dioxide using the same.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

본 발명의 하나의 관점은 탄산무수화효소 고정체에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a carbonic anhydrase stabilizer.

일 구체예에 따르면, 상기 탄산무수화효소 고정체는 다공성 베마이트, 및 상기 다공성 베마이트에 결합제로 담지된 탄산무수화효소 및 자성 나노입자를 포함한다.According to one embodiment, the carbonic anhydrase stabilizer comprises a porous boehmite, and a carbonic anhydrase and a magnetic nanoparticle supported on the porous boehmite by a binding agent.

상기 탄산무수화효소 고정체는, 다공성 베마이트 100 중량부에 대하여, 탄산무수화효소 0.001 내지 1 중량부, 자성 나노입자 0.001 내지 2 중량부, 및 결합제 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.The carbonic anhydrase stabilizer may include 0.001 to 1 part by weight of carbonic anhydrase, 0.001 to 2 parts by weight of magnetic nanoparticles, and 1 to 10 parts by weight of a binder, based on 100 parts by weight of the porous boehmite.

상기 자성 나노입자는 Fe2O3, Fe3O4, CoFe2O4, MnFe2O4, FePO4, Fe(PO4)2, Fe 및 Fe3C 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The magnetic nanoparticles can include Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, CoFe 2 O 4, MnFe 2 O 4, FePO 4, Fe (PO 4) 2, one or more of Fe and Fe 3 C.

상기 결합제는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리스티렌(polystyrene) 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The binder may include at least one of polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol, polystyrene, and polyaniline.

본 발명의 다른 관점은 탄산무수화효소 고정체 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for producing a carbonic anhydrase inhibitor.

일 구체예에서, 상기 탄산무수화효소 고정체 제조방법은 질산알루미늄(Al(NO)39H2O) 및 암모니아수(NH4OH)를 혼합하여 베마이트 수용액을 제조하는 단계; 및 상기 베마이트 수용액에 탄산무수화효소, 자성 나노입자 및 결합제를 투입하여 혼합액을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the method for producing a hydrogelatin hydrogel polymeric solid preparation comprises mixing aqueous aluminum nitrate (Al (NO) 39H2O) and aqueous ammonia (NH4OH) to prepare an aqueous solution of boehmite; And adding a carbonic anhydrase, a magnetic nanoparticle and a binder to the boehmite aqueous solution to prepare a mixed solution.

상기 탄산무수화효소 고정체 제조방법은 10mM 내지 50mM의 질산알루미늄 수용액(Al(NO)39H2O) 40 내지 60 중량% 및 30mM 내지 150mM의 암모니아수(NH4OH) 40 내지 60 중량%를 혼합하여 베마이트 수용액을 제조하는 단계; 및 상기 베마이트 수용액 100 중량부에 탄산무수화효소 0.001 내지 1 중량부, 자성 나노입자 0.001 내지 2 중량부 및 결합제 1 내지 10 중량부를 투입하여 혼합액을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for producing the carbonic anhydrase inhibitor comprises mixing 40 to 60% by weight of an aluminum nitrate aqueous solution (Al (NO) 3 9H 2 O) from 10 mM to 50 mM and 40 to 60% by weight of ammonia water (NH 4 OH) Thereby preparing an aqueous solution of boehmite; And 0.001 to 1 part by weight of carbonic anhydrase, 0.001 to 2 parts by weight of magnetic nanoparticles and 1 to 10 parts by weight of a binder are added to 100 parts by weight of the boehmite aqueous solution to prepare a mixed solution.

상기 탄산무수화효소 고정체 제조방법은 상기 탄산무수화효소 고정체 형성용 조성물의 pH를 7.0 내지 9.0으로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for preparing a carbonic anhydrase inhibitor may further comprise adjusting the pH of the composition for forming a hydrogelatinase fixed body to 7.0 to 9.0.

본 발명의 또 다른 관점은 이산화탄소 분리 장치에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a carbon dioxide separation apparatus.

일 구체예에서, 상기 이산화탄소 분리 장치는 흡수액을 수용하는 하우징, 상기 하우징의 중단에 형성되며, 상기 탄산무수화효소 고정체를 포함하는 충진부, 상기 충진부 하부에 이산화탄소 함유 가스가 유입되는 가스 공급부 및 상기 충진부 상부에 형성되며, 이산화탄소가 제거된 가스가 배출되는 가스 배출부를 구비할 수 있다.In one embodiment, the carbon dioxide separation device comprises a housing for containing an absorption liquid, a filling part formed at the end of the housing, the filling part including the carbonic anhydrase fixing body, a gas supply part for introducing a carbon dioxide- And a gas discharging part formed on the filling part and discharging the gas from which carbon dioxide has been removed.

상기 탄산무수화효소 고정체는 흡수액에 함침될 수 있다.The carbonic anhydrase fixative may be impregnated into the absorbent.

상기 충진부는 자석, 상기 자석 상에 자력으로 부착된 탄산무수화효소 고정체 및 상기 자석을 포획하는 상단 플랜지 및 하단 플랜지를 포함하고, 상기 상단 플랜지 및 하단 플랜지는 금속 메쉬망으로 형성될 수 있다.The filling part includes a magnet, a carbonic anhydrase fixing body magnetically attached on the magnet, and a top flange and a bottom flange for capturing the magnet, and the top flange and the bottom flange may be formed of a metal mesh network.

다른 구체예에서, 상기 이산화탄소 분리 장치는 흡수액 내에 형성되는 pH 측정부, 상기 pH 측정부에서 측정된 pH 값이 미리 정해진 수치 이하인 경우 흡수액을 배출하는 흡수액 배출부 및 상기 배출된 흡수액과 동일한 양의 흡수액을 공급하는 흡수액 공급부를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the carbon dioxide separation device includes a pH measurement unit formed in the absorption liquid, an absorption liquid discharge unit discharging the absorption liquid when the pH value measured by the pH measurement unit is not more than a predetermined value, And an absorption liquid supply unit for supplying the absorption liquid.

