CN108144434A - 废气分解系统和包含其的废气分解复合系统 - Google Patents

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朴轸焕
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Abstract

一种废气分解装置或系统，所述装置或系统包括生物反应器，通过在生物反应器中与第一流体和第二流体接触将含氟化合物分解。第一流体通过生物反应器入口供应并通过生物反应器出口排出，并在生物反应器中沿第一方向移动。第一或第二流体包含生物催化剂如酶或重组微生物，而另一个流体包含含氟化合物。结果，通过生物催化剂有效地对氟化合物进行生物修复。

Description

废气分解系统和包含其的废气分解复合系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号 10-2016-0163892的优先权，其所公开的全部内容通过引用并入本申请。
背景技术
1.发明领域
本申请涉及一种废气分解系统和包含其的废气分解系统。此外，本申请 涉及一种Pseudomonas saitens菌株KCTC 13107BP(在下文中也称为“SF1 菌株”)，其能够降低样品中氢氟碳化合物或氟碳化合物的浓度，以及通过使 用该菌株降低样品中氢氟碳化合物或氟碳化合物浓度的方法。
2.相关技术说明
从包括半导体加工在内的工业生产过程中排放的温室气体(如氟化气体) 导致全球变暖或其他环境问题，并且因此需要诸如分解处理的修复处理。通 常，通过高温或催化化学分解法对废气进行处理。例如，通常使用在至少1,400 ℃的高温下分解废气的方法，或者通过使用金属催化剂(例如Ce/Al2O3)使 废气氧化分解废气的催化热氧化法。这种化学分解法需要大容量设备并且涉 及大量能源消耗。
因此，需要一种新的环境友好和经济的分解废气的分解方法。
在这方面，存在对能够降低样品中氟化甲烷浓度的微生物的需求。
发明概述
提供了一种用于提高含氟化合物的分解率的废气分解系统。
提供了一种包括所述废气分解系统的废气分解系统。
提供了一种假单胞菌属微生物，所述微生物能够降低样品中氟化甲烷的 浓度。
提供了一种通过使用能够降低样品中氟化甲烷浓度的假单胞菌属微生物 除去样品中氟化甲烷的方法。
其他方面将部分地在下面的说明书中阐述，并且部分地将从说明书中显 而易见，或者可以通过实施所呈现的实施方式来了解。
根据实施方式的一个方面，提供了一种废气分解系统和系统，包括：
一个或多个反应器，每个反应器包括一个或多个第一入口和一个或多个 第一出口，
其中通过在一个或多个反应器的每一个中将第一流体与第二流体之间接 触分解含氟化合物，
第一流体通过一个或多个第一入口供应并通过一个或多个出口排出，并 在一个或多个反应器的每一个中沿第一方向流动，以及
第一流体和第二流体中的一个包含生物催化剂，另一个包含含氟化合物。
根据另一个实施方式的一个方面，提供了一种废气分解系统和系统，包 括：
废气分解系统；
用于将第一流体供应到废气分解系统中的第一供应器；
用于将第二流体供应到废气分解系统中的第二供应器；以及
用于收集从废气分解系统中排出的分解产物的收集设备。
根据另一个实施方式的一个方面，提供了一种Pseudomonas saitens菌株 KCTC13107BP，该菌株能够降低样品中四氟甲烷(CF4)的浓度。
根据另一个实施方式的一个方面，提供了一种降低样品中氟化甲烷浓度 的方法，该方法包括：
通过将Pseudomonas saitens菌株与样品之间接触降低样品中氟化甲烷的 浓度，该样品包含CHnF4-n(其中n是0至3的整数)所示的氟化甲烷。
附图说明
从以下结合附图对实施方式的描述中，这些和/或其他方面将变得显而易 见并且更易于理解，其中：
图1是显示废气分解系统的示意图，其显示了根据一个实施方式的第一 流体在第一方向和任选地再循环中的流动；
图2是显示废气分解系统的示意图，其显示了根据另一个实施方式的第 二流体在第二方向和任选地再循环中的流动；
图3是显示根据另一个实施方式的具有上部流体反应区和流体收集区的 图1所示的废气分解系统的示意图；
图4是显示根据另一个实施方式的具有增加第一流体与第二流体之间接 触面积的结构的废气分解系统的示意图；
图5是显示根据另一个实施方式的具有多个入口和喷雾器的废气分解系 统的示意图；
图6是显示根据另一个实施方式的具有与来自单一入口的管线连接的多 个喷雾器的废气分解系统的示意图；
图7是显示根据另一个实施方式的废气分解系统几何形状的示意图；
图8是显示根据另一个实施方式的废气分解系统的示意图；
图9是显示根据另一个实施方式的包括彼此之间串联的多个反应器的废 气分解装置的示意图；
图10是显示根据另一个实施方式的包括彼此之间并联的多个反应器的废 气分解装置的示意图；
图11是显示根据一个实施方式的具有第一和第二供应器以及收集器的废 气分解系统的示意图；
图12是显示在实施例1和4中使用的反应器的示意图；
图13是显示在实施例2和5中使用的反应器的示意图；
图14是显示在实施例3和6中使用的反应器的示意图；
图15显示了pET-BC HAD载体的载体图谱；以及
发明详述
现在将详细参考实施方式，在附图中示出了其示例，其中相同的附图标 记始终表示相同的元件。在这方面，本实施方式可以具有不同形式并且不应 将其解释为限于本申请所述的说明书。因此，仅通过参考附图对下文所述的 实施方式进行描述以解释各个方面。如本申请中所使用的，术语“和/或”包 括相关所列项目的一个或多个的任意和所有组合。诸如“……的至少一个” 的表达，当在元件列表之前时，修饰整个元件列表并且不修饰列表中的各元 件。
如在本申请中所使用，术语“活性增加”或“增加的活性”指在细胞中 2-卤酸脱卤酶(HAD)的活性可检测的增加。例如，“活性增加”或“增加的 活性”可以指在经修饰(例如经基因工程改造)的细胞中HAD的活性水平高 于不具有给定基因修饰的相同类型的比较细胞(例如原始或“野生型”细胞)。 经修饰或工程改造的细胞的HAD活性与相同类型的未经基因修饰的细胞的 活性(例如在未经工程改造的或“野生型”细胞中的HAD活性)相比可以增 加任意的量，如约5％或更高、约10％或更高、约15％或更高、约20％或更 高、约30％或更高、约50％或更高、约60％或更高、约70％或更高或者约100％ 或更高。可以采用本领域公知的任何方法对具有增加的HAD活性的细胞进行 鉴定。
可以通过增加其表达或特定活性实现增加细胞中HAD的活性。可以通过 将编码HAD酶的外源性多核苷酸引入细胞，另外通过增加编码HAD酶的基 因的拷贝数或者通过对编码HAD酶的多核苷酸的调控区进行修饰以增加表 达水平引起表达增加。在其中引入编码酶的多核苷酸的微生物可以是已经含 有或不含该多核苷酸(例如基因)的微生物。编码酶的多核苷酸可以与能够 使其表达的调控序列可操作地连接，例如例如启动子、多聚腺苷酸化位点、 核糖体结合位点、起始和终止密码子或其组合。外源性多核苷酸可以是同源 性的(即相对于所引入的微生物是天然的)或异源性的(即不天然存在于微 生物中)。
如在本申请中使用的，术语“拷贝数增加”指通过引入现有基因的其他 拷贝，扩增内源性基因或引入在未经工程改造的细胞中通常不存在的基因使 拷贝数增加的情况。可以由媒介如载体介导基因的引入。引入可以是瞬时引 入，在其中基因未整合至基因组(例如通过不稳定的游离基因)，或引入导致 基因稳定整合至基因组(例如游离基因或染色体)。例如可以通过将载体引入 细胞，该载体包含编码目标多肽的多核苷酸，然后在细胞中复制载体或通过 将多核苷酸整合至基因组进行引入。
基因的引入可以通过公知的方法进行，如转化、转染或电穿孔。基因可 以通过媒介或通过自身引入。如在本申请中使用的，术语“媒介”(或者，替 代地“载体”)指能够将与其连接的其他核酸递送进入细胞的核酸分子。作为 介导特定基因引入的核酸序列，在本申请中使用的媒介可以是核酸构建体， 如载体或表达盒、质粒载体、来源于病毒的载体(如复制缺陷逆转录病毒、 腺病毒、腺相关病毒)或其组合。
术语“亲本细胞”指原始细胞，例如与经过工程改造的微生物是相同类 型的未经过基因工程改造的细胞。对于特定的基因修饰而言，“亲本细胞”可 以是缺乏特定的基因修饰，但是所有其他方面是相同的细胞。因此，亲本细 胞可以是作为用于生产经基因工程改造的具有增加的给定蛋白(例如与2-卤 酸脱卤酶(HAD)具有约90％或更高的氨基酸序列同一性的蛋白)活性的微 生物的起始原料的细胞。同样的比较也适用于其他基因修饰。
如在本申请中所使用的，术语“基因”指编码特定蛋白的核酸片段，并 且该片段可以包括或不包括编码序列的调控序列(例如5’和/或3’-非编码序 列)。
