山西临汾褐煤微生物降解工艺条件的优化

对6株细菌和硝酸氧化的山西临汾褐煤进行菌-煤匹配降解实验,筛选出降解优势菌恶臭假单胞菌.在单因素试验的基础上,通过正交试验优化了恶臭假单胞菌降解临汾褐煤的工艺条件,得出的影响权重为:煤样粒度煤浆质量浓度培养时间接种量.较优降解工艺条件为:煤样粒度75μm,煤浆质量浓度0.200 0g/10mL,培养时间14d,接种量1.0mL/10mL.此条件下的降解转化率达到46.81%.对降解后的煤残渣和降解产物进行红外检测,结果表明:煤残渣在氧化煤既有波数处的吸收大部分已消失或者变弱,说明煤中的有机大分子已被恶臭假单胞菌降解成小分子,包含在降解后的黑色油状滤液中.滤液分级萃取物的GC-MS总离子流色谱证明了降解液中含有丰富的小分子有机物,且大多为脂肪烃、酯、羧酸及芳香族化合物.     

两种细菌降解新疆大南湖褐煤的最优工艺条件

利用8 mol/L的硝酸溶液对新疆大南湖褐煤原煤进行氧化预处理,采用冷湖游动微菌和格尔木马赛菌两种细菌对氧化煤进行降解实验,通过单因素和正交实验探索了培养方式、煤样粒度、接种量、煤浆质量浓度和降解时间对降解效果的影响,获得了冷湖游动微菌降解的最优工艺条件:摇床培养,煤样粒度为0.075 mm～0.125 mm,接种量为15 mL/50 mL培养基,煤浆质量浓度为0.5 g/50 mL培养基,降解时间为14 d,降解率达51%;格尔木马赛菌降解的最优工艺条件为:摇床培养,煤样粒度为0.075 mm～0.125 mm,接种量为2 mL/50 mL培养基,煤浆质量浓度为0.4 g/50 mL培养基,降解时间为16 d,降解率达59%,格尔木马赛菌是降解新疆大南湖褐煤的优势菌。利用红外光谱、热重和N_2吸附对原煤、氧化煤和剩煤进行表征,发现经硝酸作用后,氧化煤中■和■振动峰增多,热稳定性降低,孔隙结构改变,平均孔径增大,有利于细菌降解;细菌作用后,未降解的剩煤中■和■官能团减少,热稳定性提高,孔径增大。采用气相色谱-质谱联用技术对降解液相产物进行分析,结果显示,两种细菌降解液相产物中的化合物组成相似,主要含有烷烃类、芳香烃类、酯类等小分子物质,相对分子质量在40～408之间。基于固液相产物分析,推测出优势菌格尔木马赛菌降解新疆大南湖褐煤是多种机理共同作用的结果。     

真菌降解光-氧氧化内蒙古胜利褐煤产物分析

为掌握黄孢原毛平革菌降解光-氧氧化内蒙古胜利褐煤固体残渣的成分、结构和热稳定性的变化规律,以及降解液的主要物质构成,为降解工艺的改进以及降解产物的分离和利用提供参考,对降解所得的固体和液体产物进行了检测分析。结果表明:光-氧氧化煤被黄孢原毛平革菌作用后,煤残渣的水分、灰分和挥发分的质量分数均增加,固定碳的质量分数降低,由元素分析可见,煤残渣的O,N和H元素质量分数增加,C和S元素质量分数降低;煤残渣的富氢度增大、总脂芳比增大、富氧度增加,说明煤结构中的含O和H基团增加,芳环结构被降解而减少;煤残渣的稳定性比光-氧氧化煤的稳定性差,总失重率增大,进而说明光-氧氧化煤在黄孢原毛平革菌的作用下发生了降解;氧化煤在黄孢原毛平革菌的作用下,发生了明显的降解,降解液中含有丰富的芳香化合物,而培养基溶煤产物中芳香化合物的含量较少;降解液中含有丰富的化合物,主要为酯、烷烃和杂环化合物等。     