또 다른 구체예에서, 상기 이산화탄소 분리 장치는 상기 흡수액 배출부에 구비되고, 상기 pH 측정부에서 측정된 pH 값에 따라 흡수액의 배출량을 제어하는 제1 밸브 및 상기 흡수액 공급부에 구비되고, 상기 흡수액 배출량에 따라 흡수액의 공급량을 제어하는 제2 밸브를 더 구비할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the carbon dioxide separation device includes a first valve provided in the absorption liquid discharge unit and controlling the discharge amount of the absorption liquid in accordance with the pH value measured by the pH measurement unit, and a second valve provided in the absorption liquid supply unit, And a second valve for controlling the supply amount of the absorption liquid according to the second valve.

본 발명의 또 다른 관점은 이산화탄소 분리 방법에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to a carbon dioxide separation process.

일 구체예에서, 상기 이산화탄소 분리 방법은 상기 탄산무수화효소 고정체를 사용하여 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수액에 수화시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the carbon dioxide separation method may comprise hydrating carbon dioxide from the carbon dioxide-containing gas into the absorption liquid using the carbonic anhydrase stabilizer.

본 발명은 운전 시 유실을 방지할 수 있고, 내구성 및 활성이 우수한 탄산무수화효소 고정체, 이의 제조방법, 이산화탄소 분리 장치, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a carbonic anhydrase stabilizer capable of preventing loss during operation and having excellent durability and activity, a method for producing the same, a carbon dioxide separator, and a method for separating carbon dioxide using the same.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 이산화탄소 분리 장치를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 이산화탄소 분리 장치를 간략히 도시한 것이다.
도 3은 실시예 3에서 90일간 탄산무수화효소의 활성을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
FIG. 1 schematically shows a carbon dioxide separation apparatus according to one embodiment of the present invention.
2 schematically shows a carbon dioxide separation apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the results of measurement of activity of carbonic anhydrase for 90 days in Example 3. FIG.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present application, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. However, the techniques disclosed in this application are not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms.

단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of this invention to those skilled in the art. In the drawings, the width, thickness, and the like of the components are enlarged in order to clearly illustrate the components of each device. In addition, although only a part of the components is shown for convenience of explanation, those skilled in the art can easily grasp the rest of the components.

본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시관점에 따라 "상부"가 "하부"로, "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.The terms "upper" and "lower" in this specification are defined with reference to the drawings, Quot; or "on" may include not only superimposition but also interposition of another structure in the middle. On the other hand, what is referred to as "directly on" or "directly above"

본 명세서에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Although the terms including ordinals such as first, second, etc. in this specification can be used to describe various elements, the elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. In the drawings, the same reference numerals denote substantially the same elements.

한편, 본 명세서에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise, and the terms "comprise" That does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, .

또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Further, in carrying out the method or the manufacturing method, the respective steps of the method may take place differently from the stated order unless clearly specified in the context. That is, each process may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in the opposite order.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

탄산무수화효소Carbonic anhydrase 고정체Fixed body

본 발명의 일 구체예에 따른 탄산무수화효소 고정체는 다공성 베마이트, 상기 다공성 베마이트에 결합제로 담지된 탄산무수화효소 및 자성 나노입자를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the carbonic anhydrase stabilizer includes a porous boehmite, a carbonic anhydrase and a magnetic nanoparticle supported on the porous boehmite by a binding agent.

상기 탄산무수화효소는 이산화탄소의 수화반응 속도를 약 100배 내지 1,000만배까지 빠르게 할 수 있어 이산화탄소 분리 효율이 우수하며, 분리된 이산화탄소를 용이하게 재활용할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 탄산무수화 효소가 함유된 물에 이산화탄소를 주입시키면, 탄산이온(CO3 2-) 형태로 이산화탄소가 분리되고, 탄산이온(CO3 2-)은 다양한 방식으로 재활용할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄산이온(CO3 2-)에 Ca2 +와 같은 양이온을 주입하여 탄산칼슘(CaCO3)을 제조할 수 있다. The carbonic anhydrase can accelerate the rate of hydration of carbon dioxide up to about 100 to 10 million folds, so that the carbon dioxide separation efficiency is excellent and the separated carbon dioxide can be easily recycled. Specifically, when injected carbon dioxide to the water containing the carbonic anhydrase, and carbon dioxide is separated in the form of carbonate ions (CO 3 2-), it can be recycled in various ways carbonate ion (CO 3 2-). For example, calcium carbonate (CaCO 3 ) can be prepared by injecting a cation such as Ca 2 + into the carbonate ion (CO 3 2- ).

상기 탄산무수화효소는 소의 혈청, 사람의 혈청, 또는 굴 등의 폐각류에서 추출할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.The carbonic anhydrase can be extracted from, but not limited to, bovine serum, human serum, or oyster, such as oyster.

상기 탄산무수화효소 고정체는 탄산무수화효소를 다공성 베마이트 100 중량부에 대하여 0.001 내지 1 중량부, 구체적으로 0.001 내지 0.1 중량부, 더욱 구체적으로 0.005 내지 0.025 중량부로 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 이산화탄소의 수화반응 속도를 충분히 빠르게 할 수 있을 뿐만 아니라, 탄산무수화효소 고정체의 내구성도 우수하다.The carbonic anhydrase stabilizer may contain 0.001 to 1 part by weight, specifically 0.001 to 0.1 part by weight, more specifically 0.005 to 0.025 part by weight, of the carbonic anhydrase according to 100 parts by weight of the porous boehmite. In the above content range, not only the rate of hydration of carbon dioxide can be sufficiently accelerated, but also the durability of the carbonic anhydrase stabilizer is excellent.