如在本申请中所使用的，术语多核苷酸或多肽的“序列同一性”指在进 行序列比对后获得的序列的碱基或氨基酸残基之间的同一性程度以使得在某 些可比较区域中为最佳匹配。序列同一性是通过对两条序列进行最佳比对对 在某些可以比较区域中的两条序列进行比较获得的值，其中在某些可比较区 域中的序列的部分与参照序列相比可以增加或缺失。可以通过例如在整个可 比较区域中对两条最佳比对序列进行比较，确定相同氨基酸或核酸出现的位 置数以获得匹配位置数，使用可比较区域中的匹配位置数除以位置总数(例 如范围的尺寸)并将除得的结果乘以100以获得序列同一性百分率计算序列 同一性百分率。可以使用公知的序列比对或比较程序例如BLASTN(NCBI)、 BLASTP(NCBI)、CLC主要工作台(CLC bio)、MegAlignTM(DNASTAR Inc) 等确定序列同一性百分率。
可以使用不同水平的序列同一性以鉴别具有相同或相似的功能或活性的 不同类型的多肽或多核苷酸。例如，序列同一性可以包括约50％或更高、约 55％或更高、约60％或更高、约65％或更高、约70％或更高、约75％或更高、 约80％或更高、约85％或更高、约90％或更高、约95％或更高、约96％或更 高、约97％或更高、约98％或更高、约99％或更高或者100％的序列同一性。
如在本申请中所使用的，术语“基因修饰”指在细胞遗传物质的构成或 结构中的人工改变。
在下文中，详细描述了废气分解系统，包括其的废气分解系统以及使用 该系统或系统的方法的实施方式。
本申请中使用的术语“废气”指包括从固定或移动机器、设备等排出的 含有含氟化合物的各种气体。废气可以是除了纯气体以外还含有液体或固体 颗粒的混合物。
根据一个实施方式，废气分解系统可以包括：一个或多个生物反应器， 每个生物反应器包括一个或多个第一入口(用于引入第一流体的入口)和一 个或多个第一出口(用于排出第一流体的出口)。各生物反应器还可以包括一 个或多个第二入口(用于引入第二流体的入口)和一个或多个第二出口(用 于排出第二流体的出口)。因此，该系统或系统的每个生物反应器可以包括多 个入口(例如至少1、2、3、4个或更多个入口)和多个出口(例如至少1、2、 3、4个或更多个出口)。在一个或多个生物反应器的每一个中，可以通过第一 流体与第二流体之间的接触分解含氟化合物，其中第一流体可以通过一个或 多个第一入口供应(例如通过管线从供应器供应)并通过一个或多个第一出 口排出，并且可以在第一方向上流动，以及第二流体可以通过一个或多个第 二入口供应(例如通过管线从供应器供应)并通过一个或多个第二出口排出， 并且可以在通常与第一方向相反的第二方向上流动。第一流体和第二流体中 的一个可以包含催化含氟化合物分解的生物催化剂，另一个可以包含含氟化 合物。生物反应器可以提供在其上形成第一流体的薄膜并在第一方向上流动 的床(bed)。例如，床可以是反应器的内壁。
由于通过在废气分解系统中使用生物催化剂将含氟化合物分解，因而可 以以环境友好的方式分解含氟化合物，不需要使用高温和加热，以及不需要 使用过多的能量。此外，由于通过循环等使第一流体和第二流体中的至少一 个在废气分解系统的一个或多个反应器的每一个中连续和循环流动，可以增 加第一流体和第二流体之间的接触时间，从而可以提高含氟化合物的分解率。
参见图1，废气分解系统100包括一个或多个反应器10，每个反应器包 括一个或多个第一入口11，一个或多个第一出口12。包含生物催化剂30的 第一流体可以通过一个或多个第一入口11供应和通过一个或多个第一出口 12排出，并且可以在一个或多个反应器10的每一个中的第一方向31上流动。 在一个或多个反应器10的每一个中，可以存在或流动含有含氟化合物的第二 流体，可以通过第一流体30与第二流体40之间的接触将第二流体中的含氟 化合物分解。在一些实施方式中，第二流体(图1中未示出)可以通过一个 或多个第二入口21供应和通过一个或多个第二出口22排出，并且可以在一 个或多个反应器10的每一个中的第一方向31上流动。或者，第一流体30可 以包含含氟化合物和第二流体40可以包含生物催化剂。第一入口11和第一 出口12的数量没有特别限制，但是根据所需的反应条件，其数量可以是一个 或多个。
参见图1至图7，在废气分解系统100中，第一流体30可以是含有生物 催化剂的液体和第二流体40可以是含有含氟化合物的气体。
参见图1至图6，在废气分解系统100中的一个或多个反应器10中的每 一个还可以包括用于将通过一个或多个第一出口12排出的第一流体30的至 少一部分再供给至一个或多个第一入口11的第一循环管线13。可以由例如第 一循环泵14操纵第一循环管线13，但是实施方式不限于此。可以使用能够将 流体循环的任意设备，例如风扇。由于将第一流体30的至少一部分循环回了 废气分解系统100中的一个或多个反应器10中的每一个，因此第一流体30 和第二流体40彼此之间可以连续接触，从而增加了接触时间并提高了含氟化 合物的分解率。例如，参见图1，在废气分解系统100中，第一流体30可以 循环通过一个或多个反应器10的每一个并且沿着第一循环管线13循环，而 第一流体40可以仅存在于一个或多个反应器10的每一个的内部。第二流体 40可以通过第二入口21向一个或多个反应器10的每一个供应，并在反应完 成后，第二流体40可以通过第二出口22从一个或多个反应器10的每一个排 出。
参见图2，在废气分解系统100中的一个或多个反应器10的每一个还可 以包括第二入口21和第二出口22。第二流体40可以通过第二入口21向一个 或多个反应器10的每一个供应，通过第二出口22排出到一个或多个反应器 10的每一个的外部，并且可以在一个或多个反应器10的每一个中的第二方向 41上流动。例如，第二流体40流动的第二方向41可以不同于第一流体30 流动的第一方向31。例如，第二流体40流动的第二方向41可以是与第一流 体30流动的第一方向31相反的方向。在废气分解系统100中的一个或多个 反应器10的每一个中，由于第一流体30和第二流体40在不同或相反方向流 动，因此第一流体30和第二流体40之间的接触面积可以极大地增加，从而 提高含氟化合物的分解率。
在废气分解系统100中的一个或多个反应器10的每一个还可以包括用于 将通过一个或多个第一出口22排出的第二流体40的至少一部分再供给至一 个或多个第一入口21的第二循环管线23。可以由例如第二循环泵24驱动第 二循环管线23中的液体，但是实施方式不限于此。可以使用本领域中能够使 流体循环的任意设备，例如风扇。由于第一流体30循环通过一个或多个反应 器10的每一个和沿着第一管线13循环并且第二流体40循环通过一个或多个 反应器10的每一个和沿着第二管线23循环，因此可以增加第一流体30与第 二流体40之间的接触时间，从而可以提高含氟化合物的分解率。
参见图3，在废气分解系统100中流体收集区50处于一个或多个反应器 10内部的下部(例如沿反应器长轴测量的下半部分)和流体反应区60处于一 个或多个反应器10的每一个内部的上部(例如沿反应器长轴测量的上半部 分)，第一流体30与第二流体40可以彼此之间接触，从而分解含氟化合物。 在一个或多个反应器10的每一个的内部(即内部空间或腔体)中，流体收集 区50可以处于底部(例如沿反应器长轴测量的下半部分)和流体反应区60 可以处于流体收集区50的上部。一个或多个生物反应器10中的每一个的上 部对应于入口11附近的区域，并且一个或多个生物反应器10中的每一个的 下部对应于靠近出口12的区域。可以在流体收集区50中收集通过一个或多 个第一入口11向一个或多个反应器10的每一个供应的第一流体30。这里， 未对流体收集区50的尺寸和形状进行特别的限定，但是其可以由所收集的第 一流体30的总体积和形状决定。流体反应区60可以占据一个或多个反应器 10的每一个的除流体收集区50以外的内部空间。在流体收集区50中收集的 第一流体30的至少一部分可以通过第一出口12排出到一个或多个反应器10 的每一个的外部。由于流体收集区50包括第二入口21，因而向一个或多个反 应器10的每一个中供应的第二流体40可以与第一流体30接触，同时第二流 体40以气泡形式通过所收集的第一流体30，从而分解含氟化合物。此外，在 流体反应区60中，通过流体反应区50的第二流体40可以与通过第一入口11 向一个或多个反应器10的每一个中供应的第一流体30接触，从而分解含氟化合物。
参见图3，在位于废弃分解系统100内部的上部的流体反应区60中，含 有第一流体30的流体薄膜32可以与第二流体40接触。如在本申请中使用的 流体薄膜指在表面上的流体层，其所具有的平行于表面的宽度或长度远大于 (例如10x或更多、100x或更多或者1000x或更多)其垂直于表面的深度。 作为解释而非限制目的，表面上的流体薄膜可以具有几微米(例如5um或10 um)至几十或上百微米(例如50um、100um、500um或1000um)的深度。流体薄膜可以具有0.1mm至10mm，或者0.5mm或5mm的厚度。当以流体 薄膜32形成存在的第一流体30与第二流体40接触时，可以增加第一流体30 与第二流体40之间的接触面积，因为第一流体薄膜具有与第二流体接触的更 大表面积。在这一点上，因为接触第二流体40的第一流体30的量增加，还 可以增加在一个或多个反应器10的每一个中接触第二流体40的第一流体30 的驻留时间，从而提高含氟化合物的分解率。流体薄膜32可以处于一个或多 个反应器10的每一个的内壁，以使得流体薄膜32可以流动同时覆盖内壁。 当一个或多个反应器10的每一个的内壁涂覆流体薄膜32时，也可以增加流 体30在一个或多个反应器10的每一个中的驻留时间。
