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我国是世界上最大的产煤国和消耗国,其中高硫煤的储量约占总储量的1/3,并且高硫煤的开采量正在逐年上升。目前,我国约有70%的原煤未经洗选而直接用于燃烧,其产生的SO2、 NOx和CO2等随着烟气排入大气后导致严重的环境污染。因此,把燃煤脱硫问题列入洁净煤技术的研究项目,大力开展煤炭燃前脱硫研究,推广脱硫技术,对坚持可持续发展道路具有全局性的深远意义。 从枣庄煤矿、油污染地及污水处理厂采样,筛选到27株具有脱硫活性的菌株,经过进一步的复筛纯化,得到一株具有较高活性的脱硫菌,命名为ND。对该菌株进行16SrDNA序列分析,经BLAST比对初步确定其种属为不动杆菌属(Acinetobacter),并观察其显微形态、菌落形态,对其生理生化性质进行了鉴定,发现菌株ND的硝酸盐还原酶、酯酶、脲酶和触酶检测为阳性;菌株ND有运动性,能够耐受一定的盐度,在三糖铁琼脂培养基中能够利用蔗糖产酸,能够将含硫的氨基酸氧化成硫化氢,对大部分的抗生素有抗性。对影响菌株ND降解DBT(二苯并噻吩,dibenzothiophene)的单因素条件进行了研究,结果表明菌株ND降解DBT的最适培养时间为48.00 h;最适接种量为10.00%;最适初始DBT浓度为2.00 mmol/L;最适碳源为甘油;最适装液量为30.00 mL;最适pH在7.0-8.0之间。在单因素实验基础上确定了对菌株ND脱硫影响较大的三个因素:初始pH、装液量和初始DBT浓度。通过BBD(Box-Behnken Design)实验设计,对影响菌株ND脱硫显著的三个因素(初始pH、装液量和初始DBT浓度)进行了响应面优化实验,其最优值是:初始pH为7.59,装液量为29.17 mL,初始DBT浓度为1.89 mmol/L,此时生成的2-HBP(2-羟基联苯)浓度为0.262 mmol/L;通过对响应面模型的验证,证实实验值和预测值相对误差低于1.00%,模型可信度高。 从油污染地及污水处理厂采样,筛选到16株能够降解烷烃的菌株,经过进一步的复筛纯化,得到一株具有较高产生物表面活性剂能力的菌株,命名为L1。通过对该菌株进行16S rDNA序列的比对确定其种属为不动杆菌属(Acinetobacter)。对菌株L1进行了生理生化性质的鉴定,结果表明菌株L1的硝酸盐还原酶、酯酶、脲酶和触酶检测为阳性;菌株L1有运动性,能够耐受一定的盐度,在三糖铁琼脂培养基中能够利用蔗糖产酸,不能够将含硫的氨基酸氧化还原成硫化氢,对大部分抗生素有抗性。对影响菌株L1产生物表面活性剂的单因素进行了研究,结果表明菌株L1在培养48.0 h时,发酵液的表面张力达到最低,为25.4 mN/m;菌株L1最适碳源为液体石蜡,在该条件下发酵液的表面张力为24.8 mN/m;最适装液量为30.0 mL(250.0 mL锥形瓶),此时发酵液的表面张力为25.2 mN/m;最适pH为7.0,在该条件下发酵液的表面张力为26.4 mN/m;最适盐浓度为2.0%,此时发酵液表面张力为25.2 mN/m。在单因素的最优条件下培养菌株L1,发酵液表面张力降至24.5 mN/m。 将筛选得到的脱硫菌应用到高硫煤的脱硫中。对影响菌株ND脱除高硫煤中硫的单因素进行了优化,结果表明,菌株ND脱硫的最适培养时间为8.00 d,此时有机硫的脱除率达到了57.79%;最适脱硫的煤浆浓度为20.00%,此时有机硫的脱除率为56.13%;脱硫的最适煤样粒度为120-160目,此时对有机硫的脱除率能够达到58.07%;最适脱硫的接种量为50.00%,此时对有机硫的脱除率达到了62.54%。在单因素优化的基础上,对接种量、煤浆浓度和煤粒度,利用BBD实验设计方法进行了三因素三水平的响应面优化实验。结果表明,菌株ND在煤浆浓度18.70%、接种量53.35%、煤粒度130-140目的条件下,对煤炭有机硫的脱除率达到了73.18%。对脱硫前后的煤样进行红外光谱分析对比,结果表明S=O和-S-S-键振动峰明显变弱,脱硫效果明显。初步研究了将混合菌(脱硫菌ND和产生物表面活性剂菌L1)应用到DBT降解和高硫煤脱硫。结果表明,混合菌降解DBT产生的2-HBP浓度达到了0.68 mmol/L,是单菌脱硫的2.60倍;对有机硫的脱除率为76.62%,比单菌脱硫时高了3.44%。脱硫前后扫描电镜观察结果表明混合菌在脱硫作用的过程中,能够使煤的表面结构疏松,从而增大脱硫菌ND与煤的接触面积。