天然气催化燃烧烟气在干细胞培养中的应用.doc

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天然气催化燃烧烟气在干细胞培养中的应用
天然气催化燃烧烟气在干细胞培养中的应用

摘要：天然气催化燃烧烟气洁净无菌，燃烧后的高温烟气经过与空气和CO2按照一定比例配比，配比后的气体达到干细胞所需要的气体成分，，可将其经过过滤和降温通入无菌箱或超净工作台使工作区域洁净无菌，也可将气体通入到CO2培养箱中，应用到干细胞培养。

关键词：天然气；催化燃烧；细胞；培养
中图分类号：F407文献标识码：A

随着我国大气污染的日益严重，雾霾天气区域性频发，环境问题已变成当前棘手的问题[1]。天然气催化燃烧能从源头上防治污染和保护生态环境，有助于形成低投入“低消耗”低排放和高效率的节约型增长方式，有利于对消耗高“污染重”技术落后的工艺和产品实施淘汰，降低污染物排放总量，加强资源综合利用，加强污染防治[2]。
天然气属于清洁能源，天然气催化燃烧能达到CO和NOx均小于5ppm的近零污染物排放，是一种节能环保的燃烧方式。天然气燃烧温度在1000℃以上，燃烧后的烟气无菌洁净[3-4]，对环境无污染，可将烟气与空气和CO2按照一定比例配比，配比后的气体达到干细胞所需要的气体成分，[5-7]，由于高温烟气与空气和CO2混合的，所以混合后的气体洁净无菌[4]，可将其经过过滤和降温通入无菌箱或超净工作台使工作区域洁净无菌，也可将气体通入到CO2培养箱中，应用到干细胞培养。
1.天然气催化燃烧烟气分析
中国计量科学研究院对天然气催化燃烧烟气检测报告结果如表1所示：
表1天然气催化燃烧各组分气体浓度

天然气催化燃烧，燃料燃烧充分，并且其燃烧温度在1100摄氏度左右，基本上全部转为CO2和H2O，CO和NOx均小于5ppm，基本为零，由于天然气中掺加极少量的H2S，燃烧产物为SO2和SO3，但其含量小于5ppm，几乎为零，所以天然气催化燃烧效率高，燃烧产物洁净无菌，可将其用到无菌箱中。
2.干细胞培养所需气体环境
除了满足营养的需要以外，培养环境还必须具备细胞生存并繁殖的生理学能接受限度内的物理化学特性，包括温度、气相及PH等。
2.1温度
体外培养的细胞需在保持一定恒温的环境中才能生长，其适宜的温度与取材的动物种类有关。
2.2气相及ｐＨ
体外培养细胞需要理想的气体环境。包括O2及CO2，但其量则须恰当。多数细胞需要在有O2条件下才能生长，氧张力通常维持在略低于大气状态，若O2分压超过大气中氧的含量可能对有些细胞有害。体外培养细胞采用开放培养时，其气体环境一般应为5%CO2＋95%空气的混合气体。大多数细胞适于在pH7.2~7.4条件下生长，低于pH6.8或高于pH7.6可能对细胞有害，甚至退变或死亡。
3.3无污染及无毒
体外培养的细胞必须生长于无污染及无毒的环境。无毒是培养细胞的必需条件[5]。
3.催化燃烧烟气在细胞培养上的应用
无菌箱或超净工作台是细胞培养中要使用的，催化燃烧烟气作为洁净无毒无污染的烟气可作为无菌气体持续不断地通入无菌箱，可使无菌箱持续保持无菌的状态[4]，燃烧的烟气与空气、CO2按照一定比例混合后经过过滤降温通入无菌箱可以持续的保持无菌箱的无菌状态，我们将在无菌箱中对细胞操作完之后，将处理后的细胞放入CO2培养箱，传统形式下需要一个5%的CO2瓶专门向CO2箱通入所需气体，现在我们只需要将通入无菌箱的气体通入CO2培养箱即可。
4.实验装置
天然气催化燃烧V型炉烟气分析系统如图1所示，本次实验采用了两块独石并排的催化燃烧V型燃烧器，所用独石为堇青石蜂窝陶瓷，独石内表面上镀着钯（Pd）和铑（Rh）催化剂，独石采用正方形截面尺寸为150mm×150mm，厚度为20mm，独石孔道尺寸1mm×1mm，壁厚0.18mm，软化温度为1380℃。

图1.天然气催化燃烧V型炉系统图
反应气体天然气和空气分别通过量程为0~50L/min型号为GMS0050BSRN200000的流量计和量程为0~80m3/h型号为CMG400A080100000的空气流量计进行调节，这两个有稳流稳压器提供电流。在催化燃烧器点火前需要对燃烧器内部的混合腔利用风机进行吹扫5分钟左右，来保证内部无残留的燃气。点火过程中，先将过量空气系数调整到1.3左右进行气相燃烧从而达到预热的目的，期间观察催化剂独石表面待表面火焰基本消失且内部变为红色时，将空气量调大使过量空气系数达到2.0左右，此状态为催化燃烧的稳定燃烧状态。此时，通过烟气分析仪测量排放的烟气，NO-NO2-NOx分析仪测量烟气含量，待数据稳定后进行记录。在箱体出口处插入热电偶测量烟气温度。
5.实验结果分析
5.1实验结果
我们做了四组实验分别是燃气流量为6.1L/min、7、8、9，相应的空气流量为7.3m3/h、7.8、9.2、10.3，对应的空气系数是2.09、1