煤的微生物脱硫技术浅析

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1、煤的微生物脱硫技术浅析摘要：生物脱硫技术冇很好的发展前景，介绍微生物脱除煤中冇机硫和无机硫的机理，以及研究发展情况。关键词：煤；脱硫微生物；无机硫；冇机硫；黄铁矿1.前沿众所周知，中W的一次能源消费中，煤炭的消耗占据了主导地位。国内对煤炭的利用主要包括煤的直接燃烧、煤的干馏等方式，无论哪种形式的利用，都会不可避免的产生大量的so2,h2s等含硫化合物，而现阶段对煤气中含硫化合物的脱除主要采用化学方法来进行。利用化学方法脱硫大都需要特殊的脱硫设备和催化剂，能源消耗较大，脱硫效率不高。就目前比较流行的HPF湿法脱硫技术而言，一套脱硫设备主要包括一台煤气预冷塔、两台煤气脱硫塔

2、（一开一备）、两台脱硫再生塔（一开一备）以及两座反应梢，整套设备都是采用特殊的钢材分段焊接而成，由此带来高昂的设备基建及维修费用。此外工艺运行过程中，需要不断地补充氨源，反应梢中需要定期添加脱硫催化剂，再生塔需要连续鼓入大量的压缩空气，带来较高的运行成本。湿法脱硫技术仅仅能脱除煤气中的无机硫化物，而对于煤气中有机硫化物的脱除一般需要引进新的设备和工艺。干法脱除有机硫可分4类，即吸附法、热解法、水解法和加氢转化法。无论哪种工艺，都需要用到大量的贵重金属催化剂，且催化剂容易永久失活，整天而言运行成本较高。综上所述，如果能将煤气脱硫步骤提前至燃前阶段势必能减少后期煤气净化过程

3、中的成本与压力。近10年来，利用微生物来脱除煤中的含硫化合物已经成为研宄的热点问题，并且已取得重大突破。煤中硫化物的种类煤中的硫通常以有机硫和无机硫的状态存在。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，主要存在形式有硫醇、硫醚、双硫醚以及呈杂环状态的硫醌和噻吩等。所以硫分在0.5%以下的大多数煤，一般都以有机硫为主，煤中的有机硫不易清除。煤中的无机硫主要赖在矿物质中各种含硫化合物。主要有硫化物硫和少量硫酸盐硫，偶尔也有元素硫的存在。硫化物硫以黄铁矿为主，其次为白铁矿、磁黄铁矿（Fe7S8）、闪锌矿（ZnS）、方铅矿（PbS）等。而硫酸盐硫以石为主，也有少量硫

4、酸亚铁等。2.煤的微生物脱硫2.1煤的脱硫微生物菌种选择煤的微生物脱硫效果取决于微生物对其生长环境屮的硫或含硫化合物的代谢能力。至今已发现对煤屮硫有脱除作用的微生物约有十几种其生理特征见表。由于煤屮既含无机硫又含有机硫以往的微生物只能脱除其屮之一。当发现嗜酸热的古细菌fulfolobus能同时脱除煤屮无机硫和有机硫后对fulfolobus的研宂成为新的热点m。除对已知脱硫细菌改性外，对未知脱硫细菌仍在继续寻微生物种类细胞形状营养类型生长温度厂CPH值硫杆菌属杆严格和兼性自养2-401.2-5.0硫螺菌属弯曲严格自养2-401.0-5.0假单胞菌属杆异养287.0-8.5

5、大肠杆菌杆异养30-407.0红球菌属球异养307.0芽孢杆菌属杆异养287.0-8.5硫化叶菌属不规则球兼性自养40-901.0排硫球菌属球兼性自养50-801.0-4.0甲焼赶菌属杆兼性自养50-801.0-4.02.2微生物脱煤中硫的机理煤中无机硫大多以黄铁矿的形态存在，微生物脱硫剂与黄铁矿接触后，首先发生吸附，随之发生氧化，是一个自发过程。在发生吸附和氧化过程中，细菌是能动的生命体，细菌不断地获取能量，进而生长、繁殖，在代谢的过程中，嗜酸氧化亚铁硫杆菌(AcidithiobacillusferrooxidansAf)原名氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusf

6、errooxidansTf),是一种革兰氏阴性无机化能自养菌，以亚铁、硫作为能量来源，以空气中的二氧化碳为碳源，并吸收氮、磷等无机营养物质，合成菌体细胞。微生物脱硫剂与硫化矿物的作用改变了矿物表面性质，使原来硫化物疏水表面变成了亲水表面，改变了原来的可浮性。2.2.1黄铁矿脱除机理微生物对矿物的作用，导致黄铁矿晶格的破坏，是黄铁矿氧化分解，生成硫酸与硫酸高铁产物。黄铁矿的氧化过程包括两个途径—是黄铁矿被直接氧化成Fd+和SO42反应为4FeS2+15O2+2H2O=2Fe(SO4)3+2H2SO4(1)二是对Fe2+有氧化能力的硫杆菌将Fe2+迅速氧化为Fe3+,Fe

7、3+作为强氧化剂与金属硫化物反应，将黄铁矿氧化为SO42"或元素硫：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42+16H+(2)FeS2+2Fe3+=3Fe2++2S(3)两种途径的相对重要性还存有争议但有较多证据支持直接机理：1、在煤屮黄铁矿氧化初期，黄铁矿氧化细菌首先释放出SO42而非Fe离子；2、在黄铁矿表面出现Y细胞大小的腐蚀斑点；3、用能够氧化铁，但不能酶催化氧化硫的氧化亚铁硫螺菌T.ferrooxidans纯培养处理黄铁矿发现有元素硫沉积在黄铁矿上；4、T.ferrooxidans在黄铁矿上生长具有更高的细胞产