参见图4，废气分解系统100的一个或多个反应器10的每一个还可以包 括增加第一流体30与第二流体40之间的接触面积的结构70。例如，结构70 可以是填料和回流管中的至少一个，但是实施方式不限于此。填充材料可以 是颗粒材料，例如无机多孔珠或有机多孔珠。填充材料可以是填充物，并且 可以是用于形成第一流体的薄膜的床。可以使用本领域中能够增加第一流体 30与第二流体40之间的接触面积的任意结构。当结构70是填料时，可以使 用任意开放结构，其中开放结构是具有较高孔隙度的规则的或不规则的中空 结构，因为其中形成了很多供流体流动的空隙和大通道。大通道是指通道的 直径大于在通道中流动的第一流体30的薄膜的厚度的通道。可以将结构70 连接和固定在一个或多个反应器10的每一个上。或者，结构70可以是简单 放入一个或多个反应器10的腔体中的，在一段时间后将其回收，然后与一个 或多个反应器10分离。例如，结构70可以是多孔的。例如，结构70可以包 括多孔聚合物颗粒，如多孔聚丙烯颗粒、多孔无机颗粒，如沸石等，但是实 施方式不限于此。可以将本领域中的任意多孔性材料用作结构70。对多孔聚 合物颗粒和多孔无机颗粒的尺寸没有特别的限制。例如，多孔聚合物颗粒和 多孔无机颗粒可以具有范围为约1mm3至约1,000cm3、约1mm3至约100cm3、 约1mm3至约10cm3、约1mm3至约1cm3或约1mm3至约0.1cm3的粒径。对 多孔聚合物颗粒和多孔无机颗粒的孔隙度没有特别的限制。例如，多孔聚合 物颗粒和多孔无机颗粒可以具有范围为约1％至约99％、约5％至约95％、约 10％至约90％、约20％至约80％或约30％至约70％的孔隙度。孔隙度指孔在 颗粒总体积中所占的体积。
对构件70在反应器10的整个体积中所占的体积没有特别的限制，但是 例如构件70可以占据反应器10的整个体积的约1％至约99％、约5％至约 95％、约10％至约90％、约20％至约80％或约30％至约70％。当通过在反应 器10中放置结构70使第一流体30与第二流体40之间的接触面积增加时， 可以提高含氟化合物的分解率。
参见图5和图6，一个或多个第一入口11a、11b和11c在废气分解系统 100中的反应器10内部的上部与流体反应区60连接，从而使得第一流体30 通过一个或多个第一入口11a、11b和11c进入反应器10。由于第一流体30 通过一个或多个第一入口11a、11b和11c向反应器10供应，因而第一流体 30可以均匀地向反应器10内部的上部的流体反应区60供应。此外，参见图 5，可以在反应器10内部的上部的流体反应区60的表面上形成具有均匀厚度的流体薄膜(未示出)，从而获得均匀的含氟气体分解率。此外，反应器10 还可以包括分别与一个或多个第一入口11a、11b和11c连接的一个或多个喷 雾器15a、15b和15c，用于将第一流体30喷入流体反应区60。此处，对分 别喷雾第一流体30的喷雾器15a、15b和15c的方向没有限制，并且其可以 在顶部、底部、左侧和右侧分别喷雾第一流体30，同时进行旋转。
参见图3至图6，在废气分解系统100中，可以在一个或多个反应器10 的每一个内部的底部的流体收集区50收集第一流体30，并且通过第二入口 21向反应器10供应的第二流体40可以以气泡形式通入所收集的第一流体30。 第二流体40可以流向位于一个或多个反应器10的每一个内部的顶部的流体 反应区60，然后可以从第二出口22排出一个或多个反应器10的每一个。第 二流体40可以与流体反应区60中的第一流体30具有较大的接触面积并且因 此含氟化合物可以主要在流体反应区60中分解。
参见图7，在废气分解系统100中，反应器10的纵横比(即一个或多个 反应器10的每一个的直径D与高度H之比)可以是2或更大。当一个或多 个反应器10的每一个的纵横比是2或更大时，可以增加第一流体30和第二 流体40在反应器10中的驻留时间，从而提高含氟化合物的分解率。例如， 反应器10的纵横比可以是5或更大。例如，反应器10的纵横比可以是10或 更大。例如，反应器10的纵横比可以是15或更大。例如，反应器10的纵横 比可以是20或更大。例如，反应器10的纵横比可以是50或更小。
参见图7，在废气分解系统100中，反应器10(例如反应器10的纵轴H) 可以与地球表面成约30°至约150°角(例如约30°至小于90°或大于90 °至约150°)。例如，反应器10可以与地球表面成约50°至约130°角(例 如约50°至小于90°或大于90°至约130°)。例如，反应器10可以与地球 表面成约70°至约110°角(例如约70°至小于90°或大于90°至约110°)。 例如，反应器10可以与地球表面成约80°至约100°角(例如约80°至小于90°或大于90°至约100°)。例如，反应器10可以与地球表面成约50°至 约90°或小于90°角。在排气分解系统100中，反应器10(例如反应器10 的纵轴线H)可以以约90°的角度布置。此外，当废气分解系统100，反应 器10(例如反应器10的纵向轴线H)可以以约90°的角度布置时，反应器 10的内壁可以具有可以以一定角度小于90°以在反应器10内形成床。在反 应器10所设置成的角度范围内，含有第一流体30的流体薄膜(未示出)可 以在大面积上在反应器10的内壁上很好的形成，从而提高含氟化合物的分解 率。
参见图7，在废气分解系统100中，反应器10可以旋转。例如，在废气 分解系统100中，反应器10可以在反应器10的纵轴H上旋转。此处，可以 在可以使在一个或多个反应器10的每一个中的第一流体30与第二流体40之 间接触面积增加的范围内对一个或多个反应器10的每一个的旋转方向和速度 进行选择。例如，反应器10的旋转速度可以在约0.01转每分(rpm)至约100rom 的范围内。例如，一个或多个反应器10的每一个的旋转速度可以在约0.1rpm 至约10rpm的范围内。
参见图8，在废气分解系统100中，第一流体30可以是含有含氟化合物 的气体，以及第二流体40可以是含有生物催化剂的液体。
在图8的废气分解系统100中，第一流体30可以是气体和第二流体40 可以是液体，其中不对第二流体进行再循环。在图1-7的系统的实施方式中， 作为第一流体30的液体在废气分解系统中循环。在图8的系统中，作为第二 流体40的液体在反应过程中不进行循环。
在图8的废气分解系统100中，第二流体40可以在位于反应器内部的底 部的流体收集区50中，并且通过第一入口11向反应器10供应的第一流体30 可以以气泡形式通入第二流体40。第二流体40可以流入一个或多个反应器 10的每一个内部的上部，然后可以通过第二出口22从一个或多个反应器10 的每一个排出。当第一流体30以气泡形式通入第二流体40时，可以通过第 一流体30与第二流体40之间的接触将含氟化合物分解。也就是说，在图8 的废气分解系统100的反应器10中，流体收集区50在其功能上与流体反应 区60相同。此外，在图8的废气分解系统100中，反应器10还可以包括第 一循环管线13，用于将从第一出口12排出的第一流体30的至少一部分通过 第一入口11重新供应。在图8的废气分解系统100中，由于第一流体30的 至少一部分循环回反应器10，第一流体30与第二流体40可以彼此之间连续 接触，从而增加其接触时间，并且在这一点上，可以提高含氟化合物的分解率。例如，在图8的废气分解系统100中，第一流体30可以循环通过反应器 10并且沿第一循环管线13循环，而第二流体40可以仅存在于反应器10的内 部。
参见图8，在废气分解系统100中的反应器10内部的底部，还可以包括 增加第一流体30与第二流体40之间接触面积的结构70。结构70与上文所述 的相同。额外包括结构70增加了在反应器10内部的底部的第一流体30与第 二流体40之间的接触面积并且可以导致含氟化合物分解率的提高。
参见图9和图10，在废气分解系统100中，可以将多个反应器10a、10b 和10c彼此之间串联或并联，从而提高含氟化合物的分解率。
参见图9，在废气分解装置100中彼此之间串联的多个反应器10a、10b 和10c中，可以将从一个反应器(例如反应器10a)排出的第一流体(未示出) 或第二流体40依次用于另一个反应器(例如反应器10b)。随着彼此之间串联 的反应器数量的增加，第一流体(未示出)和第二流体40之间的接触时间和 /或面积也可以增加，从而提高含氟化合物的分解率。例如，可以通过一个第 二入口(例如第二入口21a)将第二流体40向一个反应器(例如反应器10a) 供应并且将其从一个第二出口(例如第二出口22a)排出，然后可以通过另一 个第二入口(例如第二入口21a)在向另一个反应器(例如反应器10b)供应 并且通过另一个第二出口(例如第二出口22a)将其从反应器10b排出。在以 这种方式通过多个反应器10a、10b和10c后，可以通过第二入口(例如第二 入口21c)将第二流体40向最终的反应器(例如反应器10c)供应并且从第 二出口(例如第二出口22c)排出。
