二氧化氯作为煤储层压裂液破胶剂的可行性实验研究

针对煤层温度低、高黏压裂液无法及时破胶返排的难题,探讨二氧化氯作为压裂液破胶剂的可行性及其对煤层气开采的影响。实验选择清洁压裂液、交联冻胶压裂液和二氧化氯溶液对不同煤阶煤样进行处理,对处理后煤样再分别进行光学显微镜、等温吸附和压汞等测试。结果表明:残留的压裂液会对煤层造成污染伤害,二氧化氯不但具有良好的低温破胶作用,同时还可以提高大孔和中孔的孔容比,使得孔隙连通性得到改善,进而提高储层渗透率;经二氧化氯处理后煤样的朗格缪尔体积显著降低,表明了煤的亲甲烷能力显著降低,从而使得煤层气临界解吸压力、含气饱和度与采收率均得到不同程度的提高。研究表明二氧化氯可以作为煤储层压裂液的破胶剂。     

煤体结构全程演变过程中渗透特性试验研究及意义

在引入地质强度指标(GSI)实现煤体结构定量表征的基础上,通过平行煤样在应力应变不同阶段的结构特征、声发射和渗透率等参数的观测和拼接,得到煤体结构全程演变过程中渗透特性变化趋势。结果表明:煤体结构(GSI)改善阶段,煤样由压密向弹性变形过渡,声发射强度由弱变强,孔裂隙逐渐闭合导致渗透率降低;煤体结构(GSI)脆性破坏阶段,煤样发生屈服和破裂,声发射强度逐渐增强,随着裂缝充分扩展,渗透率增加滞后并达到最大值;煤体结构(GSI)塑性降低阶段,先期形成裂隙的凹凸部分被剪切和磨蚀,连通性变差,煤样逐渐粉末化,声发射计数明显增加但强度较小,随着应变增加,应力曲线缓慢上翘,达到重新压实效果,渗透率急剧下降。     

不同厌氧发酵工艺对煤制氢的影响

以沙曲矿焦煤为发酵底物,以同矿区矿井水中的菌种及实验室保存的白腐菌为投加菌种,研究在35℃,初始pH为6.5,无光照和厌氧条件下不同发酵工艺对煤发酵制氢的影响.结果表明,在所设条件下,H2的体积分数最高可达73.7%,产率可达23.56mL/g;未添加白腐菌液样品的H2产率是添加了白腐菌液样品的1.5～6倍;其他条件相同,提前4d富集矿井水中的发酵产氢菌可以将H2产量从0.44mL提高到466.34mL;在富集矿井水中发酵产氢菌时添加EDTA二钠要比富集完之后再补加的H2产率高2～10倍.可见煤通过微生物作用完全可以制取更加洁净的能源——氢.     

煤中显微组分对生物甲烷代谢的控制效应

煤的生物产气过程受诸多因素的影响,为探讨煤自身显微组分对生物甲烷生成的控制效应,采集了河南义马千秋煤矿的长焰煤和山西大同泉岭煤矿的气煤,通过人工手选法以及浮沉分离法对两种煤样进行了显微组分富集和分离,利用从矿井水中提取的本源菌群与相应的显微组分进行生物甲烷代谢模拟实验,以产气总量、CH4生成量、CH4浓度及反应液p H值变化等指标来评价产气效果。实验结果表明:1镜质组富集煤样生物产气总量、CH4生成量、CH4浓度和反应液p H值变化幅度最高,而惰质组富集煤样最少,原煤则居中;2不同显微组分开始大量产气时间在18~30 d,产气高峰在20~35 d,镜质组产气高峰滞后于原煤和惰质组;3煤样H/C原子比与生物产气效果具有一致性,同煤阶镜质组以及富氢、高H/C原子比煤种具有较高的生物甲烷产气潜力。该研究成果可为我国煤层生物产气先导试验区块优选提供理论指导。     

