煤炭生物脫硫技術(shù)

科學(xué)VAlley mm煤炭生物脫硫技術(shù)王麗麗(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院四川成都61006)[摘要]微生物脫硫技術(shù)在煤炭加工及環(huán)境保護方面顯示出潛在的優(yōu)勢，介紹煤炭微生 物脫硫技術(shù)的機理、種類(lèi).并提出存在的問(wèn)題及進(jìn)一步的發(fā)展方向。[關(guān)鍵詞]煤炭微牛物脫硫中圖分類(lèi)號: 093文獻標識碼: A文章編號: 1071- -7597 (00)0810004-010在我國一次性能源消費結構中，煤炭占70%以上。每年以燃燒方式消微生物沒(méi)出法脫除煤中黃鐵礦的過(guò)程，實(shí)質(zhì)是一一個(gè)生物氧化過(guò)程，在耗的煤炭占總量的80%左右。煤直接燃燒釋放出大量S0.所造成的酸雨不僅這個(gè)過(guò)程中微生物作為一種催化劑轉化不溶性無(wú)機物黃鐵礦為可溶性形危害工農業(yè)生產(chǎn)及人們的身心健康，給國家和社會(huì )帶來(lái)巨大損失，而且加式，從而獲得其生長(cháng)代謝所必需的能量。生物浸出主要是利用晴硫菌對黃大了企業(yè)成本。煤炭的生物脫硫技術(shù)適應了當前環(huán)保要求，它是利用微生鐵礦晶格的直接氧化，或者通過(guò)細菌代謝產(chǎn)物對黃鐵礦晶格的間接氧化作物能選撣性的氧化煤中的有機硫和無(wú)機確，從而達到除去煤中硫的目的，用，使不落性黃鐵礦轉化成可溶性硫酸進(jìn)入溶液，而達到脫硫目的。其優(yōu)點(diǎn)在于投資少、運行成本低，脫硫效率高。對于我國這樣的發(fā)展中國(=)生物表面氧化處理法家來(lái)說(shuō)，煤的燃前脫硫，尤其是通過(guò)發(fā)展和應用微生物脫硫技術(shù)來(lái)降低煤這種方法是把煤首先粉碎成微粒并與水混合，然后在其懸浮液中吹進(jìn)的含硫量具有非常重要的意義。微細氣泡，煤和黃鐵礦的表面均可附著(zhù)氣泡。由于空氣和水的浮力作用，-脫硫擻生物兩者-起浮于水面不能分開(kāi)。如果將微生物加入到煤泥水游液中，由于微迄今為止，已發(fā)現對煤中的硫有脫除作用的微生物有幾大類(lèi)，10幾種生物只附著(zhù)在黃鐵礦顆粒的表面，使得黃鐵礦的表面由疏水性變成親水[1].用于煤脫除無(wú)機硫的微生物上要有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、性。而與此同時(shí)，微生物卻難以附著(zhù)在煤顆粒表面，而使煤粒仍保持其疏氧化亞鐵微螺蘭等三種，這三種細菌為中溫蔭，其中前兩種屬f硫桿菌水性表面的特點(diǎn)。在氣泡的推動(dòng)下，煤粒上浮而黃鐵礦顆粒則下沉，從而屬，后.種為微螺蘭屬[2].對于煤炭中的有機確，目前最有效的菌種為假把煤和黃鐵礦分開(kāi)。單細胞菌屬(Pseudmonas)的假單胞菌(CBI).硫化葉菌屬(Sul folobus)中的(三)生物選擇性絮凝法葉硫球菌、s. brierleyi.紅球菌屬、芽孢桿蘭屬、不動(dòng)桿菌屬、根瘤菌屬微生物選擇性絮凝脫碗法是采用本身疏水的細菌吸附于煤粒的表面，以及埃希氏菌屬等。實(shí)際上葉硫球蘭對無(wú)機硫的脫除也是有效的[1, 3]。通過(guò)細菌的吸附，使煤粒形成穩定的繁團，而這種細菌很少吸附到黃鐵礦另?yè)蟮?，美國曾篩選出能特異性降解煤中有機硫的玫瑰色紅球菌[4].此表面。其實(shí)質(zhì)是利用細菌對不同礦物絮凝能力的不同，即選擇性吸附能力外，還有關(guān)于大腸桿菌、鏈霉菌和白腐菌等微生物脫除煤中有機硫實(shí)驗的的差異，來(lái)實(shí)現煤與黃鐵礦的分離。報道[5]。四、結柬語(yǔ)=、撒生物脫硫機理在我國利用生物技術(shù)進(jìn)行煤炭脫硫則處于實(shí)驗室實(shí)驗和半工業(yè)化應用(一)煤中無(wú)機硫的脫除機理階段，要想實(shí)現完全的工業(yè)化還有很多問(wèn)題需要解決:微生物脫除無(wú)機硫的實(shí)質(zhì)是使難溶的金屬硫化物溶入沒(méi)取液中(主要為1.