煤炭生物脱硫技术

科学VAlley mm煤炭生物脱硫技术王丽丽(四川大学建筑与环境学院四川成都61006)[摘要]微生物脱硫技术在煤炭加工及环境保护方面显示出潜在的优势，介绍煤炭微生 物脱硫技术的机理、种类.并提出存在的问题及进一步的发展方向。[关键词]煤炭微牛物脱硫中图分类号: 093文献标识码: A文章编号: 1071- -7597 (00)0810004-010在我国一次性能源消费结构中，煤炭占70%以上。每年以燃烧方式消微生物没出法脱除煤中黄铁矿的过程，实质是一一个生物氧化过程，在耗的煤炭占总量的80%左右。煤直接燃烧释放出大量S0.所造成的酸雨不仅这个过程中微生物作为一种催化剂转化不溶性无机物黄铁矿为可溶性形危害工农业生产及人们的身心健康，给国家和社会带来巨大损失，而且加式，从而获得其生长代谢所必需的能量。生物浸出主要是利用晴硫菌对黄大了企业成本。煤炭的生物脱硫技术适应了当前环保要求，它是利用微生铁矿晶格的直接氧化，或者通过细菌代谢产物对黄铁矿晶格的间接氧化作物能选掸性的氧化煤中的有机硫和无机确，从而达到除去煤中硫的目的，用，使不落性黄铁矿转化成可溶性硫酸进入溶液，而达到脱硫目的。其优点在于投资少、运行成本低，脱硫效率高。对于我国这样的发展中国(=)生物表面氧化处理法家来说，煤的燃前脱硫，尤其是通过发展和应用微生物脱硫技术来降低煤这种方法是把煤首先粉碎成微粒并与水混合，然后在其悬浮液中吹进的含硫量具有非常重要的意义。微细气泡，煤和黄铁矿的表面均可附着气泡。由于空气和水的浮力作用，-脱硫擞生物两者-起浮于水面不能分开。如果将微生物加入到煤泥水游液中，由于微迄今为止，已发现对煤中的硫有脱除作用的微生物有几大类，10几种生物只附着在黄铁矿颗粒的表面，使得黄铁矿的表面由疏水性变成亲水[1].用于煤脱除无机硫的微生物上要有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、性。而与此同时，微生物却难以附着在煤颗粒表面，而使煤粒仍保持其疏氧化亚铁微螺蘭等三种，这三种细菌为中温荫，其中前两种属f硫杆菌水性表面的特点。在气泡的推动下，煤粒上浮而黄铁矿颗粒则下沉，从而属，后.种为微螺蘭属[2].对于煤炭中的有机确，目前最有效的菌种为假把煤和黄铁矿分开。单细胞菌属(Pseudmonas)的假单胞菌(CBI).硫化叶菌属(Sul folobus)中的(三)生物选择性絮凝法叶硫球菌、s. brierleyi.红球菌属、芽孢杆蘭属、不动杆菌属、根瘤菌属微生物选择性絮凝脱碗法是采用本身疏水的细菌吸附于煤粒的表面，以及埃希氏菌属等。实际上叶硫球蘭对无机硫的脱除也是有效的[1, 3]。通过细菌的吸附，使煤粒形成稳定的繁团，而这种细菌很少吸附到黄铁矿另据报道，美国曾筛选出能特异性降解煤中有机硫的玫瑰色红球菌[4].此表面。其实质是利用细菌对不同矿物絮凝能力的不同，即选择性吸附能力外，还有关于大肠杆菌、链霉菌和白腐菌等微生物脱除煤中有机硫实验的的差异，来实现煤与黄铁矿的分离。报道[5]。四、结柬语=、撒生物脱硫机理在我国利用生物技术进行煤炭脱硫则处于实验室实验和半工业化应用(一)煤中无机硫的脱除机理阶段，要想实现完全的工业化还有很多问题需要解决:微生物脱除无机硫的实质是使难溶的金属硫化物溶入没取液中(主要为1.首先要寻找出一种稳定易得高效的脱硫菌，解决该菌种在适应工黄铁矿)被氧化，脱硫过程S4的氧化过程。