风化煤的微生物液化工艺研究

发布时间：2020-05-15 05:56

【摘要】：煤炭在我国的能源构成中占据很大的比例,其中低阶煤资源的储量尤为丰富,如何充分高效地利用这一资源是值得研究者们深入研究的课题。煤的微生物液化是指利用微生物如细菌、真菌和放线菌等的作用,来实现煤的溶解、降解和液化等,获得产物用于生产化学品或燃料。它有着能耗低、条件温和、设备简单、产物的附加值高等优点。低阶煤因其变质程度低、活性官能团含量高以及侧链和桥键较多的特点,很容易被微生物所利用,转化为水溶性腐植酸类的物质,进而实现低阶煤的资源化利用。本论文采用了风化煤和经(NH_4)_2HPO_4预处理的风化煤为原料,黄孢原毛平革菌、杂色云芝、土曲霉和草酸青霉为实验菌种,选用固体平板和液体摇床振荡培养的液化方法,探究了四株实验菌对(NH_4)_2HPO_4预处理风化煤和未经预处理风化煤的液化作用。得到的主要结论如下:(1)将灭过菌的风化煤均匀撒在培养好的微生物固体平板上,得出四株菌都能将(NH_4)_2HPO_4预处理风化煤液化为亮黑色液珠,对原风化煤液化作用不明显,固体平板上液化风化煤能力大小为:草酸青霉土曲霉杂色云芝黄孢原毛平革菌。(2)选择液体摇床振荡培养的方式,考察培养时间、接菌量和培养液初始pH值对四株实验菌液化风化煤效果的影响,得出随培养时间的增加,四株菌对风化煤的液化率先增加后趋于平缓,产物的腐植酸含量的变化也如此;随接菌量的增加,液化率和液化产物中的腐植酸含量先增加后略下降,但变化幅度不大;培养液初始pH值越高,产物的腐植酸含量也升高,但初始pH为碱性时,有一部分液化率可能是加入强碱的原因。液化效果最好的为杂色云芝,对(NH_4)_2HPO_4预处理风化煤在温度为30℃,转速为130rpm,接菌量为3孔,初始pH为9时,液化率可达到50.52%。产物中总腐植酸和水溶性腐植酸含量为46.92%和36.20%。(3)选择固体平板和液体摇床振荡培养两种方式,研究混菌对(NH_4)_2HPO_4预处理风化煤的液化作用,得出的结论为:在固体平板上,四株菌混合液化风化煤的液化效果最好;液体培养时,黄孢原毛平革菌和杂色云芝混合液化风化煤在温度为30℃,转速为130rpm,接菌量为5孔条件下培养12d时液化率最高,为21.71%,产物中总腐植酸和水溶性腐植酸含量为37.85%和31.24%。(4)用FTIR和XRD对原风化煤、(NH_4)_2HPO_4预处理风化煤和液化产物进行了测试分析,结果表明风化煤经过(NH_4)_2HPO_4预处理后芳香烃类结构有所减少;微生物对煤中大分子结构有一定的降解作用,液化产物中有腐植酸类物质生成。本论文选用国内外研究较少的风化煤为原料,实验菌种除了白腐真菌中研究较广泛的黄孢原毛平革菌和杂色云芝外,还选择了鲜有研究的土曲霉和草酸青霉,进行液化风化煤得到腐植酸的工艺研究。这对今后腐植酸微生物肥的研究具有一定的指导作用。也为液化风化煤高效菌和菌煤匹配等方面的研究提供了一些实践参考。
【图文】：

示意图,价键,原煤,风化煤

1 绪论1.3 微生物液化煤实验研究的可行性分析微生物降解液化风化煤的可行性是研究风化煤降解的前提。由于煤结构的复杂性，人们根据对煤的结构参数的分析推断，建立结构模型来研究其结构，煤的结构模型表示的是煤平均的物理结构、化学结构和综合结构。煤的芳香性、芳香层大小、不同结构单元键合类型和作用方式、杂原子以及侧链官能团特征综合表现为煤的化学结构。目前，不同的研究者由于对煤研究背景的不同，提出了一系列的结构模型，图 1.1 是比较常见的原煤结构和价键的示意图[16]，图 1.2是不同阶煤的部分结构。

示意图,代表性,风化煤,液化煤

1 绪论1.3 微生物液化煤实验研究的可行性分析微生物降解液化风化煤的可行性是研究风化煤降解的前提。由于煤结构的复杂性，，人们根据对煤的结构参数的分析推断，建立结构模型来研究其结构，煤的结构模型表示的是煤平均的物理结构、化学结构和综合结构。煤的芳香性、芳香层大小、不同结构单元键合类型和作用方式、杂原子以及侧链官能团特征综合表现为煤的化学结构。目前，不同的研究者由于对煤研究背景的不同，提出了一系列的结构模型，图 1.1 是比较常见的原煤结构和价键的示意图[16]，图 1.2是不同阶煤的部分结构。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ529

【参考文献】