微生物降解宝鸡麟游长焰煤的实验研究

煤炭是我国能源与化工原料的支柱来源,如何合理高效利用大量低阶煤资源是一个值得深入研究的课题。煤炭的生物转化是指在微生物作用下发生的煤炭大分子解聚的化学反应。因为这一技术具有易操作、成本低、能耗小、环境友好、降解产物附加值高等特点,自20世纪八十年代以来,越来越多的国内外研究者投身于煤的微生物转化技术研究。本文选择了四种真菌(黄孢原毛平革菌、云芝菌、裂褶菌、白腐菌)与四种细菌(多粘类芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌)为实验菌种。考察这八种微生物降解宝鸡麟游长焰煤的能力,结果显示真菌中黄孢原毛平革菌的降解效率最高可达27.45%,细菌中多粘类芽孢杆菌降解效率达到69.97%,可以看出对于相同的煤样,多粘类芽孢杆菌具有突出的降解能力。考察煤样氧化程度、实验时间、菌液用量、煤样粒径等因素对黄孢原毛平革菌与多粘类芽孢杆菌降解煤效率的影响。实验发现煤样氧化程度越高降解效率越高;随着时间的增加,微生物的降解效率先逐渐增加并慢慢趋于平稳,菌液用量亦是如此;而煤样粒度对真菌的降解效率并没有明显的影响,对于细菌来说粒径越小降解效率越高。采用响应面实验优化多粘类芽孢杆菌降解煤的实验条件,考察煤样氧化程度、实验时间、菌液用量等因素的交互作用对降解煤效率的影响,获得最佳的实验条件与预期的最佳降解率,通过验证得出在最佳实验条件下的降解率符合模型预期值。采用工业分析、元素分析、紫外光谱分析、红外光谱分析、热重分析、气质联用分析、液质联用分析等多种现代分析测试技术,对原煤,氧化煤、降解后的残煤、降解煤的液体产物进行分析。分析结果表明,麟游长焰煤的各元素含量及工业分析结果在降解前后发生了较大程度的改变,热性质发生了变化;降解液体产物中所含有的物质主要有烷烃、烯烃类,羧酸类、酯类、酮类的含氧以及含氮和硫的杂原子化合物,且在多数杂原子化合物中都含有苯环结构;液体降解产物的分子碎片或离子碎片的质荷比多分布在300-800左右,产物中可能存在的物质的相对分子量要远远小于煤炭大分子的相对分子量,说明微生物对煤样产生作用,有一部分煤样中的大分子被降解成分子量较小的物质。