【摘 要】
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煤的生物产气可实现煤碳资源的高效清洁化利用,近年来受到越来越多研究者们的关注。煤层生物成因气是由多种微生物协同作用的结果,其中硫酸盐还原菌(SRB)在煤的厌氧降解产气中发挥重要作用,但是有关其对褐煤的作用研究报道较少。本文以实验室保存的产甲烷混合菌群作为出发菌源,以云南昭通褐煤作为研究对象,首先对混合菌群中的SRB进行定向分离纯化,然后研究其在褐煤表面的吸附作用,最后比较分析了SRB作用前后褐煤物
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煤的生物产气可实现煤碳资源的高效清洁化利用,近年来受到越来越多研究者们的关注。煤层生物成因气是由多种微生物协同作用的结果,其中硫酸盐还原菌(SRB)在煤的厌氧降解产气中发挥重要作用,但是有关其对褐煤的作用研究报道较少。本文以实验室保存的产甲烷混合菌群作为出发菌源,以云南昭通褐煤作为研究对象,首先对混合菌群中的SRB进行定向分离纯化,然后研究其在褐煤表面的吸附作用,最后比较分析了SRB作用前后褐煤物化性质的变化,得到主要结论如下:(1)产甲烷混合菌群的微生物群落结构分析表明SRB占比接近17%,主要为Desulfurispora(脱硫孢菌,12.38%)、Desulfotomaculum(脱硫肠状菌,2.71%)和Desulfitobacterium(脱亚硫酸菌属,1.80%)。通过定向分离,从混合菌群中驯化分离纯化出一株严格厌氧的SRB菌株ZTS1,菌株在培养过程中可以产生硫化氢气体,在厌氧试管壁上形成黑色的单菌落。通过分子生物学鉴定与脱硫肠状菌属菌株Desulfotomaculum reducens MI-1同源性达到99.94%,所以将其命名为Desulfotomaculum reducens ZTS1。SEM和TEM结果表面ZTS1为杆状菌,大小约为(1-2)μm×0.5μm,有鞭毛结构,细胞膜周边分布有大量电子致密颗粒。(2)研究吸附温度、p H值、吸附时间和细胞量对SRB在褐煤表面的吸附影响,结果表明ZTS1在褐煤表面可进行较好吸附,6 min后接近吸附平衡,最大吸附率达35.4%,最佳吸附条件为:温度35 ~oC,p H 7.0,弱酸性环境有助于ZTS1保持稳定吸附率,但碱性环境中吸附能力会迅速变弱。SEM结果表明ZTS1在褐煤表面吸附较为分散,为简单的单层吸附,主要吸附于具有一定粗糙程度的区域。接触角测定结果表明经ZYS1吸附的褐煤表面亲水性增强。(3)ZTS1处理褐煤过程中溶液体系的p H逐渐降低,最终稳定在5.2左右,而Eh则不断升高。XRD、表明电位、SEM、孔隙率和FT-IR分析结果表明,经ZTS1处理后褐煤中的硫代硫酸钠消失,表面电位会降低,表面粗糙度增加,褐煤内的孔隙结构增多,且以微孔为主。褐煤表面的甲基、亚甲基和缔合的羟基等基团明显增多,游离的羟基明显减少,此外-C-O-键总量保持稳定但在存在形式上如羧、酚、醚、醇和酯发生了改变。本论文有图35幅,表10张,参考文献118篇。
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