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...     

脱硫菌磁化培育及生物浸出脱除煤中黄铁矿硫的研究

将磁化技术用于煤炭脱硫菌种的培育，研究了磁化培育下的中国煤系与非煤系氧化亚铁硫杆菌对煤中黄铁矿硫的脱除效果。研究表明，磁化环境对矿质化学营养脱硫菌氧化亚铁硫杆菌的生长具有促进作用，一定磁化培育条件下的煤系氧化亚铁硫杆菌对小于0．075mm的煤样浸出24d的最大脱硫率（86．16％）高于非煤系氧化亚铁硫杆菌的最大脱硫率（82．56％），磁化培育下的煤系氧化亚铁硫杆菌具有更好的脱除煤中黄铁矿硫的效果。     

氧化硫硫杆菌氮代谢及其对煤炭脱硫影响的研究

研究了一株氧化硫硫杆菌的氮代谢。此菌生长代谢过程中能够很好的以铵盐作为氮源,驯化后也能很好的以尿素为氮源。且驯化后能以Fe~(2 )为能源,驯化后在尿素浓度为0.04g/L,Fe~(2 )浓度为0.04～0.10mol/L时其生长最快代谢最旺盛。接种在此条件下培养的细菌对煤中的黄铁矿硫的脱出率可达51%。     

优选菌株对神府煤的生物转化方式研究

采用从神府煤洗煤水中提取的三种菌株(XK-a,XK-b,XK-c),采用异步驯化法,以风化煤为唯一碳源的无机盐固体培养基对微生物进行驯化,采用细胞液液态转化方式对光氧化6 h神府煤进行转化。结果表明,经过驯化后微生物对神府煤的转化率明显提高,XK-c是驯化后变异程度最高的动态培养转化14 d,无机培养基转化效果最好。经微生物转化后的原煤与原煤的光谱特征非常相似,但经微生物转化后,原煤的醚键振动吸收强度明显下降,羟基振动强度增强。     

着色硫细菌在焦炉煤气-水系统及水煤浆中的脱硫研究

将着色硫细菌置于焦炉煤气-水系统与水煤浆中进行了培养，研究了其脱硫作用。着色硫细菌在焦炉煤气-水系统和水煤浆中生长良好，倍增时间为80.6h。在焦炉煤气-水系统及水煤浆中均具有脱硫作用，脱硫过程中煤粒度起重要作用，在0.074mm煤浆中脱硫率可以达到53.2%。     

驯化氧化亚铁硫杆菌从镍黄铁矿中浸出镍

采用氧化亚铁硫杆菌从镍黄铁矿中浸出镍. 发现使用驯化菌比使用非驯化菌浸出效果好得多. 驯化菌种和非驯化菌种早期生长环境的不同是造成这种情况的主要原因. 比较了可能影响非驯化菌在矿浆中生长情况的3个因素：Ni, Cu金属离子的影响、硫的影响、矿物颗粒剪切力,结果表明矿物颗粒剪切力的影响是最主要的因素.     

煤中黄铁矿的电化学脱硫及动力学研究

为了降低煤的脱硫费用和提高脱硫效率，以硫酸为介质，以硫酸锰为脱硫催化剂，在以石墨为电极的无隔膜电解池中研究了煤的电化学催化脱硫。研究表明，在特定的电解电位下，煤中无机硫脱硫率随着锰离子的浓度增加，煤浆浓度的降低和电解温度的提高而提高。进而对这些数据进行了动力学分析。结果表明：煤中黄铁矿脱硫速率与煤中活性黄铁矿（易接近）和惰性黄铁矿（难接近）及脱硫反应有关，脱硫模型符合Langmuir-Hinshelwood近似，脱硫表观活化能为10.44kJ/mol。     

酸性条件下电解脱硫对煤质的影响

为研究HCl电解质体系中电化学脱硫对煤质的影响,利用扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等分析方法对原煤和脱硫后煤样进行成分分析,研究煤中矿物化学成分、矿物元素含量、黄铁矿分布形态、煤表面官能团变化等。结果表明,在电解质为HCl,电流密度0.044 A/cm2,煤浆质量浓度0.02 g/m L,电解质浓度0.75 mol/L,煤粒度小于0.5 mm的条件下,电化学脱硫法可有效脱除煤中硫,全硫脱除率为76.32%,其中有机硫、无机硫脱除率分别为62.32%和82.80%,基本实现无机硫和有机硫的同步脱除;煤中灰分较脱硫前降低了9.38%,精煤发热量增加了0.70 MJ/kg,表明电化学脱硫法基本不破坏煤的原有结构,有助于改善煤质。     

