氧化亚铁硫杆菌优化培养及其煤炭生物脱硫的界面作用研究
发布时间：2020-12-18 15:13
煤炭是中国的主要能源。随着煤炭资源的日益消耗与机械化采煤程度的提高,高硫、高灰、细粒煤炭含量在原煤中的比例不断提高,细粒煤的燃前脱硫技术成为洁净煤技术的研究重点之一。由于煤炭生物脱硫具有低成本、低能耗、环境友好等优点,因此,开展煤炭生物脱硫相关的基础研究对提高煤的洁净利用和改善生态环境具有重要的经济和社会意义。本文从脱硫微生物氧化亚铁硫杆菌的优化培养研究入手,探讨了电化学方法与生物反应器放大培养模式对细菌细胞代谢亚铁离子的影响;分析了氧化亚铁硫杆菌与单质硫、黄铁矿作用过程中的溶液性质变化,优化了煤炭生物脱硫的工艺参数条件;利用硫的K边X射线近边结构光谱等新型手段,探讨了氧化亚铁硫杆菌与固体基质（单质硫、黄铁矿与煤样）的表面特性;通过分析微生物与煤炭、浸出液及气相的界面作用,提出了氧化亚铁硫杆菌脱除煤中黄铁矿硫的界面生物氧化模型,为煤炭生物脱硫工艺的设计提供了理论支持。具体研究结果包括以下几部分:（1）在摇瓶培养氧化亚铁硫杆菌的过程中,分析了溶液中氢离子与铁离子的变化规律,优化了初始pH值、初始亚铁离子浓度与外加电位等反应条件;利用单因素方差分析方法讨论了细菌接种量、培养温度、初始亚铁离...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
草分枝杆菌细胞壁的化学组成示意图
图 2-7 SO42-的四种振动模式Figure 2-7 Four vibrational modes of sulfate ion-8 显示的是黄色沉淀的 X-射线衍射谱图。利用粉末衍射联合JCPDS-ICDD）提供的各种物质标准粉末衍射资料，并按照对照分析鉴定，确定样品中晶体的物质组成为含有铵根离子Fe3(SO4)2(OH)6）。100200300400500600VVVVVVV VVVVVVVVVVVnteIsntyi(PSC)V-NH4Fe3(SO4)2(OH)6
Howard 等人设计了 45 L 电化学连续培养槽，使培养液中 A.f 长的 6×107个/mL 达到 1.5×109个/mL[99]；李宏煦应用离子交换电化学池，使细菌氧化的 Fe3+在阴极池中还原，克服了 Fe3+对响，使细菌始终在较为适宜的环境中生长[65,100]。理调节细菌生长的电场环境，可以加强 A.f 菌的优化培养。外性介质在电解条件下产生新生氧，O2和作为中间产物的 H2O2代谢[101]；正电位使 Fe3+比 Fe2+稳定，不能保证细菌的能量供给于 Fe3+的电化学还原，保证作为细菌能源基质的 Fe2+的不断供菌的活性，并减少黄铵铁矾沉淀的生成。在初始 pH 为 1.7，初 的培养条件下，实验讨论外加负电位对 A.f 菌生长的影响。 2-14 和 2-15 分别为未加入 A.f 菌和加入 A.f 菌后的培养基循环伏 培养基的循环伏安曲线显示，溶液中的电活性物质在工作电反应，还原峰的电位分别为 0.4 V 和-0.1 V，无氧化反应发生。由于细菌对 Fe2+的氧化利用，循环伏安图中出现两对氧化还原代谢过程中的电化学作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]嗜铁钩端螺旋菌对黄铁矿浸出的影响[J]. 顾帼华,孙小俊,李建华,苏丽君,刘玉林,赵开乐. 中南大学学报(自然科学版). 2010(04)
[2]微生物在矿物表面吸附的研究进展[J]. 贾春云,李培军,魏德洲,张海荣,刘宛. 微生物学通报. 2010(04)
[3]湿法烟气脱硫机理与效率分析[J]. 张静,张育婵,丁朋果. 能源与环境. 2010(01)
[4]硅酸盐细菌煤炭脱硫实验研究[J]. 谢作晃,赵海霞,黄海燕,连宾. 岩石矿物学杂志. 2009(06)
[5]含碱工业废弃物用于固硫实验研究[J]. 刘晓,曲增杰. 科技创新导报. 2009(33)
[6]氧化亚铁硫杆菌抑制黄铁矿可浮性作用机理[J]. 梁海军,魏德洲. 东北大学学报(自然科学版). 2009(10)
[7]半水煤气脱硫系统优化运行总结[J]. 杨艳峰,赵福水,孙志国,李海军. 氮肥技术. 2009(04)
[8]球红假单胞菌用于煤炭生物浸出脱硫的研究[J]. 张明旭,孙剑峰. 选煤技术. 2009(04)
[9]国内外烧结烟气脱硫现状及发展趋势[J]. 李艳青,闫志华,栾雪娜. 莱钢科技. 2009(04)