상기 다공성 베마이트는 알루미나 수화물로써, 탄산무수화효소가 고정되는 기재 역할을 한다. 구체적으로 다공성 베마이트는 이산화탄소 및 흡수액과의 접촉 면적이 크기 때문에 이산화탄소 수화반응 속도를 더욱 증가시킬 수 있다. 또한, 내구성이 우수하고 친환경적인 베마이트를 적용함으로써, 이산화탄소 분리 공정에 장시간 사용하여도 탄산무수화효소 고정체의 유실 없이, 탄산무수화효소의 활성이 유지되는 장점이 있다. The porous boehmite is an alumina hydrate, and serves as a substrate for fixing the carbonic anhydrase. Specifically, the porous boehmite has a large contact area with the carbon dioxide and the absorption liquid, so that the carbon dioxide hydration reaction rate can be further increased. Further, the application of boehmite which is excellent in durability and is environmentally friendly has an advantage that the activity of carbonic anhydrase can be maintained without loss of the carbonic anhydrase stabilizer even if it is used for a long time in the carbon dioxide separation process.

상기 자성 나노입자는 탄산무수화효소 고정체에 자성을 부여할 수 있다. 자성을 띠는 탄산무수화효소 고정체는 자석에 의해 포획 고정 등이 가능하여, 흐르는 유체 내에서도 유실을 방지할 수 있는 장점이 있다. 상기 자성 나노입자는 결합제에 의해 상기 다공성 베마이트에 결합될 수 있다.The magnetic nanoparticles can impart magnetism to the carbonic anhydrase stabilizer. The magnetically fixed carbonic anhydrase stabilizer can be trapped and fixed by a magnet, and thus it is advantageous to prevent loss of fluid even in flowing fluid. The magnetic nanoparticles may be bound to the porous boehmite by a binder.

상기 자성 나노입자는 Fe2O3, Fe3O4, CoFe2O4, MnFe2O4, FePO4, Fe(PO4)2, Fe 및 Fe3C 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 탄산무수화효소에 자성을 부여할 수 있는 것이면 제한되지 않는다.The magnetic nanoparticles may include at least one of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CoFe 2 O 4 , MnFe 2 O 4 , FePO 4 , Fe (PO 4 ) 2 , Fe and Fe 3 C, And is not limited as long as it can impart magnetism to the anhydrase.

상기 탄산무수화효소 고정체는 자성 나노입자를 다공성 베마이트 100 중량부에 대하여 0.001 내지 2 중량부, 구체적으로 0.01 내지 1 중량부, 더욱 구체적으로 0.04 내지 0.2 중량부로 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 탄산무수화효소 고정체는 충분한 자성을 가질 수 있고, 내구성도 우수하다.The carbonic anhydrase stabilizer may contain 0.001 to 2 parts by weight, specifically 0.01 to 1 part by weight, more specifically 0.04 to 0.2 part by weight, of the magnetic nanoparticles based on 100 parts by weight of the porous boehmite. In the above content range, the carbonic anhydrase stabilizer can have sufficient magnetic properties and is also excellent in durability.

상기 결합제는 다공성 베마이트, 탄산무수화효소 및 자성 나노입자를 사이에서 결합력을 높여 탄산무수화효소 고정체를 형성하는 역할을 할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리스티렌(polystyrene) 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The binding agent may play a role in forming a carbonic anhydrase stabilizer by increasing the binding force between the porous boehmite, the carbonic anhydrase and the magnetic nanoparticles. And may include at least one of the above polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol, polystyrene, and polyaniline.

상기 탄산무수화효소 고정체는 결합제를 다공성 베마이트 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 구체적으로 1 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 탄산무수화효소 고정체는 성분 간의 결합력이 충분하고, 내구성도 우수하다.The carbonic anhydrase stabilizer may contain the binder in an amount of 1 to 10 parts by weight, specifically 1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the porous boehmite. In the above content range, the carbonic anhydrase stabilizer has a sufficient binding force between the components and is excellent in durability.

탄산무수화효소Carbonic anhydrase 고정체Fixed body 제조방법 Manufacturing method

본 발명의 일 구체예에 따른 탄산무수화효소 고정체 제조방법은 상기 탄산무수화효소 고정체 제조방법은 질산알루미늄(Al(NO)39H2O) 및 암모니아수(NH4OH)를 혼합하여 베마이트 수용액을 제조하는 단계; 상기 베마이트 수용액에 탄산무수화효소, 자성 나노입자 및 결합제를 투입하여 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액을 고형화하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method for producing a carbonic anhydrase inhibitor comprises mixing aluminum nitrate (Al (NO) 3 9H 2 O) and aqueous ammonia (NH 4 OH) Preparing an aqueous solution of sodium hypochlorite; Adding a carbonic anhydrase, a magnetic nanoparticle and a binder to the boehmite aqueous solution to prepare a mixed solution; And solidifying the mixed solution.

상기 베마이트 수용액을 제조하는 단계는 10mM 내지 50mM의 질산알루미늄 수용액(Al(NO)39H2O) 40 내지 60 중량%, 구체적으로 45 내지 55 중량% 및 30mM 내지 150mM의 암모니아수(NH4OH) 40 내지 60 중량%, 구체적으로 45 내지 55 중량%를 혼합하고, 15℃ 내지 35℃에서 2시간 동안 500rpm으로 교반하는 방법으로 베마이트 수용액을 제조할 수 있다. 상기 함량 범위에서, 다공성 베마이트의 표면적이 충분히 넓을 뿐만 아니라, 내구성이 우수한 장점이 있다.The chopping to prepare a boehmite solution is 10mM to aluminum nitrate aqueous solution of 50mM (Al (NO) 3 9H 2 O) 40 to 60% by weight, in particular aqueous ammonia of 45 to 55% by weight of 30mM to 150mM (NH 4 OH) By mixing 40 to 60 wt%, specifically 45 to 55 wt%, and stirring at 500 rpm for 2 hours at 15 DEG C to 35 DEG C, to prepare an aqueous solution of boehmite. In the above content range, not only the surface area of the porous boehmite is sufficiently wide, but also the durability is excellent.