煤的电化学脱硫机理研究

本文在研究煤的电化学脱硫基础上 ,利用 X-射线衍射和红外光谱等现代测试手段研究了煤中无机硫和煤系黄铁矿硫的电化学脱硫机理。研究表明煤中无机硫和煤系黄铁矿硫的脱硫机理有相似之处。首先在电极表面产生活性氧或高价离子 ,活性氧氧化煤或煤系黄铁矿中无机硫为单质硫或硫酸盐硫。其中煤中硫氧化为硫酸盐硫 ,煤系黄铁矿硫氧化为硫或硫酸盐硫。     

表面活性剂对微生物脱除柴油中有机硫的影响

采用假单胞菌(Pseudomonas delafieldii)菌株R-8和红色红球菌(Rhodococcus erythropolis)菌株N1-36研究了加氢精制柴油脱硫工艺，两株菌脱除柴油中有机硫的活性相近. 添加表面活性剂能提高菌株对柴油的脱硫率；当Tween80存在、搅拌转速为250 r/min时，菌株R-8最高可脱除硫含量<300 mg/L的柴油中72%的有机硫；但当硫含量超过1000 mg/L时，微生物脱硫率极低.     

海藻酸钠-聚乙烯醇共固定化细胞脱除燃料油中的有机硫

从孤岛油田油浸土壤中筛选得到能降解二苯并噻吩(DBT)的红平红球菌DS-3, 对其进行了固定化研究.选取海藻酸钠(SA〖DK〗)-聚乙烯醇(PVA)为包埋固定化载体, 以1 mmol·L^-1二甲基亚砜培养菌体, 固定化最佳操作条件为4℃交联, 8%PVA和2%SA混合, 细胞在胶液中的浓度为0.1 g·ml^-1, 氯化钙含量为2%,此时固定化细胞不但具有良好的脱硫性能, 而且脱硫重复性好, 其寿命可以达到250 h以上.固定化细胞在3次循环后能使模拟柴油中的DBT含量从0.5 mmol·L^-1降至0.011 mmol·L^-1, 总脱硫率达到93％, 平均脱硫效率约为0.225 mg DBT· (g DCW)^-1·h^-1.同样条件下能将精制柴油的硫含量由340 mg·L^-1降到42 mg·L^-1, 总脱硫率为87.64%.DS-3能利用醇类、饱和的C₈～C₁₅脂肪烃, 但不能利用环烷烃、芳香烃、小于C₈或大于C₁₅的脂肪烃, DS-3优先利用碳源的顺序是乙醇、葡萄糖和烷烃.脱硫前后的精制柴油经GC-FID分析证实, 固定化细胞对C—S键具特异性, 不降低柴油的热值.     

煤中硫被生物电化学协同脱出机理研究

为了研究煤炭生物脱硫的机制,采用正交试验设计和生物、电化学、化学、物理等处理和分析方法,选取氧化亚铁硫杆菌驯化菌种对煤炭进行生物电化学脱硫研究。结果表明,生物电化学协同脱煤中硫氧化还原作用明显;氧化亚铁硫杆菌最高脱硫率可达76.2%,脱硫过程Fe2+浓度降低,Fe3+浓度缓慢上升,细菌表现生长周期规律;电化学调控生物脱硫提供了动力学规律和数据采集区间,细菌电化学脱硫微观机制为外电场循环激励、溶解氧、细菌催化、Fe3+的协同作用。     

电化学法强化高硫煤浮选脱硫试验研究

研究了电解还原法和金属腐蚀电偶法对煤和黄铁矿表面改性的机理。应用红外光谱和X射线衍射分析可知，煤和煤系黄铁矿经不同电化学法预处理后，表面性能向相反的方向改性，有利于两者的浮选分离。在一定的电化学条件，黄铁矿表面生成亲水性的物质，可浮性降低，煤表面的含氧官能团减少，疏水性增强。大量研究结果表明；电化学强化高硫煤浮选脱硫方法能有效脱除精煤中的硫分，提高产品质量。     

Prospects for biodesulfurization of coal: mechanisms and related process designs

Recent developments in microbiological desulfurization of coal are reviewed. Microbiological removal of organic sulfur from coal remains to be proven conclusively, but is under active study for petroleum biodesulfurization. Microbiological removal of pyritic sulfur from coal is well established in the laboratory and recent efforts have been aimed at scale-up designs and process considerations. Microbiological depyritization may be as inexpensive as other forms of advanced coal desulfurization but it has not been tested on a large scale. Processes based on ‘indirect’ bioleaching of pyrite from coal may also have applications. Other forms of sulfur in coal, such as elemental sulfur, are usually quantitatively insignificant, but nonetheless can be removed microbiologically. Thermophilic bacteria remove pyritic sulfur from coal at faster rates than mesophilic bacteria, in part due to faster abiotic rates of pyrite oxidation at elevated temperatures. Future work in biological desulfurization of coal should include studies on treatment of waste coal or refuse material.     