首先要尋找出一種穩定易得高效的脫硫菌，解決該菌種在適應工黃鐵礦)被氧化，脫硫過(guò)程S4的氧化過(guò)程。普遍看法是這一 -過(guò)程有細 菌的業(yè)化溫度、pH值等條件下的培養，還要選擇廉價(jià)的培養基，以便適應工業(yè)間接作用與直接作用兩種機理[2]。細菌的間接作用是黃鐵礦被溶液中Fet+化的大規模生產(chǎn):這就要求使用各種誘變、駟化及基因工程技術(shù)對菌種進(jìn)行氧化，是一化學(xué)或電化學(xué)過(guò)程。這-過(guò)程叮以用下面三個(gè)化學(xué)方程式描述:改良;Pes2+ 14Fe2+ 8H2O→15Pe*+2SO42 + 16H*2.能及時(shí)解決細菌脫硫所產(chǎn)生的酸性廢液，以免造成二次污染:FeS2+2FRe*- 3Ee*+2S3.對煤炭脫硫細菌的作用機理了解還不夠深入，關(guān)于煤中無(wú)機硫的4Fe* +O2+4H*細，4Fe* +2H2O脫除機理現在還沒(méi)有一個(gè)定 論，而對有機殖的脫除機理也只是研究了二苯細菌的直接作用是黃鐵礦在細菌的作用下直接被0氧化，生成Fe"* 和噻吩的脫除機理，其它的如硫脖、硫醚、還有就是硫能等的脫除機理和方so.* .其反應方程式如下所示:法，到現在也還沒(méi)有弄明白。4FeSs+ 1502+ 2H2O地惠, 4Fe*+8 so2+4H*微生物脫硫技術(shù)在技術(shù)和成本兩方面都適合我國國情，若該技術(shù)進(jìn)一雖然兩種途徑的相對重要性還存在爭議，但比較流行的看法是脫硫微步完善，可極大地改善我國的大(環(huán)境， 井為煤炭的清潔生產(chǎn)和高效、經(jīng)生物的直接作用是黃鐵礦脫除的主要機理。其主要依據是:①黃鐵礦微生物濟、合理的利用創(chuàng )造闊的發(fā)展前景。脫險速率比用Fe+*進(jìn)行化學(xué)氧化脫除的速率快的多:②在煤中黃鐵礦氧化初期，黃鐵礦氧化細菌首先釋放山SO2 ,而不是Re' [6].參考文獻:(二)煤中有機硫的脫除機理[1] R. E. Buchanank N. E. Gibbens.伯杰細繭鑒定手冊(第八版) [I].北煤中有機硫是指與煤有機結構相結合的硫，其組成結構非常復雜，主京:科學(xué)出版社，[2]楊顯萬(wàn)，沈慶峰，郭玉霞.微生物濕法冶金[0].北京:冶金工業(yè)出版要存在形式有硫醇、硫醚、雙硫醚、多硫鏈以及呈雜環(huán)狀態(tài)的硫醒和噻吩社，2003.等[6]。有機硫的脫除通常以二苯并噻吩(DBT)作為模型化合物來(lái)表征微生[3]張建安，張小勇，韓潤林，等.煤炭微生物脫硫[].化學(xué)縱橫.物對煤中有機堿的脫除機理。脫硫機理可分兩種:一是以硫代謝為目的的4-999(5): 1-3.S途徑[7];二是以碳代謝為目的的Kodama途徑[8]。[4]張東晨.煤炭微生物脫硫技術(shù)的研究與發(fā)展[].潔凈煤技術(shù)，4-S途徑直接將有機硫原了以USO2的形式從有機物中除去，對碳原子200(1): 51.骨架不發(fā)生降解，使有機物碳含量不變，相對于煤的熱值損失小。 在[5]陳敏.生物非生物煤炭脫硫新技術(shù)的研究[J].環(huán)境科學(xué), 195(2):23-26-Kodama途徑中，微生物以DBT中碳為代謝對象，使DBT的芳 香環(huán)結構分解，[6]王銳蘭，王銳剛.煤的微生物脫硫技術(shù)[J].能源環(huán)境保護, 200(2):14但有機硫原子仍殘留在分解產(chǎn)物中。相對于4-S途徑，由于芳環(huán)分解、溶出a.l Con.f ReducingRisk和CO%的生成，在Kodana途徑中， 煤中的含碳量明顯下降，煤質(zhì)結構將有較Envion[中國煤化工e1iR R0, Peamn pees大程度的破壞，其熱值損失較大[8]。1988::0HCNMHG兄堿研究進(jìn)晨[].煤炭轉化，三、煤炭微生物脫硫的基本方法(-)生物漫出法2003(7): 18-19.