文档介绍：生物法脱除煤中有机硫的研究进展
论文作者:彭娟杨骥郭锐贾金平王亚林
摘要:回顾了生物法脱除煤中有机硫的研究历史,综述了脱有机硫菌种的筛选、分离、性质测定与鉴定等的常用方法,同时阐述了近几年来在分子生物学和酶学方面取得的重大进展,并对一些处于研究阶段的工艺进行了简要介绍,最后提出了生物法脱除煤中有机硫现在所面临的主要问题,并对今后的发展方向进行了展望。
关键词:生物脱硫煤有机硫二苯并噻吩
煤作为一种十分重要的化石能源被广泛使用。我国是一个产煤大国,煤是我国的能源支柱。然而,我国煤炭中高硫煤的储量很大,%以上的高硫煤中有机硫所占的比例如表1所示。在高硫煤中,有机硫占煤层煤样储量全硫的34%~40%[1]。燃煤也带来了严重的污染。我国城市降水中SO42-含量高于外国,酸雨现象十分严重[2]。
表1 我国高硫煤中有机硫的分布[1]
地区全国华东区中南区西南区西北区华北区东北区全硫/% 有机硫/% 有机硫占有率/% 煤中的硫可分为无机硫和有机硫两大类,无机硫的脱除已经非常成熟,而煤中有机硫主要以硫醇硫、硫醚硫和噻吩硫的形式存在,因其复杂的结构,尚无工业化的技术,它的脱除则是目前研究的重点[3]。
煤中有机硫的脱除技术有主要有物理法、化学法及生物法三种。物理法对有机硫的脱除效率几乎为零,化学法是目前应用的主要方法,但是很难分解其中的噻吩硫,而且在较强的反应条件下,煤的结构会被破坏,造成比较大的热值损失。煤的生物脱硫是由生物湿法冶金技术发展而来的,它是利用微生物代谢过程中的氧化还原反应,在常压低于100 ℃的生长条件下,达到脱硫的目的,因此能耗较低。生物法因其成本低,反应条件温和,反应专一,且环境友好,已经得到广泛的重视与研究。二苯并噻吩(Dibenzothiophene,DBT)是化石燃料中难降解有机硫化物的典型代表,因此常将其作为模型有机硫化物,以它作为唯一的硫源来筛选富集具有脱除煤中有机硫能力的微生物。
1 微生物脱除煤中有机硫的历史进展
1950年第一件石油生物脱硫专利[4]在美国公布,生物法脱硫技术的研究自此以后广泛地开展起来。生物法脱除煤中有机硫的研究可追溯到20世纪70年代末,Chandra等[5]于1979年首次报道有一种异养细菌可在二苯并噻吩(DBT)基质上生长,并在30 ℃下培养10 d后可除去20%的有机硫。1988年美国国家气体研究院(Institute of Gas Technology,IGT)分离出可选择性脱除DBT中硫的紫红红球菌 us rhodochrous IGTS8(53968)并申请了专利,这一专利于1990年被美国能源生物公司(ENBC)买断。IGTS8后来被发现能专一性地切除DBT的C—S键并将其最终转化为2-羟基联苯(2-hydroxybiphenyl,2-HBP),此后许多实验室都以DBT为唯一硫源分离具有降解DBT能力的菌株,研究分离的菌株有假单胞菌(Pseudomonas sp.)、红球菌(us sp.)、棒杆菌(Corynebacterium sp