煤发酵联产氢气-甲烷过程液相产物变化及其机制

以煤为原料进行氢气-甲烷联产是一种具有探索性的生物发酵工艺,研究该工艺发酵过程液相产物变化和机理可实现对煤中高附加值液态产物的利用与产气效率的提高,并进一步丰富煤生物产气理论。以义马千秋矿长焰煤为研究对象,义马煤层矿井水为菌种来源,在适宜环境条件下开展联产模拟实验,并运用气相色谱法,气质联用法等对联产过程中的气体组分、中间液相产物等进行检测分析,以揭示其液相产物变化特征及其机制。结果表明:①H_2和CH_4高峰期产量分别为66.29μmol/g(第3天)和55.78μmol/g(第16天),分别占H_2与CH_4总产气量的25.78%和25.47%,反应结束后产氢、产甲烷的底物转化率分别为2.4%和4.9%;②产氢阶段的pH呈现出先增加后降低又增加的趋势,COD在反应周期内逐渐升高,在第6天时出现最大值857.82 mg/L,而OD_(600)在第4天达到最大值0.52。产甲烷阶段的COD变化趋势明显,在第15天时达到最大值873.73 mg/L,pH,OD_(600)则维持在一个相对较为稳定的范围内。pH,COD与OD_(600)的变化过程与关键有机中间液相产物的变化特征一致,液相产物的生成、降解直接地影响了pH,COD与OD_(600)的变化趋势;③产氢阶段和产甲烷阶段均有挥发性脂肪酸、直链、支链烷烃、烯烃、含氮、含氧有机物及吡嗪、嘧啶类杂环化合物积累,产氢结束后的直链烷烃、支链烷烃含量较低,分别是67.05μg/mL和21.16μg/mL,且残留有大量的丁酸、丙酸等挥发性脂肪酸(332.63μg/mL),经产氢预处理之后的煤样为产甲烷过程提供了更多的有效可利用体,且产甲烷过程在液相产物中检测到更多的直链(最高为216.63μg/mL)、支链烷烃(最高为112.28μg/mL)、含氧(最高为110.49μg/mL)、含氮大分子有机物(最高为108.65μg/mL)及环烷烃、腈类、腙类、4-甲基芴等新生有机物。联产过程的液相产物变化特征进一步反映了煤发酵联产氢气-甲烷的优越性,有可能提高煤的总体能源利用率并优化产气过程。     

恩村井田煤层气垂直井产能地质主控因素分析

查明煤层气垂直井产能的地质主控因素是较准确产能预测、资源评价的基础。根据恩村井田勘探、试井、压裂、排采阶段的资料,对煤层气开发区块内煤储层原始渗透率、含气性、水平最小与最大主应力、煤层气井平均日产水量等进行了系统分析;利用模拟软件模拟比较了在其它地质参数不变的情况下,仅改变某一参数引起的产能差异。结果表明:在产水量相对较小的地区,水平最小主应力、原始渗透率的大小对产能影响最大;产水量相对较大地区,原始储层渗透率、排液对产能影响最大,而其他参数对产能的影响不大。目前恩村区块煤层气垂直井排采的结果充分说明上述结论的正确性。     

马铃薯淀粉废水蛋白的功能特性

以碱提酸沉法制备的马铃薯淀粉废水蛋白为原料,分别考察了pH值、NaCl浓度和温度对蛋白功能特性（溶解性、持水能力、乳化性及乳化稳定性、起泡性及泡沫稳定性）的影响。结果表明,pH值、NaCl浓度和温度对蛋白的功能特性产生不同程度的影响。在等电点（pH 4.0）时,马铃薯蛋白表现出最低的溶解性、持水性、乳化性、乳化稳定性及起泡性,而泡沫稳定性最好。在较低NaCl浓度（＜0.2 mol/L）时,蛋白溶解性、持水能力、乳化性和乳化稳定性随NaCl浓度的增加而提高,而高浓度的NaCl（＞0.2 mol/L）对上述性质具有抑制作用;蛋白的起泡性和泡沫稳定性在NaCl浓度为0.4 mol/L时具有最大值。在4～80 ℃范围内,蛋白质的各项功能性质随温度的升高均呈现先增加后降低的趋势,且溶解性、持水性、乳化稳定性、起泡性及泡沫稳定性在40 ℃时最佳,乳化性在60 ℃最佳。     