상기 베마이트 수용액은 물과 에탄올로 불순물을 세척하는 공정을 거칠 수 있으며, 상기 세척 공정은 1 내지 5 차례 수행할 수 있다.The boehmite aqueous solution may be subjected to a step of washing the impurities with water and ethanol, and the washing step may be performed one to five times.

상기 탄산무수화효소, 자성 나노입자 및 결합제를 투입하여 혼합액을 제조하는 단계는 상기 베마이트 수용액 100 중량부에 탄산무수화효소 0.001 내지 1 중량부, 구체적으로 0.005 내지 0.025 중량부, 자성 나노입자 0.001 내지 2 중량부, 구체적으로 0.04 내지 0.2 중량부, 및 결합제 1 내지 10 중량부, 구체적으로 1 내지 5 중량부를 투입하는 방법으로 제조할 수 있다.The step of adding the carbonic anhydrase, the magnetic nanoparticles, and the binder to prepare a mixed solution comprises adding 0.001 to 1 part by weight, more preferably 0.005 to 0.025 part by weight, of carbonic anhydrase to 100 parts by weight of the boehmite aqueous solution, To 2 parts by weight, specifically 0.04 to 0.2 part by weight, and the binder 1 to 10 parts by weight, specifically 1 to 5 parts by weight.

제조된 탄산무수화효소 고정체는 효소활성을 유지하기 위해 0℃ 내지 10℃에서 보관할 수 있다.The prepared carbonic anhydrase stabilizer can be stored at 0 캜 to 10 캜 to maintain the enzyme activity.

상기 탄산무수화효소 고정체 제조방법은 상기 탄산무수화효소 고정체 형성용 조성물의 pH를 7.0 내지 9.0으로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. pH 조절은 버퍼(buffer) 용액을 사용할 수 있으며, 예를 들어 상기 버퍼(buffer) 용액은 tris-HCl buffer 용액일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The method for preparing a carbonic anhydrase inhibitor may further comprise adjusting the pH of the composition for forming a hydrogelatinase fixed body to 7.0 to 9.0. For the pH adjustment, a buffer solution may be used. For example, the buffer solution may be a tris-HCl buffer solution, but is not limited thereto.

이산화탄소 분리 장치Carbon dioxide separator

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 구체예에 따른 이산화탄소 분리 장치에 관해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 이산화탄소 분리 장치를 간략히 도시한 것이다.Hereinafter, a carbon dioxide separation apparatus according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a carbon dioxide separation apparatus according to one embodiment of the present invention.

일 구체예에서, 이산화탄소 분리 장치는 흡수액(100)을 수용하는 하우징(1), 상기 하우징(1)의 중단에 형성되며, 상기 탄산무수화효소 고정체(210)를 포함하는 충진부(200), 상기 충진부(200) 하부에 이산화탄소 함유 가스가 유입되는 가스 공급부(300) 및 상기 충진부(200) 상부에 형성되며, 이산화탄소가 제거된 가스가 배출되는 가스 배출부(400)를 구비할 수 있다.In one embodiment, the carbon dioxide separator comprises a housing 1 for receiving the absorbent 100, a filler 200 formed at the end of the housing 1 and including the carbonic anhydrase fixture 210, A gas supply unit 300 through which the carbon dioxide-containing gas flows into the lower part of the filling unit 200 and a gas discharge unit 400 through which the gas from which the carbon dioxide is removed is formed on the filling unit 200 have.

하우징(1)은 흡수액을 수용할 수 있는 것이면 제한 없이 적용 가능하다. 상기 하우징(1)은 예를 들어, 아크릴을 사용할 수 있다.The housing 1 is not limited as long as it can accommodate the absorbing liquid. The housing 1 may, for example, use acrylic.

흡수액(100)은 이산화탄소 분리 장치에 유입되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 용해하여 분리할 수 있다. 상기 흡수액(100)은 물, 또는 무기물이 포함된 물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The absorption liquid 100 can be separated by dissolving carbon dioxide from the carbon dioxide-containing gas flowing into the carbon dioxide separator. The absorption liquid 100 may be water, or water containing an inorganic substance, but is not limited thereto.

충진부(200)는 자석(230) 및 상기 자석 상에 자력으로 부착된 탄산무수화효소 고정체; 및 상기 자석(230)을 포획하는 상단 플랜지(251) 및 하단 플랜지(253);를 포함하고, 상기 상단 플랜지(251) 및 하단 플랜지(253)는 금속 메쉬망으로 형성될 수 있다. The filling part 200 includes a magnet 230 and a carbonic anhydrase fixing body magnetically attached on the magnet; And an upper flange 251 and a lower flange 253 for capturing the magnet 230. The upper flange 251 and the lower flange 253 may be formed of metal mesh meshes.

충진부(200)는 탄산무수화효소 고정체(210)가 부착된 자석(230)을 상단 플랜지(251) 및 하단 플랜지(253)을 포획하고 있으므로, 빠른 속도로 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수부에 수화시켜 분리할 수 있으며, 이산화탄소 분리 장치의 장시간 운전에도 탄산무수화효소 고정체(210)의 유실을 방지할 수 있다.The filling part 200 captures the upper flange 251 and the lower flange 253 with the magnet 230 attached with the carbonic anhydrase fixing body 210 so that carbon dioxide is absorbed from the carbon dioxide- And it is possible to prevent the carbonic anhydride enzyme fixing body 210 from being lost even when the carbon dioxide separator is operated for a long time.