胜利褐煤超临界乙醇脱氧实验研究

为有效脱除褐煤中含氧官能团,采用超临界乙醇工艺处理胜利褐煤,研究温度、停留时间和醇煤质量比对胜利褐煤脱氧效果的影响,并利用FT-IR和GC/MS对固液相产物进行表征。结果表明,胜利褐煤超临界乙醇脱氧的最佳工艺条件为:温度270℃,停留时间90 min,醇煤质量比5∶1,此时煤样总氧含量为9.29%,脱氧率为61.40%,固相产率为89.62%。在220℃得到的液相产物中,80%左右为芳香族类化合物,酚类和酯类含氧化合物体积分数低于5%,其他含氧类化合物11.29%。270℃得到的液相产率中芳香族类化合物体积分数降低31.69%,含氧类化合物体积分数增加2.81%,酚类和酯类含氧化合物增至35%左右。褐煤经超临界醇解后,乙醇与煤分子作用发生了醚氧桥键的断裂反应,煤分子发生了脱羧反应,液相产物中含有大量酚类(主要为苯酚及其取代物)和酯类(主要为乙酯类)。     

放线菌降解云南昭通褐煤工艺条件优化研究

对五株放线菌和硝酸氧化的云南昭通褐煤进行菌-煤匹配降解实验,筛选出降解优势菌绿孢链霉菌。在单因素实验的基础上,通过正交实验优化了绿孢链霉菌降解硝酸氧化昭通褐煤的工艺条件。结果表明,影响权重为:煤样粒度煤浆浓度接种量培养时间,最佳工艺条件为:煤样粒度-1 003+500μm,煤浆浓度0.200 0 g/20 m L,接种量1.8 m L/20 m L,培养时间20 d,转化率42.56%。红外分析表明,煤中的有机大分子已被绿孢链霉菌降解成小分子。滤液乙酸乙酯萃取物的GC-MS总离子色谱图证明了降解液中含有丰富的小分子有机物,且大多为脂肪烃、酯、醛、酮、胺及芳香族化合物等。     

放线菌降解云南昭通褐煤工艺条件优化研究

对五株放线菌和硝酸氧化的云南昭通褐煤进行菌-煤匹配降解实验,筛选出降解优势菌绿孢链霉菌。在单因素实验的基础上,通过正交实验优化了绿孢链霉菌降解硝酸氧化昭通褐煤的工艺条件。结果表明,影响权重为:煤样粒度>煤浆浓度>接种量>培养时间,最佳工艺条件为:煤样粒度-1 003+500μm,煤浆浓度0.200 0 g/20 m L,接种量1.8 m L/20 m L,培养时间20 d,转化率42.56%。红外分析表明,煤中的有机大分子已被绿孢链霉菌降解成小分子。滤液乙酸乙酯萃取物的GC-MS总离子色谱图证明了降解液中含有丰富的小分子有机物,且大多为脂肪烃、酯、醛、酮、胺及芳香族化合物等。     

黄孢原毛平革菌降解褐煤工艺条件的研究

选用对木质素具有降解能力的黄孢原毛平革菌（PC菌）对硝酸预处理义马褐煤进行生物降解转化实验。主要考察了煤样粒度A、菌液用量日、煤浆浓度C和降解时间D对降解转化率的影响,实验结果表明：各因素对褐煤转化率影响的主次依次为：煤样粒度〉菌液用量〉煤浆浓度〉降解时间。在选定的实验条件区间内,各因素的最优水平为：煤样粒度为一0．2mm;菌液用量为10mL;煤浆浓度为0．9g／50mL;降解时间为12d;即最优工艺参数组合为A1B2C2D3。     

