用固定尿素酶交联酶聚合物的酶微通道反应器的制备及其性能

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 目前空间站的尿液回收依赖于物理化学方法,需要苛刻的操作条件和维护.
• 这些方法需要恶劣的条件和严格的设备维护,限制了它们的效率和实用性.

研究的目的:

• 开发一种新的微型反应器系统,从尿液中轻度和高效地回收水和的营养物质.
• 研究在微通道内固定的尿酶交联酶聚合物 (尿酶-CLEAs) 的使用,以处理尿液.

主要方法:

• 选了五种有机材料用于微通道制造和尿酶-CLEAs固定,选择聚甲酸.
• 优化尿酶-CLEA的固定条件,确定最佳沉剂 (20%的乙),交叉连接剂 (2.0%的甲基) 和反应时间 (2.0小时).
• 将开发的CLEAs微反应器的性能和稳定性与使用自由尿素酶的微通道反应器进行了比较.

主要成果:

• 优化的CLEAs微反应器实现了0.54U/cm2的高活性.
• 与自由尿微反应器相比,证明了更好的pH,热和储存稳定性.
• 实现了101.8μmol/h的最大效率,比自由氧化系统高2.24倍.

结论:

• 开发的CLEAs微反应器为在太空环境中轻度处理尿液提供了稳定高效的替代方案.
• 这项技术为水和回收提供了一个有希望的解决方案,解决了当前物理化学方法的局限性.
• 在太空任务中提供可持续资源利用的可行途径.