[10]从动荡与结构变化中认知世界能源市场——《BP世界能源统计2009》解析[J]. 王立敏. 国际石油经济. 2009(07)
博士论文
[1]典型嗜酸硫氧化菌作用下元素硫的形态及其转化的研究[D]. 何环.中南大学 2009
[2]三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究[D]. 周吉奎.中南大学 2004
[3]硫化矿细菌浸出过程的电化学机理及工艺研究[D]. 李宏煦.中南大学 2001
本文编号：2924212
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
草分枝杆菌细胞壁的化学组成示意图
图 2-7 SO42-的四种振动模式Figure 2-7 Four vibrational modes of sulfate ion-8 显示的是黄色沉淀的 X-射线衍射谱图。利用粉末衍射联合JCPDS-ICDD）提供的各种物质标准粉末衍射资料，并按照对照分析鉴定，确定样品中晶体的物质组成为含有铵根离子Fe3(SO4)2(OH)6）。100200300400500600VVVVVVV VVVVVVVVVVVnteIsntyi(PSC)V-NH4Fe3(SO4)2(OH)6
Howard 等人设计了 45 L 电化学连续培养槽，使培养液中 A.f 长的 6×107个/mL 达到 1.5×109个/mL[99]；李宏煦应用离子交换电化学池，使细菌氧化的 Fe3+在阴极池中还原，克服了 Fe3+对响，使细菌始终在较为适宜的环境中生长[65,100]。理调节细菌生长的电场环境，可以加强 A.f 菌的优化培养。外性介质在电解条件下产生新生氧，O2和作为中间产物的 H2O2代谢[101]；正电位使 Fe3+比 Fe2+稳定，不能保证细菌的能量供给于 Fe3+的电化学还原，保证作为细菌能源基质的 Fe2+的不断供菌的活性，并减少黄铵铁矾沉淀的生成。在初始 pH 为 1.7，初 的培养条件下，实验讨论外加负电位对 A.f 菌生长的影响。 2-14 和 2-15 分别为未加入 A.f 菌和加入 A.f 菌后的培养基循环伏 培养基的循环伏安曲线显示，溶液中的电活性物质在工作电反应，还原峰的电位分别为 0.4 V 和-0.1 V，无氧化反应发生。由于细菌对 Fe2+的氧化利用，循环伏安图中出现两对氧化还原代谢过程中的电化学作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]嗜铁钩端螺旋菌对黄铁矿浸出的影响[J]. 顾帼华,孙小俊,李建华,苏丽君,刘玉林,赵开乐. 中南大学学报(自然科学版). 2010(04)
[2]微生物在矿物表面吸附的研究进展[J]. 贾春云,李培军,魏德洲,张海荣,刘宛. 微生物学通报. 2010(04)
[3]湿法烟气脱硫机理与效率分析[J]. 张静,张育婵,丁朋果. 能源与环境. 2010(01)
[4]硅酸盐细菌煤炭脱硫实验研究[J]. 谢作晃,赵海霞,黄海燕,连宾. 岩石矿物学杂志. 2009(06)
[5]含碱工业废弃物用于固硫实验研究[J]. 刘晓,曲增杰. 科技创新导报. 2009(33)
[6]氧化亚铁硫杆菌抑制黄铁矿可浮性作用机理[J]. 梁海军,魏德洲. 东北大学学报(自然科学版). 2009(10)
[7]半水煤气脱硫系统优化运行总结[J]. 杨艳峰,赵福水,孙志国,李海军. 氮肥技术. 2009(04)
[8]球红假单胞菌用于煤炭生物浸出脱硫的研究[J]. 张明旭,孙剑峰. 选煤技术. 2009(04)
[9]国内外烧结烟气脱硫现状及发展趋势[J]. 李艳青,闫志华,栾雪娜. 莱钢科技. 2009(04)
[10]从动荡与结构变化中认知世界能源市场——《BP世界能源统计2009》解析[J]. 王立敏. 国际石油经济. 2009(07)
博士论文
[1]典型嗜酸硫氧化菌作用下元素硫的形态及其转化的研究[D]. 何环.中南大学 2009
[2]三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究[D]. 周吉奎.中南大学 2004
[3]硫化矿细菌浸出过程的电化学机理及工艺研究[D]. 李宏煦.中南大学 2001
本文编号：2924212
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