자석(230)은 탄산무수화효소 고정체(210)를 자력으로 고정시키는 역할을 하는 것이면, 자석(230)의 종류는 제한되지 않는다. 자석(230)의 형태도 구형, 막대형, 판형 등이 가능하나, 이에 제한되지 않는다. 이산화탄소 함유 가스의 흐름을 방해하지 않고 이산화탄소 함유 가스와 접촉 확률을 높이기 위해, 구형의 자석을 적용할 수 있다. 또한, 탄산무수화효소 고정체를 안정적으로 자석에 고정시키기 위해서 자석의 직경은 5mm 내지 20mm, 구체적으로 10mm 내지 15mm로 적용할 수 있다.The type of the magnet 230 is not limited as long as the magnet 230 serves to fix the carbonic anhydrase fixing body 210 by a magnetic force. The shape of the magnet 230 may be spherical, rod-like, or plate-like, but is not limited thereto. In order to increase the contact probability with the carbon dioxide-containing gas without disturbing the flow of the carbon dioxide-containing gas, a spherical magnet can be applied. In order to stably fix the carbonic anhydrase stabilizer to the magnet, the diameter of the magnet may be 5 mm to 20 mm, specifically 10 mm to 15 mm.

충진부(200)의 상, 하는 상단 플랜지(251) 및 하단 플랜지(253)로 구성되어 있어 이산화탄소 분리 장치로부터 탈, 부착이 용이하며, 상황에 따라 충진부만을 따로 분리하여 용이하게 탄산무수화효소 고정체를 교체할 수 있는 장점이 있다.The upper flange 251 and the lower flange 253 on the filling part 200 are easy to detach and attach from the carbon dioxide separating device and the filling part can be separated separately according to the situation to easily produce the carbonic anhydrase There is an advantage that the fixture can be replaced.

상기 상단 플랜지(251) 및 하단 플랜지(253)는 이산화탄소 분리 장치에 유입되는 이산화탄소 함유 가스의 원활한 흐름과, 흡수액(100)의 자유로운 흐름을 위해 금속 메쉬망을 포함할 수 있다. 상기 금속 메쉬망은 이산화탄소 함유 가스 및 흡수액이 원활하게 흐를 수 있으면서, 상기 자석(230)을 포획하는 역할을 한다. 상기 금속 메쉬망은 격자 간격이 1mm 내지 5mm, 구체적으로 2mm 내지 3mm일 수 있다. The upper flange 251 and the lower flange 253 may include a metal mesh network for smooth flow of the carbon dioxide-containing gas flowing into the carbon dioxide separation device and free flow of the absorption liquid 100. The metal mesh net can smoothly flow the carbon dioxide-containing gas and the absorption liquid, and functions to capture the magnet 230. The metal mesh net may have a lattice spacing of 1 mm to 5 mm, specifically 2 mm to 3 mm.

상기 탄산무수화효소 고정체(210)는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수액(100)에 수화시키기 위해 흡수액(100)에 함침될 수 있다.The carbonic anhydrase fixture 210 may be impregnated with the absorbent 100 to hydrate carbon dioxide from the carbon dioxide-containing gas into the absorbent 100.

가스 공급부(300)는 상기 충진부(200) 하부에 위치하여 이산화탄소 함유 가스를 충진부(200)를 통과하도록 유입시킬 수 있다. 가스 공급부(300)는 관형태일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 유입되는 이산화탄소 함유 가스의 압력은 이산화탄소 분리 장치의 규모, 흡수액의 이산화탄소 농도, 충진부(200) 내의 탄산무수화효소의 양 등을 고려하여 적절히 조절할 수 있다.The gas supplying unit 300 may be located below the filling unit 200 to allow the carbon dioxide-containing gas to pass through the filling unit 200. The pressure of the carbon dioxide-containing gas flowing into the gas supply unit 300 may be in the form of a tube, but the present invention is not limited thereto. The pressure of the carbon dioxide-containing gas may be determined by considering the scale of the carbon dioxide separation unit, the carbon dioxide concentration of the absorption liquid, and the amount of carbonic anhydrase in the filling unit 200 .

가스 배출부(400)는 충진부(200) 상부에 위치할 수 있으며, 예를 들어 충진부(200) 상부의 이산화탄소 분리 장치 측면 또는 이산화탄소 분리 장치 상면에 위치할 수 있다. 도 1은 배출 용이성을 위해 가스 배출부(400)를 이산화탄소 분리 장치 상부에 위치시키고, 이산화탄소 분리 장치 하우징 상부를 원뿔 모양으로 형성하였으나, 이에 제한되지 않는다.The gas discharge unit 400 may be located on the top of the filling unit 200, for example, on the side of the top of the filling unit 200 or on the top of the carbon dioxide separation unit. In FIG. 1, the gas discharging unit 400 is positioned above the carbon dioxide separating apparatus and the upper portion of the carbon dioxide separating apparatus housing is formed into a conical shape for ease of discharging. However, the present invention is not limited thereto.

이하, 도 2를 참고하여 본 발명의 다른 구체예에 따른 이산화탄소 분리 장치에 관해 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 이산화탄소 분리 장치를 간략히 도시한 것이다.Hereinafter, a carbon dioxide separation apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 schematically shows a carbon dioxide separation apparatus according to another embodiment of the present invention.

다른 구체예에서, 이산화탄소 분리 장치는 흡수액(100) 내에 형성되는 pH 측정부(500), 상기 pH 측정부(500)에서 측정된 pH 값이 미리 정해진 수치 이하인 경우 흡수액(100)을 배출하는 흡수액 배출부(600) 및 상기 배출된 흡수액과 동일한 양의 흡수액을 공급하는 흡수액 공급부(700)를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the carbon dioxide separation device includes a pH measurement unit 500 formed in the absorption liquid 100, an absorption liquid discharge unit 500 for discharging the absorption liquid 100 when the pH value measured by the pH measurement unit 500 is equal to or less than a predetermined value, And an absorption liquid supply unit 700 for supplying the same amount of the absorption liquid as the discharged absorption liquid.