褐煤与水稻秸秆共降解增产甲烷机理研究

以褐煤与水稻秸秆共降解为研究对象，采用高通量测序、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、X射线衍射仪(XRD)、核磁共振碳谱(¹³C-NMR)分析了共降解对甲烷生成过程中微生物菌群、中间代谢产物、煤与秸秆结构等的影响规律，以进一步明晰共降解增产甲烷机理。结果表明：褐煤与水稻秸秆共降解甲烷产量为388.47μmol,比二者单独降解甲烷产量之和高116.53%;共降解作用下，梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和副梭菌属(Paraclostridium)等纤维素降解菌相对丰度显著增大，有效提高了菌群对煤和秸秆中纤维素及其衍生化合物的降解能力，同时氨氧化古菌活性增强，有利于氮循环；共降解后发酵液中有机酸含量提高，一方面有机酸为甲烷生成提供了充足底物，另一方面有机酸作用于煤结构，提高煤的生物有效性；水稻秸秆纤维素结晶度在共降解后降低幅度增大，使其更容易被水解用于产甲烷；共降解促进了褐煤芳香族化合物的降解，芳碳率下降更多。因此，水稻秸秆作为一种结构简单的碳源，能够诱导、调整甲烷生成中的微生物群落结构，增强煤中芳香碳和纤维素类有机物以及秸秆纤维素的降解，同时促进有机酸生成，...     

水热处理对褐煤提质及其热解产物分布的影响

为了提高褐煤利用效率,强化水处理技术对褐煤提质的影响,采用高压反应釜对褐煤进行水热处理,考察了水热处理条件对煤低温热解产物分布的影响。结果表明,处理后煤样的碳、氢含量增加,氧含量降低,水热处理对煤样有脱氧提质作用。处理温度为260℃时,热解焦油产率相对提高19%,热解水产率降低了20%。通过固体核磁共振(NMR)分析可知,水热处理温度在180~260℃条件下,煤中分子有机结构中的弱化学键有一定断裂,含氧官能团逐步减少,热解水产率降低;芳香碳含量基本不变,芳香侧链增加,热解时容易断裂形成焦油,达到提高煤焦油产率之目的。但水热处理温度过高时,其热解焦油产率下降。     

多噬香鞘氨醇单胞菌降解陕西神府褐煤的工艺条件及产物研究

利用多噬香鞘氨醇单胞菌对陕西神府褐煤进行降解实验,通过单因素和正交实验确定了多噬香鞘氨醇单胞菌降解陕西神府褐煤的最佳工艺条件。煤样预处理采用10 mol/L硝酸氧化,煤样粒度为0.074 mm~0.125 mm,菌液量为8 mL/50 mL(培养基),降解时间为14 d,培养温度为35℃,培养方式为摇床培养,此时最大降解率为78%。利用扫描电镜、N2吸附、红外光谱、紫外光谱和气相色谱-质谱联用对降解产物进行了表征。结果表明:经微生物处理后,神府氧化煤样的表面出现较多的沟壑结构;硝酸预处理后煤的孔径和比表面积较原煤明显增加,再经多噬香鞘氨醇单胞菌作用后,孔结构发生改变,孔径和比表面积下降;煤的微生物降解液相产物中存在芳香类、烃类、酯类、酚类和酰胺类的物质。     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

绿孢链霉菌对不同煤阶煤的降解转化

以褐煤、肥煤和无烟煤为研究对象,进行降解时间、粒径和煤阶为因素的降解正交试验及绿孢链霉菌降解固定粒径各煤阶煤的实验;通过COD测定、元素分析和接触角测试,分析比较降解前后溶液有机物含量、煤的组成及亲水性,进而分析绿孢链霉菌对各煤阶煤降解转化的影响因素。结果表明:影响绿孢链霉菌对煤降解效果的主要因素是煤阶;绿孢链霉菌最容易利用降解褐煤生成的有机小分子物质,其次是利用降解肥煤与无烟煤生成的有机小分子物质;各煤阶煤经绿孢链霉菌降解后C元素和N元素含量相对升高,O元素和S元素含量及n(H)∶n(C)和n(O)∶n(C)值均降低;煤样经绿孢链霉菌降解后,褐煤的固液接触角变大,疏水性增强,而肥煤与无烟煤的固液接触角变小,亲水性增强,与各煤阶煤样的固液接触角由大到小的三种溶液依次为蒸馏水、矿井水和KO溶液。     