货架期冷藏过程中鳝鱼肉理化指标及蛋白质变化规律

本研究目的是探讨鳝鱼货架期冷藏过程中品质变化规律及原因。首先测定了鳝鱼肌肉的挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）含量、K值和硫代巴比妥酸反应产物（thiobarbituric acid reactive substances,TBARS） 值等指标,明确在冷藏条件下货架期为4 d。冷藏货架期内鳝鱼肉的pH值、色泽和持水率等理化指标测定结果显 示,随着贮藏时间的延长,pH值呈先下降后上升的趋势,肉色由鲜红变为褐红色,持水力逐渐下降。三氯乙酸- 可溶性氮含量和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE）的结果表明,货架期内随着冷藏时间的延长,肌球蛋白和肌动蛋白质逐渐发生降解。价键分析表明, 冷藏货架期内离子键和氢键总体呈下降趋势,二硫键和疏水作用含量呈现逐渐增加的趋势。红外光谱分析表明,冷 藏货架期内,酰胺A带吸收峰总体向高波数移动,这与氢键变化趋势一致。酰胺Ｉ带曲线拟合结果表明,冷藏前期 主要是β-组分间的相互转化,后期则由β-组分向α-螺旋和无规卷曲转化,蛋白无序程度增加。结合红外光谱和价键 分析表明氢键和离子键可能是冷藏初期维系鳝鱼蛋白二级结构的主要作用力,二者的破坏导致蛋白构象改变。     

超声预处理时间对金枪鱼皮酶解过程ACE抑制肽释放的影响

以水解度、ACE抑制率为指标,并通过电泳、HPLC、红外光谱(FTIR)、热稳定性分析(DSC)研究不同超声预处理时间对金枪鱼皮酶解过程ACE抑制肽释放的影响。结果表明,酶解5 min后,超声预处理组酶解液的水解度与未处理组呈现显著性差异(p<0.05),并且ACE抑制率均高于未处理组,说明超声预处理可改变金枪鱼皮胶原酶解模式,加快短时酶解过程中ACE抑制肽的快速释放。电泳和HPLC分析表明,随着酶解过程的进行,10 kDa以下小分子组分含量呈现往复增减变化,超声预处理会加速该过程进行,从而提高其释放效率。FTIR和DSC分析可知,超声处理会破坏鱼皮胶原蛋白内部氢键的平衡,使其三螺旋结构松散,更多酶切位点暴露,说明超声处理能促进短时酶解过程ACE抑制肽的快速释放。     

煤层气生物工程研究进展

煤层气生物工程是将营养液或经过驯化、改良的菌种注入地下煤层或通过地面发酵产气的方式,把煤的部分有机组分转化为甲烷,实现微生物强化煤层气产出的一种特殊发酵工程。该工程作为多学科交叉的新兴边缘学科,涉及到能源、环境和新材料三大领域,具有多重效益,越来越受到关注,详细总结了国内外煤层气生物工程10余年的发展历程,首先从煤层(水)的生物多样性、厌氧发酵系统产气机制和控制因素等方面系统分析了煤层气生物工程的微生物学基础;以研究厌氧发酵系统中气固液菌为核心,整合其他学科的研究方法,初步形成了煤层气生物工程自身的研究方法,最后提出了煤层气生物工程的实施方案及发展趋势。生物多样性为煤层生物甲烷的生成提供了菌种来源,根据发酵系统中气固液菌的变化规律将发酵过程区分为4个阶段,系统中的底物和环境因子控制了微生物群落结构,影响了生物甲烷的产量,甲烷的成因区分为乙酸营养型、氢营养型、甲基营养型3种,这一认识初步构成了煤层气生物工程的理论基础。分子生物学、地球化学与煤化学等的结合为该学科的发展提供了方法支撑。地面发酵池产气工程除了获取生物甲烷这一洁净能源外,还可以与褐煤提质、高硫煤微生物脱硫和新材料合成相结合,使得经济效益最大化;地下煤层气生物工程以其增气、增解、增透作用可大幅度提升煤层气井的产量,并获取液相有机物,同时可以实现二氧化碳的甲烷化,二氧化碳矿化对采空区可起到固化作用,减排效果显著。煤层气生物工程以其理论性、方法性和实用性正在成为一个全新的领域,将有力推进中国煤层气大规模商业化开发进程。