pH 측정부(500)는 흡수액(100) 내에 형성되며, 흡수액(100)의 pH를 측정하여 흡수액(100) 내의 이산화탄소 함량을 산출할 수 있다. 이산화탄소 함량이 높으면 pH는 감소하게 되며, 일정 pH 이하가 되면 흡수액(100)은 이산화탄소를 분리하는 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, pH 측정부(500)에서 측정된 pH 값이 미리 정해진 수치 이하인 경우 흡수액(100)은 흡수액 배출부(600)를 통해 배출되고, 배출된 흡수액과 동일한 양의 흡수액을 흡수액 공급부(700)로부터 공급받아 흡수액(100)의 pH를 적절히 유지함으로써 이산화탄소 분리 장치의 이산화탄소 분리(또는 제거) 효율을 유지시킬 수 있다. 상기 미리 정해진 pH 값은 흡수액(100)의 이산화탄소 용해도를 고려하여, 예를 들어 5일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상황에 따라 적절히 조절할 수 있다.The pH measurement unit 500 is formed in the absorption liquid 100 and can measure the pH of the absorption liquid 100 to calculate the carbon dioxide content in the absorption liquid 100. When the carbon dioxide content is high, the pH is decreased. When the carbon dioxide content is below a certain pH, the absorption efficiency of the absorption liquid 100 may be deteriorated. Therefore, when the pH value measured by the pH measuring unit 500 is lower than a predetermined value, the absorbing solution 100 is discharged through the absorbing solution discharging unit 600, and the same amount of absorbing solution as the discharged absorbing solution is discharged from the absorbing solution supplying unit 700 The carbon dioxide separation (or removal) efficiency of the carbon dioxide separation device can be maintained by appropriately maintaining the pH of the absorption liquid 100 supplied and supplied. The predetermined pH value may be 5, for example, taking into consideration the carbon dioxide solubility of the absorbing solution 100. However, the pH value may be appropriately adjusted according to the circumstances.

상기 흡수액 배출부(600)로 배출되는 흡수액은 이산화탄소를 고농도로 함유하고 있으며, 이는 다양한 방법으로 재활용할 수 있다. 예를 들어, Ca2 +와 같은 양이온을 주입하여 탄산칼슘(CaCO3)을 제조할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. The absorbing liquid discharged to the absorbing liquid discharging unit 600 contains carbon dioxide at a high concentration, which can be recycled by various methods. For example, calcium carbonate (CaCO 3 ) may be produced by implanting a cation such as Ca 2 + , but is not limited thereto.

흡수액 배출부(600) 및 흡수액 공급부(700)는 관형태일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. The absorption liquid discharge portion 600 and the absorption liquid supply portion 700 may be in the form of a tube, but are not limited thereto.

또 다른 구체예에서, 상기 이산화탄소 분리 장치는 상기 흡수액 배출부(600)에 구비되고, 상기 pH 측정부(500)에서 측정된 pH 값에 따라 흡수액의 배출량을 제어하는 제1 밸브(미도시) 및 상기 흡수액 공급부(700)에 구비되고, 상기 흡수액 배출량에 따라 흡수액의 공급량을 제어하는 제2 밸브(미도시)를 더 구비할 수 있다.In another embodiment, the carbon dioxide separation device includes a first valve (not shown) provided in the absorption liquid discharge unit 600 and controlling the amount of absorption liquid to be discharged according to the pH value measured by the pH measurement unit 500, And a second valve (not shown) provided in the absorbent solution supply unit 700 and controlling the supply amount of the absorbing solution according to the absorbent solution discharge amount.

또한, 도시되지 않았으나 상기 이산화탄소 분리 장치는 상기 pH 측정부(500)로부터 측정된 pH 값을 입력 받고, 미리 정해진 수치 이하인 경우, 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. Although not shown, the carbon dioxide separation device may further include a control unit for receiving the measured pH value from the pH measuring unit 500 and controlling the opening and closing of the first valve and the second valve when the measured value is equal to or less than a predetermined value have.

본 발명의 또 다른 관점인 이산화탄소 분리 방법은 상기 탄산무수화효소 고정체를 사용하여 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수액에 수화시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. The carbon dioxide separation method according to another aspect of the present invention may include the step of hydrating carbon dioxide from the carbon dioxide-containing gas into the absorption liquid by using the carbonic anhydrase stabilizer.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

실시예Example 1:  One: 탄산무수화효소Carbonic anhydrase 고정체Fixed body 제조 Produce

20mM 질산알루미늄 수용액(Al(NO)3·9H2O) 50 중량%에 60mM 암모니아수(NH4OH) 50 중량%를 주입한 후 25℃, 500rpm에서 2시간 교반하여 베마이트 수용액을 얻었으며, 물과 에탄올로 3차례 이상 세척하여 불순물을 제거하였다. 베마이트 수용액 100 중량부를 취하여 자성 나노입자 0.1 중량부, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene; PEG) 2.5 중량부와 탄산무수화효소(소의 혈청에서 추출한 탄산무수화효소) 0.017 중량부를 각각 첨가하고 Tris-HCl buffer 용액을 이용하여 pH 8.0으로 조절하여 탄산무수화효소 고정체를 제조하고, 4℃에서 보관하였다.50% by weight of 60 mM ammonia water (NH 4 OH) was added to 50% by weight of a 20 mM aluminum nitrate aqueous solution (Al (NO) 3 .9H 2 O) and stirred at 25 ° C and 500 rpm for 2 hours to obtain an aqueous boehmite solution. And ethanol three times or more to remove impurities. 0.1 part by weight of magnetic nanoparticles, 2.5 parts by weight of polyethylene glycol (PEG) and 0.017 part by weight of carbonic anhydrase (a carbonic anhydrase extracted from serum of bovine serum) were added to each 100 parts by weight of aqueous solution of boehmite, To pH 8.0 to prepare a carbonic anhydrase stabilizer and stored at 4 ° C.

실시예Example 2 2

도 2와 같이 아크릴로 2,000cc 크기의 하우징을 제작하고, 흡수액(100) 1000cc를 채우고, 충진부(200), 가스 공급부(300), 가스 배출부(400), pH 측정부(500), 흡수액 배출부(600) 및 흡수액 공급부(700)을 구비한 이산화탄소 분리 장치를 제조하였다.As shown in FIG. 2, a housing having a size of 2,000 cc of acrylate is manufactured, and a filling part 200, a gas supplying part 300, a gas discharging part 400, a pH measuring part 500, A carbon dioxide separation device having a discharge part 600 and an absorption liquid supply part 700 was manufactured.