Two phase mathematical model for a bio-trickling reactor for the production of ultra low sulfur diesel (ULSD) from deeply hydrodesulfurized diesel

A trickle bed reactor (TBR) having a diameter of 0.066 m and a height of 0.6 m has been used for the bio-desulfurization of hydrotreated diesel fraction having sulfur concentration in the range of 200–540 ppm. Rhodococcus sp. (NCIM 2891, Pune) has been used to degrade the residual organo-sulfur compounds present in deeply hydrodesulfurized diesel. The microorganisms have been immobilized on the packing material prior to desulfurization within the trickle bed reactor. The volumetric flow rate and hence, the substrate loading rate have been used as the parameters. Sulfur reduction within the range of 84–95% has been achieved. To avoid the excess accumulation of the biomass within the reactor, backwashing technique is incorporated. For such desulfurization, batch studies have been conducted in Erlenmeyer flasks maintaining the concentration of diesel in the range of 0–100% in a diesel supplemented sulfur-free aqueous medium. The concentration of biomass with time has been monitored using dry cell weight method. The concentration of sulfur has been determined by “trace sulfur in petroleum distillate by nickel reduction” (UOP 357-80) method. From the growth curve, it is observed that the system follows uninhibited Monod type model within the range of substrate studied. A systematic and programmed investigation has been carried out to determine the growth kinetic parameters, namely maximum specific growth rate, saturation constant K_s and yield coefficient Y_X/S. A deterministic mathematical model for the TBR has been developed using judicious assumptions to predict its performance characteristics.     

CO2辅助好氧菌煤炭脱硫工艺的实验

生物脱硫技术具有环境和过程友好等特点,在煤炭脱硫领域具有重要的应用开发前景。本文主要研究了嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）和嗜酸氧化硫硫杆菌（Acidithiobacillus thiooxidans）混合菌群对高硫煤生物的脱硫工艺,分别考察了空气氧化环境、CO₂辅助气氛下的脱硫效果。实验结果表明,A. ferrooxidans和A. thiooxidans混合菌群在空气氧化环境下具有良好的脱硫能力,两种嗜酸好氧菌表现出一定的协同作用,无机硫脱除率可达70%;而CO₂辅助能够显著提高有氧条件下菌群的脱硫效率,无机硫脱除率可达90%以上。通过扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱技术（XPS）等表征手段对脱硫后的煤炭结构变化和发酵脱硫机制进行研究,引入的CO₂一方面为两种好氧菌在发酵条件下提供碳源,促使菌群快速生长增殖;另一方面部分CO₂溶于水使发酵溶液中碳酸根离子浓度发生改变,实现降低发酵脱硫产物黄钾铁矾在煤粒表面的沉积密度,促进生物脱硫过程的进行。     

煤浆法烟气脱硫过程中二硫化铁浸出的研究

煤浆洗涤法烟气脱硫基于液相催化氧化原理.实验通过分析含SO2烟气与煤浆中二硫化铁作用后浆液中铁离子浓度及pH的变化,重点探讨了浆液量、煤样粒径等对煤中二硫化铁浸出量的影响规律.实验结果表明,煤浆上清液中的铁离子浓度随反应进行而增加;在反应进行约60 min后,铁离子析出速率相对较快.故此法在脱除烟气中二氧化硫的同时也可降低煤中黄铁矿硫含量.随脱硫过程的进行,pH值逐渐下降,在反应最初30 min内下降较快,随后下降幅度减小.     

Microbial desulfurization of coal by Thiobacillus ferrooxidans and thermophilic archaea

Several different microorganisms have been suggested for coal desulfurization. In the present investigation, the thermophilic archaea Acidianus brierleyi (DSM 1651), Sulfolobus acidocaldarius (DSM 639) and Sulfolobus solfataricus (DSM 1616) were compared with the mesophilic bacterium Thiobacillus ferrooxidans (DSM 583) concerning their capability of removing sulfur from coal. The desulfurization rate as well as the amount of sulfur removed by the microorganisms was studied.

Two of the investigated microorganisms, Thiobacillus ferrooxidans and Acidianus brierleyi, were capable of oxidizing pure pyrite as well as oxidizing sulfur in coal. A kinetic analysis was performed assuming first order reactions. The rate constant for oxidation of pure pyrite by A. brierleyi was observed to be higher than for T. ferrooxidans. The values of the rate constants for sulfur removal from coal were comparable for the two microorganisms, but were higher than for oxidation of pure pyrite.