普遍看法是这一 -过程有细 菌的业化温度、pH值等条件下的培养，还要选择廉价的培养基，以便适应工业间接作用与直接作用两种机理[2]。细菌的间接作用是黄铁矿被溶液中Fet+化的大规模生产:这就要求使用各种诱变、驷化及基因工程技术对菌种进行氧化，是一化学或电化学过程。这-过程叮以用下面三个化学方程式描述:改良;Pes2+ 14Fe2+ 8H2O→15Pe*+2SO42 + 16H*2.能及时解决细菌脱硫所产生的酸性废液，以免造成二次污染:FeS2+2FRe*- 3Ee*+2S3.对煤炭脱硫细菌的作用机理了解还不够深入，关于煤中无机硫的4Fe* +O2+4H*细，4Fe* +2H2O脱除机理现在还没有一个定 论，而对有机殖的脱除机理也只是研究了二苯细菌的直接作用是黄铁矿在细菌的作用下直接被0氧化，生成Fe"* 和噻吩的脱除机理，其它的如硫脖、硫醚、还有就是硫能等的脱除机理和方so.* .其反应方程式如下所示:法，到现在也还没有弄明白。4FeSs+ 1502+ 2H2O地惠, 4Fe*+8 so2+4H*微生物脱硫技术在技术和成本两方面都适合我国国情，若该技术进一虽然两种途径的相对重要性还存在争议，但比较流行的看法是脱硫微步完善，可极大地改善我国的大(环境， 井为煤炭的清洁生产和高效、经生物的直接作用是黄铁矿脱除的主要机理。其主要依据是:①黄铁矿微生物济、合理的利用创造阔的发展前景。脱險速率比用Fe+*进行化学氧化脱除的速率快的多:②在煤中黄铁矿氧化初期，黄铁矿氧化细菌首先释放山SO2 ,而不是Re' [6].参考文献:(二)煤中有机硫的脱除机理[1] R. E. Buchanank N. E. Gibbens.伯杰细繭鉴定手册(第八版) [I].北煤中有机硫是指与煤有机结构相结合的硫，其组成结构非常复杂，主京:科学出版社，[2]杨显万，沈庆峰，郭玉霞.微生物湿法冶金[0].北京:冶金工业出版要存在形式有硫醇、硫醚、双硫醚、多硫链以及呈杂环状态的硫醒和噻吩社，2003.等[6]。有机硫的脱除通常以二苯并噻吩(DBT)作为模型化合物来表征微生[3]张建安，张小勇，韩润林，等.煤炭微生物脱硫[].化学纵横.物对煤中有机碱的脱除机理。脱硫机理可分两种:一是以硫代谢为目的的4-999(5): 1-3.S途径[7];二是以碳代谢为目的的Kodama途径[8]。[4]张东晨.煤炭微生物脱硫技术的研究与发展[].洁净煤技术，4-S途径直接将有机硫原了以USO2的形式从有机物中除去，对碳原子200(1): 51.骨架不发生降解，使有机物碳含量不变，相对于煤的热值损失小。 在[5]陈敏.生物非生物煤炭脱硫新技术的研究[J].环境科学, 195(2):23-26-Kodama途径中，微生物以DBT中碳为代谢对象，使DBT的芳 香环结构分解，[6]王锐兰，王锐刚.煤的微生物脱硫技术[J].能源环境保护, 200(2):14但有机硫原子仍残留在分解产物中。相对于4-S途径，由于芳环分解、溶出a.l Con.f ReducingRisk和CO%的生成，在Kodana途径中， 煤中的含碳量明显下降，煤质结构将有较Envion[中国煤化工e1iR R0, Peamn pees大程度的破坏，其热值损失较大[8]。1988::0HCNMHG兄碱研究进晨[].煤炭转化，三、煤炭微生物脱硫的基本方法(-)生物漫出法2003(7): 18-19.