충진부(200)에는 평균입경 7mm인 자석 50g, 실시예 1에서 제조된 탄산무수화효소 고정체 1g이 충진되었다.In the filling part 200, 50 g of a magnet having an average particle diameter of 7 mm and 1 g of a carbonic anhydrase fixing material prepared in Example 1 were filled.

가스 공급부(300)로 15% 이산화탄소와 85% 질소가 혼합된 가스를 10 ml/min의 속도로 연속적으로 공급하면서 수용액의 pH 변화를 측정하여 pH가 초기 7.2에서 감소하는 것을 확인하였다. pH가 5 이하인 경우 흡수액 배출부(600)로 흡수액을 배출하고, 배출된 양 만큼 흡수액 공급부(700)로부터 새로운 흡수액을 공급받는 방법으로 90일 동안 이산화탄소 분리 공정을 지속하였다.It was confirmed that the pH of the aqueous solution was decreased at an initial 7.2 by measuring the pH change of the aqueous solution while continuously supplying the mixed gas of 15% carbon dioxide and 85% nitrogen to the gas supply part 300 at a rate of 10 ml / min. When the pH was 5 or less, the carbon dioxide separation process was continued for 90 days by discharging the absorption liquid to the absorption liquid discharge unit 600 and supplying a new absorption liquid from the absorption liquid supply unit 700 by the discharged amount.

90일 후에도, 흡수액의 pH는 5 이하로 내려가고, 흡수액 배출부(600)로 이산화탄소 함량이 높은 흡수액이 배출되면서 이산화탄소 수화반응이 지속되고 있음을 확인하였다.After 90 days, the pH of the absorption liquid was lowered to 5 or less, and the absorption liquid having a high carbon dioxide content was discharged to the absorption liquid discharge unit 600, thereby confirming that the carbon dioxide hydration reaction was continued.

실시예Example 3 3

실시예 2에서 이산화탄소 분리 공정이 진행되는 90일 동안 10일 간격으로 탄산무수화효소 고정체의 활성을 측정하고, 상대적 활성도(초기 활성 100% 기준)를 도 3에 도시하였다. The activity of the carbonic anhydrase stabilizer was measured at intervals of 10 days for 90 days during the carbon dioxide separation process in Example 2, and the relative activity (based on the initial activity of 100%) is shown in FIG.

활성도 측정 방법How to measure activity

탄산무수화효소 고정체의 활성변화는 4-NPA(4-니트로페닐 아세테이트)의 가수분해 반응을 이용하여 측정하였다. 탄산무수화 효소가 4-NPA를 4-니트로페놀(4-nitrophenol)과 아세트산으로 가수분해시키는 특성을 가지고 있으며, 노란색으로 변색이 되는데. 이때 생성된 4-니트로페놀(4-nitrophenol)을 UV로 측정하는 간접적인 방법을 사용하였다.The activity changes of the carbonic anhydrase stabilizers were measured by hydrolysis of 4-NPA (4-nitrophenylacetate). Carbonic anhydrase has the property of hydrolyzing 4-NPA with 4-nitrophenol and acetic acid, and it turns yellow. The indirect method of measuring 4-nitrophenol (UV) was used.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 탄산무수화효소 고정체는 자성 나노입자, 및 친환경적이고 내구성이 높은 다공성 베마이트를 포함하여 이산화탄소 분리 공정 중 탄산무수화효소의 유실을 최소화할 수 있어 90일이 경과하여도 초기의 활성의 90%이상 유지하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, the carbonic anhydrase stabilizer of the present invention includes magnetic nanoparticles and an environmentally friendly and durable porous boehmite to minimize the loss of carbonic anhydrase during the carbon dioxide separation process, It can be seen that 90% or more of the initial activity is maintained.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.

100: 흡수액         200: 충진부
210: 탄산무수화효소 230: 자석
251: 상단 플랜지 253: 하단 플랜지
300: 가스 공급부 400: 가스 배출부
500: pH 측정부 600: 흡수액 배출부
700: 흡수액 공급부
100: absorption liquid 200: filling part
210: Carbonic anhydrase 230: Magnet
251: Upper flange 253: Lower flange
300: gas supply part 400: gas discharge part
500: pH measuring unit 600: absorbent discharge unit
700: Absorbent solution supply part

Claims (13)