参见图10，在废气分解系统100中彼此之间并联的多个反应器10a、10b 和10c中，可以将第一流体(未示出)或第二流体同时向多个反应器10a、10b 和10c的每一个供应，然后可以同时将其从多个反应器10a、10b和10c的每 一个中排出。随着彼此之间平行连接的反应器数量的增加，第一流体(未示 出)和第二流体40之间的接触时间和/或面积也可以增加，从而提高含氟化合 物的分解率。例如，可以分别通过多个第二入口21a、21b和21c向多个反应 器10a、10b、10c同时供应第二流体40，并且可以通过多个第二出口22a、 22b和22c将其同时排出。
参见图1至图10，废气分解系统100的反应器10的内部温度可以是约 50℃或更低。因为在反应器10中使用了生物催化剂，因而可以在50℃或更低 的温度下分解含氟化合物。例如，废气分解系统100的反应器10的内部温度 可以是约45℃或更低。例如，废气分解系统100的反应器10的内部温度可以 是约40℃或更低。例如，废气分解系统100的反应器10的内部温度可以是约 35℃或更低。例如，废气分解系统100的反应器10的内部温度可以是约30℃或更低。例如，废气分解系统100的反应器10的内部温度可以在约20℃至 约50℃范围内。当反应器10的内部温度在上述范围内时，可以提高含氟化合 物的分解率。可以通过适宜的热控制设备(例如具有微控制器的恒温器和热 电偶)实现温度控制。
参见图1至图10，在废气分解系统100中约70小时后含氟化合物的分解 率可以是约30％或更高。也就是说，从将含氟化合物加入反应器的初始时间 开始约70小时后与含氟化合物的初始量相比在废气分解系统100的反应器10 中的含氟化合物的量可以降低约70％或更低。例如，在废气分解系统100中 约70小时后含氟化合物的分解率可以是约35％或更高。例如，在废气分解系 统100中约70小时后含氟化合物的分解率可以是约40％或更高。例如，在废 气分解系统100中约70小时后含氟化合物的分解率可以是约45％。例如，在废气分解系统100中约70小时后含氟化合物的分解率可以是约50％或更高。
参见图1至图10，在20℃和1atm的温度下在废气分解系统100中含氟 化合物的水溶解度可以是约0.01体积％或更低。例如，在20℃和1atm的温 度下在废气分解系统100中含氟化合物的水溶解度可以是约0.009体积％。例 如，在20℃和1atm的温度下在废气分解系统100中含氟化合物的水溶解度 可以是约0.008体积％。例如，在20℃和1atm的温度下在废气分解系统100 中含氟化合物的水溶解度可以是约0.007体积％。例如，在20℃和1atm的温 度下在废气分解系统100中含氟化合物的水溶解度可以是约0.006体积％。也 就是说，含氟化合物在含有生物催化剂的液体(如水)中可以是基本上不溶 的。因此，尽管含氟化合物在含有生物催化剂的液体中是不溶的，但是废气 分解系统100在含氟化合物与含有生物催化剂的液体的接触面积和接触时间 方面提供了改进，从而提高了含氟化合物的分解率。
参见图1至图10，在废气分解系统100中的含有生物催化剂的液体可以 是含有酶和微生物的至少一种的培养基，其中该酶裂解F-C键。此处，对培 养基的类型没有特别的限制，可以使用能够培养微生物(如酶和含有酶的菌 株)的任何培养基。例如，培养基可以是Luria-Bertani(LB)培养基。由于 生物催化剂降解F-C键，因而也可以将与生物催化剂接触的含氟培养基分解。
例如，生物催化剂可以包含属于假单胞菌属的微生物。例如，在生物催 化剂中包含的微生物可以是P.saitens菌株。
此外，生物催化剂可以包含增加2-卤酸脱卤酶(HAD)活性水平的基因 修饰。HAD可以是/分类为EC 3.8.1.2。例如，2-HAD可以来自选自由蜡状芽 孢杆菌、B.thuringiensis、B.megaterium和Pseudomonas saitens组成的组的菌 株，但是实施方式不限于此。可以使用本领域可以获得的任意适宜菌株作为 包含2-HAD的菌株。例如，重组微生物可以属于埃希氏杆菌属、芽孢杆菌属 或假单胞菌属，但是实施方式不限于此。可以使用本领域适于作为重组微生 物的任意菌株。
参见图1至图10，在废气分解系统100中，在反应器10中可以含有或不 含有氧气，其取决于在生物催化剂中所含有的微生物的类型。例如，当在生 物催化剂中含有的微生物是厌氧的时，反应器10不含有氧气或空气。例如， 当在生物催化剂中含有的微生物是需氧的时，反应器10中含有氧气或空气， 或者由氧气或空气组成。
参见图1至图10，在废气分解系统100中，含氟化合物可以是式1至式 3之一所示的化合物：
<式1> <式2>
C(R1)(R2)(R3)(R4) (R5)(R6)(R7)C-[C(R11)(R12)]n-C(R8)(R9)(R10)
<式3>
S(R13)(R14)(R15)(R16)(R17)(R18)。
在式1至式3中，n是0至10的整数，
R1、R2、R3和R4可以分别独立地是氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I) 或氢(H)，其中选自R1、R2、R3和R4的至少一个是F，
R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12可以分别独立地是F、Cl、Br、I 或H，其中选自R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12的至少一个是F，以及
R13、R14、R15、R16、R17和R18可以分别独立地是F、Cl、Br、I或H，其 中选自R13、R14、R15、R16、R17和R18的至少一个是F。
参见图1至图10，在废气分解系统100中，含氟化合物可以是式4至式6之一所示的化合物：
<式4>
C(R21)(R22)(R23)(R24)
<式5>
(R25)(R26)(R27)C-[C(R31)(R32)]m-C(R28)(R29)(R30)
<式6>
S(R33)(R34)(R35)(R36)(R37)(R38)。
在式4至式6中，
m是0至5的整数，
R21、R22、R23和R24可以分别独立地是F或H，其中选自R21、R22、R23和R24的至少一个是F，
R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31和R32可以分别独立地是F或H，其 中选自R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31和R32的至少一个是F，以及
R33、R34、R35、R36、R37和R38可以分别独立地是F或H，其中选自R33、 R34、R35、R36、R37和R38的至少一个是F。
例如，在废气分解系统100中，含氟化合物可以包括选自CH3F、CH2F2、 CHF3、CF4和SF6的至少一个。
根据实施方式的另一个方面，提供了一种废气分解复合系统，包括：废 气分解系统，用于将第一流体向废气分解系统中供应的第一供应器或供应， 用于将第二流体向废气分解系统中供应的第二供应器或供应；以及用于收集 从废气分解系统中排出的分解产物的收集器。除了废气分解系统以外，废气 分解系统还可以包括其他设备，从而进一步提高废气分解率。供应器是将第 一流体送入废气分解系统的系统或单元。供应器可能是一个含有工业厂房废 气或排气管线的大型储罐。收集器是收集从废气分解系统排出的部分或全部 分解产物的系统或单元。收集器可以是冷凝器或水浴。
参见图11，废气分解复合系统1000包括废气分解系统100，用于向废气 分解系统100供应第一流体30的第一供应器200，用于向废气分解系统100 供应第二流体40的第二供应器300以及用于收集从废气分解系统100中排出 的分解产物的第一收集器400和第二收集器500。参见图11，在废气分解系 统1000中的第一供应器200可以包含种子培养基，在其中以高浓度培养生物 催化剂(如微生物)。当以高浓度培养微生物时，可以提高在废气分解系统100 中的含氟化合物的分解率。
参见图11，在废气分解系统1000中的第二供应器300可以包括预处理器， 如通常称为“洗涤器或结构过滤器(fabric filter)”的废气净化系统。预处理 器是指通过从排气中除去一些大的杂质来预处理进入排气分解系统的排气的 系统或单元。在洗涤器中，可以收集除了废气中包含的含氟化合物以外的杂 质(包括固体颗粒、盐酸、氢氟酸等)，从而将废气纯化。由于将杂质收集在 了洗涤器中，因而向废气分解系统100中供应的第二流体40中包含的含氟化 合物的纯度增加，从而提高了含氟化合物的分解率。
