煤生物转化产物应用于制备水煤浆的试验研究

年月第28Vol 28 No4COAL CONVERSIONOct.2005煤生物转化产物应用于制备水煤浆的试验研究王龙贵)欧泽深2摘要通过培育微生物菌种,并作用于经硝酸处理的褐煤样,得到煤生物转化产物.用此水溶性产物作为添加剂制备出水煤浆,与加与不加常规添加剂的两种水煤浆进行黏度对比试验,考察了煤生物转化产物制备的水煤浆的流变特性.结果表明,使用煤生物转化产物作为水煤浆添加剂能制备出优质水煤浆关键词煤生物转化产物,微生物菌种,水煤浆,黏度中图分类号TQ517.40引言度5mol/L硝酸以1:2.5g/mL的比例混合,并不断搅拌,当物料温度恢复到环境温度时,停止搅拌,煤的微生物转化研究是煤的加工利用中的新领浸泡48h,然后用去离子水清洗,过滤,除去其中含域(,20世纪80年代初,德国 Fakoussa等,报道有的硝酸和溶解的矿物质,直至溶液无色中性为止,了某些真菌能在煤块上生长,并将煤转化成黑色水60C烘干再消毒备用溶液以来煤的生物转化在世界上已引起了许多研12煤转化用微生物培育究者的兴趣6,研究者们开始探索用微生物来加工煤,主要是用微生物或微生物酶清洁、液化煤,尤其煤转化用的微生物菌种由实验室分离纯化所是一些低能量煤,煤经好氧生物作用后转化为一种得.将含菌腐烂木屑用无菌水浸泡24h,用玻璃棒水溶性的液态产物.该产物含有多种官能团,具有较将其搅拌均匀,以此为原菌液,接种于培养皿中,用大的工、农、牧医等方面的应用潜力在工业上可用专项培养基培养.培养基成分见表于抗氧剂、表面活性剂、树脂或黏合剂成分,特别是表1培养基的组成作商业离子交换树脂或吸附剂用;在农业上用作土Table 1 Constitution of culture medium壤调节剂,改善植物根的吸收作用;医学上作为免疫Ingredient Content/gL-1) Ingredient Content/(gL-I)辅药等.对煤溶物的物理化学的一些特性研究表明,Potato juiceMgSO4·7H2O0.5FeSO4·7H2O0.1×10-3煤溶物是一种极易溶于水的液体,有一定的黏度和KH PO4CuSO4·5H200.2×10-3润滑性,因此可考虑作为制备水煤浆添加剂.NaH, PO,0.218水煤浆作为一种新型液体燃料,其黏度及流培养接种前于121℃下灭菌20min,置于32变性对其性能影响很大③,具有较大的浓度、较低的℃恒温培养箱中培养.培养2d后,培养基上有微小黏度较大的流动性和较高的稳定性,才是优质水煤菌落生成3d后,菌落迅速扩大,直径约20mm浆40mm,培养基上有3种类型菌落.将培养皿中菌落1实验部分刮下,用无菌水配成孢子悬浮液,采用平板分划线分离法,得到白绒状菌,初步认为是白腐菌.其鉴定利1.1生物溶(降)解用煤样用 Bavendamm反应9),实验中,在培养皿中接种白色绒状菌落,加入琼脂及少量单宁酸的专项培养基选用内蒙褐煤并采用硝酸预处理方式处理煤培中国煤化工,在菌落外侧形成了样方法是将制备好的粒径为02mm的煤样和浓肉一导出结论,接种的白色CNMHG国家自然科学基金资助项目(50344037)和淮南市科技局资助项目(2003449)1)博士生、副教授,安徽理工大学材料系,232001安徽淮南;2)教授、博士生导师,中国矿业大学化工学院,221008江苏徐州收稿日期:2005-05-26;修回日期:2005063第4期王龙贵等煤生物转化产物应用于制备水煤浆的试验研究绒状菌是白腐菌.黏度大大降低,其流动性增强,使水煤浆的性能大大1.3白腐菌液体培养对煤的溶解作用表3浓度为68%的不同水煤浆的黏度用马铃薯汁加蔗糖和矿物质制成液体培养基,Table 3 Vicosity of differeal water mixture消毒灭菌后接种白腐菌,培养2d后,加硝酸预处理that concentration is 68%的消毒灭菌煤样,32℃恒温振荡培养20d,去掉菌ratus Reading a Apparent viscosity/(Pa丝体和未转化的煤残渣,过滤,得煤生物转化产物的B1水溶物,作为制备水煤浆添加剂130.1610.0890.2321215210.1200.1500,2101.4实验材料和方法7,691419260.1080.1460.200456789015.561626330.0890.1440.200制备样品水煤浆用煤溶物:硝酸处理内蒙褐煤2241490.0790.1470.175经白腐菌作用后的水溶物;制备水煤浆用的煤样:淮2955630.0760.1450.166871780.0760.1420.156南烟煤,粒度0.2mm;实验用仪器:搅拌机;成都仪4992990.0750.1410.152器厂生产的NXS-11A型旋转黏度计,黏度测量1.11670.072使用A系统;天平浓度50%的水煤浆:煤微生物转化水溶产物作030为添加剂的水煤浆(A1);添加1%添加剂的水煤浆(B1);未加添加剂的水煤浆(C1)浓度68%的水煤浆:煤微生物转化水溶产物作为添加剂的水煤浆(A2);添加1%添加剂的水煤浆(B2);未加添加剂的水煤浆(C2)5.52767498l105l1799309955349962结果与讨论图1浓度为50%的不同水煤浆的黏度Fig 1 Vicosity of different coal water mixture2.1不同水煤浆的表观黏度that concentration is 50%◆一A1:—B1;△—C1水煤浆的表观黏度为在不同的转速下的仪器常数乘以读数a即:U。