蜡样芽孢杆菌降解山西浑源褐煤工艺条件的优化

研究了蜡样芽孢杆菌对山西浑源褐煤的降解过程,通过单因素实验探索了煤浆质量浓度、煤氧化程度、接种量、培养方式和培养天数等因素对溶煤效果的影响。结果表明:各因素的最优水平为煤浆质量浓度0.60g(煤)∶50mL(培养基),硝酸与煤氧化比例15g(煤)∶50mL(硝酸),接种量4.0mL(菌液)∶50mL(培养基),培养温度30℃,摇床转速160r/min,培养时间31d,此时溶煤率达到34.45%。进一步通过正交实验优化培养条件,得到最优降解工艺条件为煤浆质量浓度0.50g(煤)∶50mL(培养基),接种量7.0mL(菌液)∶50mL(培养基),培养温度30℃,摇床转速160r/min,培养时间22d。在此条件下,溶煤率达到38.57%。利用元素分析、傅立叶红外光谱、X-射线衍射等手段对原煤、氧化煤和残煤进行了表征。结果表明:煤经硝酸氧化处理后,碳和氢含量减少,含氧量由20.49%(质量分数,下同)增加到27.87%,含氮量由1.68%增加到5.71%,氧化煤的晶核和缩聚程度下降;氧化煤中羧基和氨基的存在,增加了生物酶与氧化煤的作用位点,使煤中大分子结构被降解为低分子质量类物质。紫外-可见光谱和气相色谱-质谱联用分析表明,溶煤产物中含有大量长链脂肪族碳氢化合物、芳烃衍生物和酯类等物质。     

褐煤弱氧化产物的成分分析

利用石油醚、氯仿对褐煤进行分级萃取,将萃余煤进行碱性弱氧化.GC/MS对褐煤和氧化产物的萃取液进行成份分析,并采用面积归一化法确定各成份的相对含量.实验表明:原煤石油醚萃取液中鉴定了46种组分,主要以烃类(80.2%)和酯类(14.3%)为主;萃余氧化煤的石油醚萃取液中鉴定了44种为氧化产物,与原煤组分相比,其中烃类(43.3%)相对含量减少,酯类(18.9%),醇类(15%),芳香烃(6.5%),酚类(6.1%),烯烃(4.6%),酸类(2.2%)相对含量增加.这表明在该氧化条件下可以使分子结构发生变化从而得到其它有机化学品.     

外源菌对不同阶煤的降解及产甲烷气实验研究

为了解外源菌对不同阶煤的降解产气能力,分别以内蒙古胜利煤田褐煤、山西沁水寺河无烟煤为实验对象,开展煤炭生物成气实验。实验结果表明,在外源菌的作用下,高阶煤产甲烷体积分数最高达到8%,产甲烷累计量达到2.6 m L;低阶煤产甲烷体积分数最高达到37%,累计产甲烷量达到12.8 m L。相比于变质程度更高、煤阶更高的无烟煤,煤阶较低的褐煤在外源菌的作用下,可产生更多的甲烷气体,且所产甲烷初始时间提前、产气周期更长。     

煤的微生物降解率与降解液吸光度的关系拟合

为了准确且便捷地得出煤样粒度较细时微生物对煤的降解率,分别采用绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌对光氧化内蒙胜利褐煤进行微生物降解,测得了降解率(η)和降解液在450 nm处吸光度A_(450)(Y)的相关数据,进行线性拟合得到拟合方程,并采用光氧化云南昭通褐煤、光氧化山西浑源褐煤和光氧化内蒙元宝山褐煤对拟合方程进行了验证实验。结果表明,绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌对光氧化内蒙胜利褐煤的η与降解液Y值之间的拟合方程分别为η=0.02466+0.07453Y,R~2=0.98392;η=0.02919+0.06412Y,R~2=0.99075;η=0.02336+0.08945Y,R~2=0.97836。3个拟合方程分别对3种不同光氧化褐煤的降解率预测值与实测值相比,相对误差较小,具有一定的普适性。     