参见图11，在废气分解系统1000中的第一收集器400可以包括冷凝器。 由于第一收集器400是用于收集从废气分解系统100中排出的废气的设备， 因而可以使用冷凝器等将所排出的气体液化。例如，氢氟酸(HF)气体的沸 点低至温度为19.5℃。因此，在第一收集器400中包括的冷凝器可以通过将 所排出气体的温度降至19℃或更低用于将从废气分解系统100中排出的HF 气体液化，从而收集液化的HF或将液化的HF向第二收集器500供应。
参见图11，在废气分解系统1000中的第二收集器500可以包括用于中和 从废气分解系统100和第一收集器400的至少一个排出的残留液体的残留液 体处理器。例如，来自废气分解系统100底部的所排出的液态分解产物可以 包括液体HF，以及在第一收集器400中液化的分解产物也可以包括液体HF。 在这一点上，可以将诸如Ca(OH)2的碱添加到液体HF中以沉淀CaF2的盐， 从而收集氟离子。除了CaF2以外，产生对环境无害的水(H2O)。
参见图11，从废气分解系统1000的废气分解系统100中排出的分解产物 可以包括选自HF和烃气体中的至少一种。可以通过废气分解系统100的顶部 排出的气体分解产物将向第一收集器400供应，而可以通过废气分解系统100 的底部排出的液体形式的分解产物将向第二收集器500供应。
根据实施方式的另一个方面，提供了Pseudomonas saitens菌株KCTC 13107BP，该菌株能够降低样品中氟化甲烷的浓度。
该菌株可以包含增加2-HAD活性水平的基因修饰。2-HAD催化2-卤酸 +H2O2-羟基酸+卤化物的化学反应。也就是说，2-HAD的两个底物是2-卤 酸和H2O，以及2-HAD的两个产物是2-羟基酸和卤化物。2-HAD可以属于 水解酶家族，其作用于碳-卤化合物的卤化物键。然而，不应将通过微生物降 低样品中氟化甲烷或其他氟化化合物的浓度解释为限定在此类特定机制。基 因修饰可以包括增加编码2-HAD的基因的拷贝数。编码2-HAD的基因可以是外源性基因，并且可以来自芽孢杆菌属、假单胞菌属、固氮菌属、农杆菌 属和埃希氏杆菌属。编码2-HAD的基因可以来自B.cereus、B.thuringiensis、 B.megaterium或Pseudomonassaitens KCTC 13107BP的菌株。2-HAD可以是 分类为EC 3.8.1.2的酶。
基因修饰可以包括增加编码与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列具有约 95％或更高的序列同一性的多肽的基因的拷贝数。该基因可以与SEQ ID NO: 2所示的核苷酸序列具有约95％或更高的序列同一性。基因修饰可以包括例 如通过媒介如载体引入编码2-HAD的基因。编码2-HAD的基因可以存在于 染色体的内部或外部。可以引入多个HAD基因或基因拷贝，例如2个或更多、 5个或更多、10个或更多、50个或更多、100个或更多或者1000个或更多。
微生物可以降低氟化甲烷的浓度。可以通过利用蛋白对氟化甲烷上的C-F 或C-H键的作用或者通过在微生物的细胞内蓄积氟化甲烷将羟基引入碳进行 降低。此外，降低可以包括将氟化甲烷的C-F键裂解，将氟化甲烷转化成其 他物质或者使氟化甲烷在微生物的细胞内蓄积。在本申请中使用的样品可以 处于液态或气态。样品可以是工业废水或废气。可以使用本领域中包含氟化 甲烷的任何样品。氟化甲烷可以包括CF4、CHF3、CH2F2、CH3F或其混合物。
根据实施方式的另一个方面，提供了一种用于降低CHnF4-n(其中n为0 至3的整数)所示的氟化甲烷浓度的组合物，该组合物包含Pseudomonas saitens菌株KCTC 13107BP。
对于组合物而言，重组微生物、样品和氟化甲烷与上文所述的是相同的。
对于组合物而言，术语“降低”指降低样品中氟化甲烷的浓度，并且包 括将样品中的氟化甲烷完全除去。此处，样品可以是气体或液体。样品可以 包含或不包含微生物。组合物还可以包含增加培养基或培养产物中氟化甲烷 溶解度的物质。
根据实施方式的另一个方面，提供了一种降低样品中氟化甲烷浓度的方 法，该方法包括：将Pseudomonas saitens菌株KCTC 13107BP与包含CHnF4-n (其中n为0至3的整数)所示的氟化甲烷的样品接触。
对于方法而言，微生物和包含CHnF4-n(其中n为0至3的整数)所示的 氟化甲烷的样品与上文所述的是相同的。
对于方法而言，菌株与样品的接触可以在液相环境或固相环境中进行。 可以例如通过将样品与在培养基中培养的微生物培养产物接触进行菌株与样 品的接触。可以在可以使微生物生长的条件下进行培养。可以在密封容器中 进行菌株与样品的接触。当微生物的生长阶段处于指数期或静止期时，可以 进行菌株与样品的接触。可以在有氧或无氧条件下进行培养。可以在重组微 生物可以存活的条件下在密封容器中进行菌株与样品的接触。此类存活条件 可以包括使重组微生物可以增殖的条件或者是使得重组微生物可以处于静止 状态的条件。菌株与样品的接触可以如上文所述的各种系统和系统的实施方 式以及结合附图1-14所示。
对于方法而言，样品可以是气体或液体。样品可以是工业废水或废气。 样品不仅可以被动地与微生物的培养产物接触，还可以主动地与微生物的培 养产物接触。例如可以使用微生物的培养基进行样品的喷射过程。也就是说， 可以将样品吹入介质或培养基。喷射过程可以包括从介质或培养基的底部向 顶部吹入气体。喷射过程可以包括注入样品同时制备样品液滴。
对于方法而言，可以以间歇或连续的方式进行菌株与样品的接触。菌株 与样品的接触可以包括将样品与新鲜的微生物重复地或连续地接触。因此， 例如，可以将已经与微生物接触并且样品中的含氟化合物已经降低的样品再 次与第二新鲜的微生物接触并且使样品中的含氟化合物进一步降低。第二微 生物可以是与第一微生物相同或不同的类型。因此，例如，第二微生物可以 包含增加2-HAD活性水平的基因修饰。样品与新鲜微生物的此类接触可以进 行两次或更多次，例如2、3、5或10次或更多次。样品与新鲜微生物的接触 可以是在一段时间内连续的或重复的直至样品中氟化甲烷的浓度达到所需的 降低的浓度。
对于方法而言，菌株还可以包含增加2-HAD活性水平的基因修饰。对于 方法而言，基因修饰可以包含增加编码2-HAD基因的拷贝数。对于方法而言， 编码2-HAD的基因可以是外源性基因，并且可以来自芽孢杆菌属、假单胞菌 属、固氮菌属、农杆菌属和埃希氏杆菌属。编码2-HAD的基因可以来自B. cereus、B.thuringiensis、B.megaterium或Pseudomonassaitens KCTC 13107BP 的菌株。2-HAD可以是分类为EC 3.8.1.2。一种降低流体中氟化甲烷浓度的方 法，该方法包括上述系统，使包含具有2-卤代酸脱卤素酶活性的生物催化剂的第一流体与包含以CHnF 4-n表示的氟化甲烷的第二流体接触，其中n是0 至3的整数，以降低第二流体中氟化甲烷的浓度。在该方法中，生物催化剂 可以是2-卤代酸脱卤酶或包含2-卤代酸脱卤酶的微生物。在该方法中，微生 物可以是假单胞菌属。在该方法中，微生物可以是假单胞菌(Pseudomonas saitens)。在该方法中，假单胞菌菌株可以是假单胞菌属(Pseudomonas saitens) 的KCTC 13107BP菌株。
在下文中，将参照实施例对本发明进行更加详细的描述。然而，所提供 的这些实施例仅用于说明目的，本发明不受这些实施例的限制。
制备实施例1：选择能够分解四氟甲烷(CF4)的Pseudomonas saitens菌株
在本实施例中，选择能够降低半导体工厂废水中CF4浓度的微生物。
将从三星电子工厂(韩国器兴)排出的废水中的淤泥接种在含有不含碳 培养基的琼脂平板上(添加了0.7g/L K2HPO4、0.7g/L MgSO4·7H2O、0.5g/L (NH4)2SO4、0.5g/L NaNO3、0.005g/L NaCl、0.002g/L FeSO4·7H2O、0.002g/L ZnSO4·7H2O、0.001g/L MnSO4和15g/L琼脂)。将琼脂平板置于GasPakTMJar (BD Medical Technology)中，将罐中充满99.9v/v％CF4并密封。然后，在 30℃的温度和无氧条件下培养细胞。使用高通量筛选(HTS)系统(ThermoScientific/Liconic/Perkin Elmer)培养培养后形成的单菌落，然后将每个单菌落 接种在含有100μL/孔LB培养基的97孔微孔板上。然后将菌落在有氧条件下 在30℃温度下静态培养72小时。此处，每12小时测定一次菌落在600nm处 的吸光度，从而可以观察菌落的生长能力。本申请中使用的LB培养基含有 10g/L胰蛋白胨、5g/L酵母提取物和10g/L NaCl。
选择显示出极佳生长能力的前2％的菌株，并且将各菌株接种至含有10 mL LB培养基的75mL玻璃血清瓶中以使其OD600为0.5。然后，将玻璃血清 瓶密封并使用注射器向其中注入CF4，以使得在玻璃血清瓶中CF4气体为1,000 ppm。在30℃温度下将玻璃血清瓶在振荡培养箱中培养4天，同时以230rpm 的速度对其进行搅拌，然后分析其顶空中CF4的量。