다공성 베마이트; 및
상기 다공성 베마이트에 결합제로 담지된 탄산무수화효소 및 자성 나노입자;
를 포함하는 탄산무수화효소 고정체.
Porous boehmite; And
A carbonic anhydrase and a magnetic nanoparticle carried on the porous boehmite as a binding agent;
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 탄산무수화효소 고정체는,
다공성 베마이트 100 중량부에 대하여,
탄산무수화효소 0.001 내지 1 중량부,
자성 나노입자 0.001 내지 2 중량부, 및
결합제 1 내지 10 중량부를 포함하는 탄산무수화효소 고정체.
The method according to claim 1,
The above-mentioned carbonic anhydrase inhibitor,
With respect to 100 parts by weight of the porous boehmite,
0.001 to 1 part by weight of carbonic anhydrase,
0.001 to 2 parts by weight of magnetic nanoparticles, and
1 to 10 parts by weight of a binding agent.
제1항에 있어서,
상기 자성 나노입자는 Fe2O3, Fe3O4, CoFe2O4, MnFe2O4, FePO4, Fe(PO4)2, Fe 및 Fe3C 중 하나 이상을 포함하는 탄산무수화효소 고정체.
The method according to claim 1,
Carbonic anhydrase that the magnetic nanoparticles includes Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, CoFe 2 O 4, MnFe 2 O 4, FePO 4, Fe (PO 4) 2, one or more of Fe and Fe 3 C Fixing.
제1항에 있어서,
상기 결합제는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리스티렌(polystyrene) 및 폴리아닐린(polyaniline) 중 하나 이상을 포함하는 탄산무수화효소 고정체.
The method according to claim 1,
Wherein the binder comprises at least one of polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol, polystyrene, and polyaniline.
질산알루미늄 수용액(Al(NO)39H2O) 및 암모니아수(NH4OH)를 혼합하여 베마이트 수용액을 제조하는 단계; 및
상기 베마이트 수용액에 탄산무수화효소, 자성 나노입자 및 결합제를 투입하여 혼합액을 제조하는 단계;
를 포함하는 탄산무수화효소 고정체 제조방법.
Preparing an aqueous solution of boehmite by mixing aqueous aluminum nitrate solution (Al (NO) 3 9H 2 O) and aqueous ammonia (NH 4 OH); And
Adding a carbonic anhydrase, a magnetic nanoparticle and a binder to the boehmite aqueous solution to prepare a mixed solution;
≪ / RTI >
제5항에 있어서,
10mM 내지 50mM의 질산알루미늄 수용액(Al(NO)39H2O) 40 내지 60 중량% 및 30mM 내지 150mM의 암모니아수(NH4OH) 40 내지 60 중량%를 혼합하여 베마이트 수용액을 제조하는 단계; 및
상기 베마이트 수용액 100 중량부에 탄산무수화효소 0.001 내지 1 중량부, 자성 나노입자 0.001 내지 2 중량부 및 결합제 1 내지 10 중량부를 투입하여 혼합액을 제조하는 단계;
를 포함하는 탄산무수화효소 고정체 제조방법.
6. The method of claim 5,
40 to 60 wt% of a 10 mM to 50 mM aqueous aluminum nitrate solution (Al (NO) 3 9H 2 O) and 40 to 60 wt% of aqueous ammonia (NH 4 OH) of 30 mM to 150 mM to prepare an aqueous solution of boehmite; And
Adding 0.001 to 1 part by weight of carbonic anhydrase, 0.001 to 2 parts by weight of magnetic nanoparticles and 1 to 10 parts by weight of a binder to 100 parts by weight of the boehmite aqueous solution to prepare a mixed solution;
≪ / RTI >
제5항에 있어서,
상기 탄산무수화효소 고정체 형성용 조성물의 pH를 7.0 내지 9.0으로 조절하는 단계를 더 포함하는 탄산무수화효소 고정체 제조방법.
6. The method of claim 5,
Further comprising the step of adjusting the pH of the composition for forming a carbonic anhydrase immobilization body to 7.0 to 9.0.
흡수액을 수용하는 하우징;
상기 하우징의 중단에 형성되며, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 탄산무수화효소 고정체를 포함하는 충진부;
상기 충진부 하부에 이산화탄소 함유 가스가 유입되는 가스 공급부; 및
상기 충진부 상부에 형성되며, 이산화탄소가 제거된 가스가 배출되는 가스 배출부;
를 구비하는 이산화탄소 분리 장치.
A housing for receiving an absorbent;
A filling part formed at the end of the housing and including the carbonic anhydrase fixture of any one of claims 1 to 7;
A gas supply unit for introducing a carbon dioxide-containing gas into the lower portion of the filling unit; And
A gas discharge unit formed on the filling unit and discharging the gas from which the carbon dioxide is removed;
And a carbon dioxide separator.
제8항에 있어서,
상기 탄산무수화효소 고정체가 흡수액에 함침되는 이산화탄소 분리 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the carbonic anhydrase stabilizer is impregnated into the absorption liquid.
제8항에 있어서,
상기 충진부는 자석;
상기 자석 상에 자력으로 부착된 탄산무수화효소 고정체; 및
상기 자석을 포획하는 상단 플랜지 및 하단 플랜지;를 포함하고,
상기 상단 플랜지 및 하단 플랜지는 금속 메쉬망으로 형성된 이산화탄소 분리 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the filling portion comprises: a magnet;
A carbonic anhydrase fixture magnetically attached on the magnet; And
An upper flange and a lower flange for capturing the magnet,
Wherein the upper flange and the lower flange are formed of a metal mesh net.
제8항에 있어서,
흡수액 내에 형성되는 pH 측정부;
상기 pH 측정부에서 측정된 pH 값이 미리 정해진 수치 이하인 경우 흡수액을 배출하는 흡수액 배출부; 및
상기 배출된 흡수액과 동일한 양의 흡수액을 공급하는 흡수액 공급부;
를 더 포함하는 이산화탄소 분리 장치.
9. The method of claim 8,
A pH measurement unit formed in the absorption liquid;
An absorbent outlet for discharging the absorbent when the pH measured by the pH measuring unit is less than a predetermined value; And
An absorption liquid supply unit for supplying the same amount of the absorption liquid as the discharged absorption liquid;
The carbon dioxide separation device further comprising:
제11항에 있어서,
상기 흡수액 배출부에 구비되고, 상기 pH 측정부에서 측정된 pH 값에 따라 흡수액의 배출량을 제어하는 제1 밸브; 및
상기 흡수액 공급부에 구비되고, 상기 흡수액 배출량에 따라 흡수액의 공급량을 제어하는 제2 밸브;
를 더 구비하는 이산화탄소 분리 장치.
12. The method of claim 11,
A first valve provided in the absorption liquid discharge unit for controlling the amount of absorption liquid discharged according to the pH value measured by the pH measurement unit; And
A second valve provided in the absorption liquid supply unit and controlling the supply amount of the absorption liquid in accordance with the absorption liquid discharge amount;
Further comprising:
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 탄산무수화효소 고정체를 사용하여 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수액에 수화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 분리 방법.

A method for separating carbon dioxide, comprising the step of hydrating carbon dioxide from a carbon dioxide-containing gas into an absorption liquid using the carbonic anhydrase stabilizer of any one of claims 1 to 7.

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