=K×a由表2,表3和图1,图2可清楚地看出,A1,A20.15一89的表观黏度明显低于B1,B2,C1和C2,在水煤浆浓表2浓度为50%的不同水煤浆的黏度1552773649877510513818024Table 2 Vicosity of different coal water mixtureShear velocitys-Ithat concentration is 50%2浓度68%不同水煤浆的流变特性characteristics of different coalRotate Apparatus Reading a Apparent viscosity/(Pas)speedwater mixture that concentration is 68%(mPa·s)A1B1C1A1B1C1A2;口—B2;△—C217.8610140.01800.25010.0031210.0300.0010.2012.2煤生物转化产物制备的水煤浆流变特性考察55.5654270.0270.0220.1502.63810420.0210.0260.110煤浆的流变性是影响水煤浆的贮存、输送及雾1116570.0170.0250.0871822870.0160.0200.07化喷燃性能的重要因素.浓度68%的水煤浆A2剪0.0150.018切应力和剪切速率的试验对应表见第22页表0.0250.016制中国煤化工较大,以防止度较低时,A1的黏度稍稍低于B1,C1,两者差别不沉淀燃烧.第22页大;但当水煤浆浓度较大时,如68%的浓度,A2的图3是CNMHG的流变特性,从黏度比B2和C2的都要低得多,说明煤微生物转化图3可以看出,A2水煤浆的流变特性较好,具有静产物作为水煤浆添加剂来制作水煤浆时,水煤浆的态时黏度较大,动态时黏度较小的特点是一种优质煤炭转化的水煤浆表4浓度68%的水煤浆A2剪切应力与剪切速率Table 4 Shear stress and shear velocity of coal water Aof concentration 68%15527.67359749817748105.11384ShearShearShear velocitysstress/Pastress/Pa1.3815,50图3浓度68%样品水煤浆A2的流变特性Fig 3 Rhealogical characteristic of coal water mixture35,87179.96.0949.81249.0that concentration is 68%能把大分子的煤降解为较低的分子量,转化为一种水溶性的混和物3结论)用煤微生物转化的水溶性产物来制备水煤浆,能制备出优质的水煤浆,与加1%添加剂的水煤1)微生物在温和的条件下对煤有溶降解作用,浆和不加添加剂的水煤浆相比,其各项指标都较优[1]董丽辉张朝辉,周晓云微生物对煤的溶解研究进展煤炭转化,2003,26(1):12-16[2] Fakoussa R M. Coal a Substrate for Microorganism: Investigarion with Microbial Conversion of National Coal. Bonn: Friedrich Wilhelms University, 1981[3] Cohen M S, Gabriele P D Degradation of Coal by the Fungi Polyporous Versicolor and Poria Placenta. Applied and Environ-mental Microbial, 1982. 44(1):23-27[4] Scott C D Strandberg G W, Lewis S N. Microbial Solubilization of Coal. Biotechnology Progress,1986.2(3):131-139[5] Bean R M. Microbial Conversion of Coal. Washington: EPRI.1989[6 Faison B D, Woodward C A. Bean R M. M crobial Solubilization of a Preoxidized Subbituminous Coal: Product Charateriza-tion. Applied Biochemistry and Biotechnology, 1990, 24: 831-841[冂]陈文敏,洁净煤技术基础.北京:煤炭工业出版社,1997.120-15[8]周明松,邱学青,王卫星,水煤浆分散剂研究进展.煤炭转化,2004,27(3):12-16[9]中野华三编木质素的化学—基础与应用,高洁译.北京:轻工业出版社,1988.420APPLICATION OF BIOCONVERSION PRODUCTS OF COALIN PRODUCING COAL-WATER-MIXTUREWang Longgui and Ou ZeshenDepartment of Meterial, Anhui University of Science and Technology232001 Anhui Huainan:* Chemical Institute, China Universityof Mining and Technology, 221008 Xuzhou)ABSTRaCT In this research the bioconversion products have been obtained through theapplication of cultivation fungis to the lignite coal pre-treated with nitric acid. Based on thecomparison of the viscosity of coal-water-mixture when additive is added and whenrheologic behavior of coal-water-mixture produced中国煤化工 has alsheresearchedCNMHGKEY WORDs bioconversion products of coal, microorganisms, coal-water-mixture, viscosit