不同厌氧发酵工艺对煤制氢的影响.pdf

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1、第36卷第2期煤炭转化V01．36No．22013年4月C0ALC0NVERS10NApr．2013不同厌氧发酵工艺对煤制氢的影响苏现波陈鑫王惠风夏大平。摘要以沙曲矿焦煤为发酵底物，以同矿区矿井水中的菌种及实验室保存的白腐菌为投加菌种，研究在35℃，初始PH为6．5，无光照和厌氧条件下不同发酵工艺对煤发酵制氢的影响．结果表明，在所设条件下，H的体积分数最高可达73．79／6，产率可达23．56mL／g；未添加白腐茵液样品的H产率是添加了白腐茵液样品的1．5～6倍；其他条件相同，提前4d富集矿井水

2、中的发酵产氢茵可以将H产量从0．44mL提高到466．34mL；在富集矿井水中发酵产氢茵时添加EDTA二钠要比富集完之后再补加的H。产率高2～1O倍．可见煤通过微生物作用完全可以制取更加洁净的能源——氢．关键词焦煤，发酵，产氢，矿井水，EDTA二钠中图分类号TQ530须的菌种分离、DNA鉴定和扩大培养等一系列繁杂0引言的技术和设备，在节约生产成本的同时，还提高了制随着化石能源的枯竭，煤层生物气以其独特的氢工艺的可操作性，从技术上来讲更有利于工业化可持续生成的特性逐渐成为人们关注的焦点．我国生产；

3、此外，煤是一种大分子有机物，较难被微生物已在不同地区发现了具有一定工业价值的煤层生物降解利用，而据一些学者的研究，白腐真菌可以有效气藏或生物气气苗，其成分以甲烷为主，而非烃类气地降解煤炭．[14-163本实验以沙曲矿焦煤为发酵底物，体甚至氢气的占有量极少．近年来，已经有学者利用以同矿区矿井水中的本源菌群和实验室保存的白腐不同变质程度的煤种在实验室模拟生物气的生成过真菌为菌种来源，探索不同的发酵工艺对煤制氢的程，并证实各种煤阶煤在适宜条件下均可被微生物影响，并且从降低厌氧发酵体系pH值方面抑制矿降

4、解转化成甲烷气[1]，但在微生物发酵煤产氢方面井水中产甲烷菌的生长，以减少其对氢气的损耗，形尚未见报道．相比于甲烷，氢气是更清洁的能源，其成一种煤制氢新技术．燃烧产物只有水，对环境不造成任何危害；同时，若1实验部分能在氢营养型产甲烷菌的作用下利用生成的氢气将二氧化碳还原为甲烷，对温室气体的减排将有着重1．1实验材料与装置要的意义．不少学者对微生物暗发酵制氢技术进行白腐真菌菌种：由河南理工大学生物技术实验室了大量研究，但是大多都局限于容易降解的有机物提供，采用固体斜面低温保藏法保存；焦煤和矿井水方

5、面，如葡萄糖、纤维素和淀粉等．[1o-12]能够进行暗由山西华晋焦煤有限责任公司沙曲矿提供；采用电感发酵产氢的微生物多为兼性厌氧菌和厌氧菌，且发耦合等离子体质谱法(ICP_MS)对矿井水和煤中的部酵产氢的代谢路径为：复杂碳水化合物(如蔗糖和淀分微量元素进行检测，结果见表1和第17页表2．粉)经水解后最终转化为单糖(如葡萄糖)，单糖经酸白腐菌富集培养基：土豆200g(煮沸后取其滤化生成挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)，并伴有氢表1矿井水中微量元素测试结果(1O)气和二氧化碳产生，其后在氢化酶作用下

6、，挥发性脂Table1Determinedvaluesofmicroelements肪酸进一步转化为氢气、二氧化碳和醇类物质(主要inminewater(】0—0)为乙醇)．D3]利用矿井水中的混合菌群对煤炭进行CUZnCrNiPbCo42．701．4213．090．000．020．00暗发酵产氢，可避免利用纯菌种进行生物制氢所必*国家自然科学基金资助项目(40972109)和国家自然科学青年基金资助项目(41002047)．1)教授、博士生导师；z)硕士生；3)硕士、实验员，河南理工大学能源科

7、学与工程学院，454000河南焦作收稿日期：2012—09—20；修回日期：2012-1I-27第2期苏现波等不同厌氧发酵工艺对煤制氢的影响液)；葡萄糖20g；蛋白胨5g；超纯水1000mL．1-2．1．1煤样制备发酵产氢菌富集培养基CX基础培养基：直接1)粉碎．为了增大煤样与白腐真菌的接触面向矿井水中添加营养物质，由于涉及专利申请，具体积，将煤样放人磨煤机中，研磨成细粉末，然后用筛配方省略．子过目，保留60目～8O目之间的煤样，以避免因煤表2煤中微量元素测定结果(10)样颗粒大小不同对降解率的

8、影响．Table2Determinedvaluesofmicroelementsincoal(10一。)2)灭菌．为避免煤中本源微生物和磨煤样过程中外界微生物对实验的影响，将筛选出的煤样浸入10．154．5438．663．8816．930．2875的酒精溶液中15rain，以杀死煤中的微生物，CX-1培养基：CX基础培养基-FIOg／L葡萄糖+然后将煤样转移至灭过菌的样品袋中．1g／LEDTA二钠．3)干燥．将样品袋中的煤样放入7O℃的恒温CX-2培养基：CX基础培养基+10g／L葡萄糖．干燥箱