使用注射器从顶空收集0.5ml CF4并注入气相色谱(GC)柱(Agilent 7890, PaloAlto,CA,USA)中进行分析。通过CP-PoraBOND Q柱(长度25m，i.d. 0.32mm，薄膜厚度5um)对所注入的CF4进行分离，并使用MSD(Agilent 5973, Palo Alto,CA,USA)分析CF4浓度的变化情况。使用氦气作为载气并以 1.5ml/min的流速加入柱。GC条件如下：入口温度为250℃，初始温度在40℃ 保持2分钟，然后以20℃/分钟的速率升温到290℃。MS条件如下：电离能 为70eV，界面温度为280℃，离子源温度为230℃和四极温度为150℃。除 非另有说明，使用上述方法对诸如CHF3、CHCl3和CF4的气体进行分析。作 为对照组，在与上文所述相同的条件下在不存在细胞的情况下孵育1000ppm CF4，然后进行检测。
结果证实，与无细胞的对照组相比，在所选择的微生物中CF4的浓度降 低了10.4％。所选择的微生物具有0.005umol/g-细胞/min的分解活性。为了 鉴定所选择的菌株，使用分离的细胞基因组作为模板扩增16s rRNA基因(SEQ ID NO:3)。此处，通过BLAST组装基因组对16s rRNA基因的核苷酸序列进 行分析。
组装基因组的最终尺寸为5.1Mb，其GC含量为59.14％。作为原核基因 组注释系统自动注释的结果，发现共有328个基因、25个rRNA操纵子、73 个tRNA和1个tmRNA。作为分析系统进化树的结果，证实分离的微生物属 于假单胞菌属。。然而，所选择的微生物不包含与此前公知的属于假单胞菌属 的任何物种具有精确序列匹配的序列。
将所选择的微生物新命名为Pseudomonas saitens(在下文中，称为“SF1”) 菌株，并且于2016年9月12日将其保藏在韩国模式培养物保藏中心(KCTC)， 保藏地址为：韩国生物科学和生物技术研究所(KRIBB)，181，Ipsin-gil， Jeongeup-si，Jeolllabuk-do 56212，韩国；其保藏号为KCTC13107BP。
制备实施例2：制备引入促进CF4分解基因的微生物
1.扩增来自蜡状芽孢杆菌的HAD基因(在下文中，称为BC HAD)并 将该基因引入大肠杆菌(E.coli)
在30℃温度和230rpm搅拌条件下在LB培养基中将B.cereus(KCTC 3624)培养过夜，然后使用总DNA提取试剂盒(Invitrogen Biotechnology) 从其中分离基因组DNA。然后，使用分离的基因组DNA作为模板和具有表 1中列出的核苷酸序列的引物对进行PCR以扩增并获得BC3334基因。使用 InFusion克隆试剂盒(Clontech Laboratories,Inc.)制备pET-BC HAD载体， 其中将由PCR扩增的BC HAD基因与已经过限制性内切酶NcoI和HindIII消化的pETDuet-1(Novagen，目录号71146-3)连接。图15显示了pET-BC HAD 载体的载体图谱。BC3334基因具有SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列和SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列。
接下来，通过热休克法将pET-BC HAD载体pET-BC3334引入E.coli BL21 菌株中，然后在含有氨苄西林(100μg/mL)的LB平板上培养微生物。选择 具有氨苄西林抗性的菌株。然后将最终选出的菌株命名为重组E.coli BL21/pET-BC3334。
[表1]
实施例1：以40°角倾斜的直玻璃管冷却器和SF1菌株
如图12中所示，将60ml LB培养基和1,000ppm CF气体注入直管玻璃 管冷却器(反应器长度：500mm，内管体积：300mL，内管直径：35mm，外 管直径：60mm)，其已在高温下灭菌并与垂直方向呈40°的角度倾斜，然后 将LB培养基循环。将LB培养基供入直玻璃管冷却器上部的入口，沿着直玻 璃管冷却器的内壁流动，然后通过直玻璃管冷却器底部的出口排出。将排出 的LB培养基沿循环管线重新向入口供应。尽管图12中未示出，但是直玻璃 管冷却器的外罩与用于保温的恒温区连接。LB培养基的循环速率为4mL/min， 直玻璃管冷却器内部的温度保持在30℃。48小时后，通过气相色谱质谱 (GC-MS)确证直玻璃管冷却器中CF4气体的量。未观察到CF4气体的量改 变。
接下来，使用注射器将根据制备实施例1选择的Pseudonmonas saitens菌 株接种至在直玻璃管冷却器中的LB培养基中。在LB培养基中接种菌株的初 始浓度为在600nm处OD为0.5。然后，接入菌株的LB培养基是循环的。LB 培养基的循环速率为4mL/min，直玻璃管冷却器内部的温度保持在30°。66 小时后，通过GC-MS确证直玻璃管冷却器中CF4气体的量。此处，根据等式 1计算CF4的分解率，其结果如表2中所示。
<等式1>
CF4的分解率＝[(CF4的初始量–66小时后CF4的量)/CF4的初始量]×100
实施例2：立式玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器和SF1菌株
除了将所使用的直玻璃管冷凝器替换成图13中所示的经高温灭菌的立式 玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器(反应器长度：350mm，外管直径：35mm，内管 体积：200mL)以外，使用与实施例1中相同的方法，并且将40ml LB培养 基和1,000ppm CF4气体注入立式玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器中。
66小时后，通过GC-MS确证立式玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器中CF4气 体的量。此处，根据等式1计算CF4的分解率，其结果如表2中所示。
实施例3：立式-直填充玻璃管冷却器和SF1菌株
除了如图14中所示将30个由聚丙烯形成的多孔性填充材料(10mm x 10mm x10mm)加入直玻璃管冷却器以外，使用与实施例1中相同的方法， 并且将60ml LB培养基和1,000ppm CF4气体注入含有填料的直玻璃管冷却 器中。
66小时后，通过GC-MS确证含有填料的直玻璃管冷却器中CF4气体的 量。此处，根据等式1计算CF4的分解率，其结果如表2中所示。
比较实施例1：玻璃血清瓶和SF1菌株
将10mL接种了实施例1的菌株的LB培养基和1,000ppm CF4气体加入 75mL玻璃血清瓶中。在将玻璃血清瓶在230rpm速度和30℃温度下的振荡培 养箱中保持96小时后，通过GC-MS确证血清瓶中CF4气体的量。此处，根 据等式1计算CF4的分解率，其结果如表2中所示。接种菌株在LB培养基中 的初始浓度为在600nm处OD为0.5。
[表2]
驻留时间[hr] CF4的分解率[％]
实施例1 66 21.8
实施例2 66 34.7
实施例3 66 36.8
比较实施例1 96 10.5
如表2中所示，证实了与比较实施例1的氟化气体分解设备(其中对接 种菌株的LB培养基进行简单搅拌)相比，在实施例1至3的氟化气体分解设 备(其中对接种菌株的LB培养基进行循环)中CF4的分解率显著提高。这种 CF4提高的分解率可能是由于CF4气体与接种菌株的LB培养基接触时间和/ 或接触面积增加所致，因为接种菌株的LB培养基在冷却器内壁上、在螺旋管 表面上或在多孔性填料表面上以薄膜形式存在。
实施例4：以40°角倾斜的直玻璃管冷却器和包含引入其中的BC3334的E.coli
如图12中所示，将60ml LB培养基和1,000ppm CF气体注入直管玻璃 管冷却器(反应器长度：500mm，内管体积：300mL，内管直径：35mm，外 管直径：60mm)，其已在高温下灭菌并与垂直方向呈40°的角度倾斜(与地球 表面的平面呈50°角)，然后将LB培养基循环。将LB培养基供入直玻璃管冷 却器上部的入口，沿着直玻璃管冷却器的内壁流动，然后通过直玻璃管冷却 器底部的出口排出。将排出的LB培养基沿循环管线重新向入口供应。尽管图 12中未示出，但是直玻璃管冷却器的外罩与用于保温的恒温区连接。LB培养 基的循环速率为4mL/min，直玻璃管冷却器内部的温度保持在30℃。48小时 后，通过GC-MS确证直玻璃管冷却器中CF4气体的量。结果未观察到CF4气体的量改变。
接下来，使用注射器将根据制备实施例2制备的引入2-HAD BC3334基 因的E.coli菌株接种至在直玻璃管冷却器中的LB培养基中。在LB培养基中 接种菌株的初始浓度为在600nm处OD为0.5。然后，接入菌株的LB培养基 是循环的。LB培养基的循环速率为4mL/min，直玻璃管冷却器内部的温度保 持在30°。66小时后，通过GC-MS确证直玻璃管冷却器中CF4气体的量。 此处，根据等式1计算CF4的分解率，其结果如表3中所示。
