生物法脱除煤中有机硫的研究进展.doc

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1、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，我国各大煤区煤田中含硫2.0%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

2、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/%　　2.7611　　2.16　　3.20　　3.54　　2.82　　2.50　　2.70　　有机硫/%　　1.04　　1.09　　1.62　　0.74　　1.59　　0.98　　0.62　　有机硫占有率/%　　37.7　　45.4　　45.6　　20.9　　56.4　　39.211　　23.0　　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

3、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（Dibenzothioph

4、ene，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10d后可除去20%的有机硫。1988年美国国家气体研究院（InstituteofGasTechnology，IGT）分离出可选择性脱除DBT中硫的紫红红球菌

5、RhodococcusrhodochrousIGTS8（ATCC53968）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（Pseudomonassp.）、红球菌（Rhodococcussp.）、棒杆菌（Corynebacteriumsp.）、短杆菌（Brevibacteriumsp.）和分支杆菌（Mycobacteriumsp.）等。　　目前通常认为，微

6、生物脱除DBT中有机硫有两种途径：　　（1）以碳代谢为目的的Kodama途径，切除DBT中的C—C键，导致一个苯环发生断裂或羟基化形成水溶性化合物，或是硫原子被氧化，但噻吩核不变，有机硫并没有被脱除。被认为走这条途径的微生物有门多隆假单胞菌（Pseudomonasmendocas）[6]，争论产碱生物变型（AlcaligenesparadoxusbiovarI）[6]，产碱假单胞菌（Pseudomonasalkaligenes），司徒茨氏假单胞菌（Pseudomonasstutzeris）和恶臭假单胞菌（Pseudomonasputida）[7]等。　　或是微生物能以DBT为碳源和硫源生长，通

7、过消耗环烷烃使DBT降解，硫原子最终被转化为SO42-，但这样也导致了煤的热值下降较大。通常认为走这条途径的微生物有短杆菌（Brevibacteriumsp.DO）、嗜酸热硫化叶菌（Sulfobus11acidocaldarius）和类诺卡氏菌（Nocardioidesp.）等[8]。　　（2）特异性断裂C—S键，走4S途径（图1），DBT的降解产物为2-HBP，煤的热值下降小。代表性的菌株就是紫