黄孢原毛平革菌的选育及对煤炭转化的实验研究

通过对木质素具有降解能力的黄孢原毛平革菌进行紫外辐射诱变处理,选育出一株具有较强褐煤降解能力的突变体,对义马原褐煤的降解率从31．84％提高到37．6％,硝酸处理义马褐煤的降解率从32．55％提高到51．62％。试验研究还应用了FTIR对煤微生物转化产物进行了测试分析,结果表明其芳香聚合度和分子量有很大程度的降低,官能团含量也发生了变化。     

两种细菌降解内蒙古褐煤过程及液相产物分析

以少动鞘脂单胞菌和红城红球菌对氧化的内蒙古褐煤(氧化煤)进行了降解实验研究.通过测定这两种细菌每天降解氧化煤后离心液相产物的pH值和降解率,发现降解率与pH值有密切的联系,当pH值在8.1~8.2之间,两种细菌均表现出较好的降解效果;当pH值大于8.4时,细菌的生物活性降低,导致氧化煤被降解效率受到抑制.少动鞘脂单胞菌和红城红球菌的最大降解率分别为50.86%和52.86%,说明这两种细菌均能有效降解氧化煤,其中红城红球菌的降解率高于少动鞘脂单胞菌的降解率.通过紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)和气相色谱-质谱联用(GCMS)等方法对降解的液相产物进行分析,结果表明,两种细菌对氧化煤降解的液相产物主要包含酯类和酰胺类物质.     

褐煤与石莼低温共热解产物特性研究

将内蒙褐煤与石莼的混合物在自行设计的低温干馏装置进行低温共热解实验,并探究石莼的添加量对各热解产物的产率、组成及品质的影响。研究结果表明:当石莼的添加量(质量分数)为40%时,焦油产率达到最大值8.35%,相比于褐煤与石莼的理论加权值提高了26.70%。GC-MS检测结果表明共热解焦油中直链脂肪族化合物和酯类化合物含量明显高于褐煤单独热解焦油中相应组分的含量;FTIR检测表明石莼的添加使焦油中的芳香族化合物有向脂肪族化合物转变的趋势,可使煤焦油达到一定程度的轻质化;SEM检测表明石莼的添加使共热解半焦孔隙变多、表面变粗糙,这有利于提高半焦反应活性及扩大半焦的用途。     

两种微生物对山西晋城中高硫煤脱硫最佳工艺条件研究

燃烧含硫煤炭会释放硫氧化物,导致雾霾、酸雨等环境问题,因此,煤中硫的降低或脱除至关重要。选用能够降解多环芳烃的恶臭假单胞菌和能够降解长链烷烃的茫崖诺卡氏菌对含硫量为2.66%的山西晋城中高硫煤进行微生物脱硫,通过单因素实验和正交实验探究了煤样粒度、煤浆质量浓度、脱硫时间、细菌接种量、培养基pH和培养温度对微生物脱除煤中硫的影响。利用红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜对原煤和脱硫后煤样进行了分析表征。结果显示恶臭假单胞菌最佳脱硫条件是：煤样粒度0.075 mm～0.125 mm,煤浆质量浓度0.008 g/mL,培养时间10 d,细菌接种量0.2 mL/mL,培养基pH 6.0、培养温度30℃。茫崖诺卡氏菌的最佳脱硫条件除了培养基pH为7.0与恶臭假单胞菌培养基pH不一样外,其他条件均一致。恶臭假单胞菌和茫崖诺卡氏菌在最佳脱硫条件下的脱硫率分别为38.0%和39.8%,脱硫后煤样中的全硫质量分数分别为1.65%和1.60%,表明经微生物脱硫后煤样含硫量均符合发电用煤S4等级(1.50%t)≤2.00%)。与原煤相比,脱硫后煤样的黄铁矿峰强度有所降低,部...