实施例5：立式玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器和包含引入其中的BC3334的E.coli
除了将所使用的直玻璃管冷凝器替换成图13中所示的经高温灭菌的立式 玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器(反应器长度：350mm，外管直径：35mm，内管 体积：200mL)以外，使用与实施例1中相同的方法，并且将40ml LB培养 基和1,000ppm CF4气体注入立式玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器中。
66小时后，通过GC-MS确证立式玻璃迪姆罗斯螺旋式冷凝器中CF4气 体的量。此处，根据等式1计算CF4的分解率，其结果如表3中所示。
实施例6：立式-直填充玻璃管冷却器和包含引入其中的BC3334的E.coli
除了如图14中所示将30个由聚丙烯物质形成的多孔性填充材料(10mm x 10mm x10mm)加入直玻璃管冷却器以外，使用与实施例1中相同的方法， 并且将60ml LB培养基和1,000ppm CF4气体注入含有填料的直玻璃管冷却 器中。
66小时后，通过GC-MS确证含有填料的直玻璃管冷却器中CF4气体的 量。此处，根据等式1计算CF4的分解率，其结果如表3中所示。
比较实施例2：玻璃血清瓶和包含引入其中的BC3334的E.coli
将10mL接种了实施例1的菌株的LB培养基和1,000ppm CF4气体加入 75mL玻璃血清瓶中。在将玻璃血清瓶在230rpm速度和30℃温度下的振荡培 养箱中保持96小时后，通过GC-MS确证血清瓶中CF4气体的量。此处，根 据等式1计算CF4的分解率，其结果如表3中所示。接种菌株在LB培养基中 的初始浓度为在600nm处OD为0.5。
[表3]
驻留时间[hr] CF4的分解率[％]
实施例4 66 18.9
实施例5 66 30.4
实施例6 66 29.8
比较实施例2 96 5.67
如表3中所示，证实了与比较实施例2的氟化气体分解设备(其中对接 种菌株的LB培养基进行简单搅拌)相比，在实施例4至6的氟化气体分解设 备(其中对接种菌株的LB培养基进行循环)中在较短时间内CF4的分解率显 著提高。这种CF4提高的分解率可能是由于CF4气体与接种菌株的LB培养基 接触时间和/或接触面积增加所致，因为接种菌株的LB培养基在冷却器内壁 上、在螺旋管表面上或在多孔性填料表面上以培养基薄膜形式存在。
如上所述，在废气分解系统中生物催化剂和含氟化合物的至少一种的循 环可以导致含氟化合物分解率的提高。
在本申请中引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，都以 参考的形式并入本申请，相当于每篇参考文献都单独地和特别地被指出以参 考的形式并入，并且在本申请中以全文列出。
在本发明描述的上下文中(特别是在随后的权利要求的上下文中)，应将 术语“一个”和“一种”和“所述”和“至少一个”以及相似指示词的使用 理解为包括单数和复数，除非在本申请中另有说明或者与上下文明显矛盾。 应将术语“至少一个”后接一个或多个项目的列表(例如，“A和B的至少一 个”)的使用解释为指从所列项目(A或B)中选出的一个项目或者所列项目 (A和B)的两个或多个的任意组合，除非在本申请中另有说明或者与上下 文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”以及“含有”都应理解为开放 式术语(即，意思是“包括，但不限于”)，除非另有注明。本申请中对范围 的描述仅仅旨在作为一种对每个落在该范围内的单独数值的简略写法，且每 个单独的数值都被包括在说明书中，就像单独地写在本申请中一样。所有在 本申请中描述的方法都可以按照任何适当的顺序进行，除非在本申请中另有 指明或者除非与上下文明显矛盾。在本申请中任何和所有的实施例，或示例 性语言(例如，“例如”)的使用，都仅旨在更好地阐明本发明，而不是在本 发明的范围上加以限制，除非另有主张。不应将在说明书中的语言理解为表 明任何未主张的要素是实施本发明所必需的。
本申请中描述了本发明的优选实施方式，包括发明人所知道的实施本发 明的最佳方式。对于阅读了前述说明书的本领域普通技术人员来说，那些优 选实施方式的变通方式可以是显而易见的。本发明人期望本领域技术人员适 当地使用这种变化，并且发明人旨在以与本文具体描述的不同的方式实施本 发明。因此，本发明包括随后附具的权利要求中所述主题的所有适用法律准 许的改变和等同实施。而且，本发明包括以上所述要素的所有可能的变通方 式的任意组合，除非在本申请中另有说明或者与上下文明显矛盾。
<110> 三星电子株式会社
<120> 废气分解系统和包含其的废气分解复合系统
<130> PN115423KR
<160> 4
<170> KopatentIn 2.0
<210> 1
<211> 236
<212> PRT
<213> 蜡状芽孢杆菌
<400> 1
Met Lys Tyr Lys Val Ile Leu Phe Asp Val Asp Asp Thr Leu Leu Asp
1 5 10 15
Phe Pro Glu Thr Glu Arg His Ala Leu His Asn Ala Phe Val Gln Phe
20 25 30
Asp Met Pro Thr Gly Tyr Asn Asp Tyr Leu Ala Ser Tyr Lys Glu Ile
35 40 45
Ser Asn Gly Leu Trp Arg Asp Leu Glu Asn Lys Met Ile Thr Leu Ser
50 55 60
Glu Leu Ala Val Asp Arg Phe Arg Gln Leu Phe Ala Leu His Asn Ile
65 70 75 80
Asp Val Asp Ala Gln Gln Phe Ser Asp Val Tyr Leu Glu Asn Leu Gly
85 90 95
Lys Glu Val His Leu Ile Glu Gly Ala Val Gln Leu Cys Glu Asn Leu
100 105 110
Gln Asp Cys Lys Leu Gly Ile Ile Thr Asn Gly Tyr Thr Lys Val Gln
115 120 125
Gln Ser Arg Ile Gly Asn Ser Pro Leu Cys Asn Phe Phe Asp His Ile
130 135 140
Ile Ile Ser Glu Glu Val Gly His Gln Lys Pro Ala Arg Glu Ile Phe
145 150 155 160
Asp Tyr Ala Phe Glu Lys Phe Gly Ile Thr Asp Lys Ser Ser Val Leu
165 170 175
Met Val Gly Asp Ser Leu Thr Ser Asp Met Lys Gly Gly Glu Asp Tyr
180 185 190
Gly Ile Asp Thr Cys Trp Tyr Asn Pro Ser Leu Lys Glu Asn Gly Thr
195 200 205
Asp Val Asn Pro Thr Tyr Glu Val Glu Ser Leu Leu Gln Ile Leu Glu
210 215 220
Ile Val Glu Val Ala Glu Glu Lys Val Ala Ser Phe
225 230 235
<210> 2
<211> 711
<212> DNA
<213> 蜡状芽孢杆菌
<400> 2
atgaaataca aagttatatt attcgacgta gatgatacat tattagattt ccctgaaacg 60
gaaagacacg cattacataa tgcgtttgta cagtttgata tgcctacagg gtataatgat 120
tatcttgcaa gctataaaga gattagtaat ggattatgga gagatttaga aaataaaatg 180
attacgctaa gtgaattagc agtagatcga tttagacaat tatttgcact tcataatata 240
gacgtagatg cacagcaatt tagtgatgta taccttgaaa atttagggaa ggaagtacat 300
cttatagaag gcgcagtaca attatgtgaa aatctacaag attgcaagtt aggtattatt 360
acgaatggat atacgaaggt gcaacaatca agaatcggaa attcaccttt atgtaatttc 420
tttgatcaca ttattatttc tgaagaagtt ggtcatcaaa aaccagcacg tgagattttt 480
gattatgcgt ttgagaagtt tgggattact gataaatcaa gcgtactaat ggttggagat 540
tcgttaactt ctgatatgaa aggcggagaa gattacggca ttgatacgtg ttggtataat 600
ccgagtttga aagaaaacgg gacagatgtt aacccgactt atgaagtgga gagtctgctc 660
caaattttag aaattgtaga agtggcggaa gaaaaggtag cttcatttta a 711
<210> 3
<211> 40
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 引物
<400> 3
aagaaggaga tataccatga aatacaaagt tatattattc 40
<210> 4
<211> 41
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 引物
<400> 4
gcattatgcg gccgcaagct ttaaaatgaa gctacctttt c 41

Claims (23)

1.一种废气分解系统，包括：
一个或多个生物反应器，每个生物反应器包括一个或多个第一入口，一个或多个第一出口；
第一流体的供应与所述一个或多个生物反应器的所述一个或多个第一入口中的至少一个连接；
在所述一个或多个生物反应器中的第二流体；
其中所述第一流体和所述第二流体中的一个包含生物催化剂，所述生物催化剂分解含氟化合物，以及另一个包含含氟化合物；
其中，当将所述第一流体供应到所述一个或多个第一入口时，其在所述一个或多个生物反应器的每一个中沿所述第一方向流动，与所述第二流体接触，并且通过所述一个或多个第一出口排出，以及；
其中通过将所述第一流体与所述第二流体在所述生物反应器中接触分解所述含氟化合物。
2.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述第一流体是含有生物催化剂的液体，且所述第二流体是含有含氟化合物的气体。
3.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述一个或多个生物反应器的至少一个还包括第一循环管线，所述第一循环管线用于将通过所述一个或多个第一出口的至少一个排出的所述第一流体的至少一部分再供给至所述一个或多个第一入口的至少一个。
4.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述系统包括：
一个或多个生物反应器，一个或多个第一入口，一个或多个第一出口，一个或多个第二入口和一个或多个第二出口；
第一流体的供应与所述一个或多个生物反应器的每一个的所述一个或多个第一入口的至少一个连接，所述第一流体包含生物催化剂；
第二流体的供应与所述一个或多个生物反应器的每一个的所述一个或多个第二入口的至少一个连接，所述第二流体包含含氟化合物；
其中向所述第一入口供应的所述第一流体通过所述第一出口排出，并且在所述一个或多个生物反应器的每一个中沿第一方向流动，以及其中向所述第二入口供应的所述第二流体通过所述第二出口排出，并且沿与所述第一流体相反的方向流动；
以及其中所述第一流体与所述第二流体在所述生物反应器中接触，并且通过与所述第一流体中的所述生物催化剂接触分解所述第二流体中的所述含氟化合物。
5.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述第一流体在设置在所述一个或多个生物反应器的至少一个的内部空间上部流体反应区中形成流体薄膜，并且所述第一流体的所述流体薄膜与所述第二流体接触。
6.根据权利要求5所述的废气分解系统，其中所述流体薄膜设置在所述一个或多个生物反应器的至少一个的内壁上。
7.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中与无结构的生物反应器相比，所述一个或多个反应器的内部包括增加所述第一流体与所述第二流体之间的接触面积的结构。
8.根据权利要求7所述的废气分解系统，其中所述结构包括填料和回流管中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的废气分解系统，其中所述结构是多孔的。
10.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述废气分解系统还包括与所述一个或多个第一入口连接的一个或多个喷雾器，所述喷雾器将所述第一流体喷入流体反应区中。
11.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中
将所述第一流体通过所述一个或多个第一入口引入所述一个或多个生物反应器的内部空间的上部；
将所述第一流体收集到设置在所述一个或多个生物反应器的每一个的内部空间下部的流体收集区中；
以及将所述第二流体通过所述一个或多个第二入口引入所述生物反应器的下部，通过所收集的第一流体，并且移动到设置在所述一个或多个生物反应器的内部空间的上部的流体反应区。
12.根据权利要求5所述的废气分解系统，其中所述一个或多个生物反应器的至少一个设置在相对于所述地球表面的约30°至约150°角。
13.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述一个或多个生物反应器彼此之间串联或并联连接。
14.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中在20℃的温度下所述含氟化合物在水中的溶解度小于或等于0.01体积％。
15.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述生物催化剂是酶或包含酶的微生物，所述酶裂解氟与碳之间的键(F-C键)。
16.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述含氟化合物是式1至式3之一所示的化合物：
<式1><式2>
C(R1)(R2)(R3)(R4)(R5)(R6)(R7)C-[C(R11)(R12)]n-C(R8)(R9)(R10)
<式3>
S(R13)(R14)(R15)(R16)(R17)(R18)，
其中，在式1至式3中，
n是0至10的整数，
R1、R2、R3和R4分别独立地是氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)或氢(H)，其中R1、R2、R3和R4的至少一个是F，
R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12分别独立地是F、Cl、Br、I或H，其中R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12的至少一个是F，以及
R13、R14、R15、R16、R17和R18分别独立地是F、Cl、Br、I或H，其中R13、R14、R15、R16、R17和R18的至少一个是F。
17.根据权利要求16所述的废气分解系统，其中所述含氟化合物包括选自CH3F、CH2F2、CHF3、CF4和SF6的至少一个。
18.根据权利要求1所述的废气分解复合系统，包括：
用于将所述第一流体供应到所述废气分解系统中的第一供应器；
用于将所述第二流体供应到所述废气分解系统中的第一供应器；
用于收集从所述废气分解系统中排出的分解产物的第一收集器和第二收集器；
其中所述第一供应器包括培养基，所述第二供应器包括预处理器，以及所述第一收集器包括冷凝器。
19.一种Pseudomonas saitens菌株，所述菌株的保藏号为KCTC 13107BP。
20.一种降低样品中氟化甲烷浓度的方法，所述方法包括：
将Pseudomonas saitens菌株KCTC 13107BP与含有氟化甲烷的样品接触以降低样品中氟化甲烷的浓度，所述氟化甲烷如CHnF4-n所示，其中n是0至3的整数。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述菌株还包含增加2-卤酸脱卤酶(HAD)活性的基因修饰。
22.根据权利要求21所述的方法，其中HAD分类为EC 3.8.1.2。
23.根据权利要求1所述的废气分解系统，其中所述生物反应器包括在其上形成第一流体薄膜的床。
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