科學(xué)VAlley mm煤炭生物脫硫技術(shù)王麗麗(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院四川成都61006)[摘要]微生物脫硫技術(shù)在煤炭加工及環(huán)境保護(hù)方面顯示出潛在的優(yōu)勢(shì)，介紹煤炭微生 物脫硫技術(shù)的機(jī)理、種類(lèi).并提出存在的問(wèn)題及進(jìn)一步的發(fā)展方向。[關(guān)鍵詞]煤炭微牛物脫硫中圖分類(lèi)號(hào): 093文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1071- -7597 (00)0810004-010在我國(guó)一次性能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占70%以上。每年以燃燒方式消微生物沒(méi)出法脫除煤中黃鐵礦的過(guò)程，實(shí)質(zhì)是一一個(gè)生物氧化過(guò)程，在耗的煤炭占總量的80%左右。煤直接燃燒釋放出大量S0.所造成的酸雨不僅這個(gè)過(guò)程中微生物作為一種催化劑轉(zhuǎn)化不溶性無(wú)機(jī)物黃鐵礦為可溶性形危害工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的身心健康，給國(guó)家和社會(huì)帶來(lái)巨大損失，而且加式，從而獲得其生長(zhǎng)代謝所必需的能量。生物浸出主要是利用晴硫菌對(duì)黃大了企業(yè)成本。煤炭的生物脫硫技術(shù)適應(yīng)了當(dāng)前環(huán)保要求，它是利用微生鐵礦晶格的直接氧化，或者通過(guò)細(xì)菌代謝產(chǎn)物對(duì)黃鐵礦晶格的間接氧化作物能選撣性的氧化煤中的有機(jī)硫和無(wú)機(jī)確，從而達(dá)到除去煤中硫的目的，用，使不落性黃鐵礦轉(zhuǎn)化成可溶性硫酸進(jìn)入溶液，而達(dá)到脫硫目的。其優(yōu)點(diǎn)在于投資少、運(yùn)行成本低，脫硫效率高。對(duì)于我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)(=)生物表面氧化處理法家來(lái)說(shuō)，煤的燃前脫硫，尤其是通過(guò)發(fā)展和應(yīng)用微生物脫硫技術(shù)來(lái)降低煤這種方法是把煤首先粉碎成微粒并與水混合，然后在其懸浮液中吹進(jìn)的含硫量具有非常重要的意義。微細(xì)氣泡，煤和黃鐵礦的表面均可附著氣泡。由于空氣和水的浮力作用，-脫硫擻生物兩者-起浮于水面不能分開(kāi)。如果將微生物加入到煤泥水游液中，由于微迄今為止，已發(fā)現(xiàn)對(duì)煤中的硫有脫除作用的微生物有幾大類(lèi)，10幾種生物只附著在黃鐵礦顆粒的表面，使得黃鐵礦的表面由疏水性變成親水[1].用于煤脫除無(wú)機(jī)硫的微生物上要有氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、性。而與此同時(shí)，微生物卻難以附著在煤顆粒表面，而使煤粒仍保持其疏氧化亞鐵微螺蘭等三種，這三種細(xì)菌為中溫蔭，其中前兩種屬f硫桿菌水性表面的特點(diǎn)。在氣泡的推動(dòng)下，煤粒上浮而黃鐵礦顆粒則下沉，從而屬，后.種為微螺蘭屬[2].對(duì)于煤炭中的有機(jī)確，目前最有效的菌種為假把煤和黃鐵礦分開(kāi)。單細(xì)胞菌屬(Pseudmonas)的假單胞菌(CBI).硫化葉菌屬(Sul folobus)中的(三)生物選擇性絮凝法葉硫球菌、s. brierleyi.紅球菌屬、芽孢桿蘭屬、不動(dòng)桿菌屬、根瘤菌屬微生物選擇性絮凝脫碗法是采用本身疏水的細(xì)菌吸附于煤粒的表面，以及埃希氏菌屬等。實(shí)際上葉硫球蘭對(duì)無(wú)機(jī)硫的脫除也是有效的[1, 3]。通過(guò)細(xì)菌的吸附，使煤粒形成穩(wěn)定的繁團(tuán)，而這種細(xì)菌很少吸附到黃鐵礦另?yè)?jù)報(bào)道，美國(guó)曾篩選出能特異性降解煤中有機(jī)硫的玫瑰色紅球菌[4].此表面。其實(shí)質(zhì)是利用細(xì)菌對(duì)不同礦物絮凝能力的不同，即選擇性吸附能力外，還有關(guān)于大腸桿菌、鏈霉菌和白腐菌等微生物脫除煤中有機(jī)硫?qū)嶒?yàn)的的差異，來(lái)實(shí)現(xiàn)煤與黃鐵礦的分離。報(bào)道[5]。四、結(jié)柬語(yǔ)=、撒生物脫硫機(jī)理在我國(guó)利用生物技術(shù)進(jìn)行煤炭脫硫則處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和半工業(yè)化應(yīng)用(一)煤中無(wú)機(jī)硫的脫除機(jī)理階段，要想實(shí)現(xiàn)完全的工業(yè)化還有很多問(wèn)題需要解決:微生物脫除無(wú)機(jī)硫的實(shí)質(zhì)是使難溶的金屬硫化物溶入沒(méi)取液中(主要為1.首先要尋找出一種穩(wěn)定易得高效的脫硫菌，解決該菌種在適應(yīng)工黃鐵礦)被氧化，脫硫過(guò)程S4的氧化過(guò)程。普遍看法是這一 -過(guò)程有細(xì) 菌的業(yè)化溫度、pH值等條件下的培養(yǎng)，還要選擇廉價(jià)的培養(yǎng)基，以便適應(yīng)工業(yè)間接作用與直接作用兩種機(jī)理[2]。細(xì)菌的間接作用是黃鐵礦被溶液中Fet+化的大規(guī)模生產(chǎn):這就要求使用各種誘變、駟化及基因工程技術(shù)對(duì)菌種進(jìn)行氧化，是一化學(xué)或電化學(xué)過(guò)程。這-過(guò)程叮以用下面三個(gè)化學(xué)方程式描述:改良;Pes2+ 14Fe2+ 8H2O→15Pe*+2SO42 + 16H*2.能及時(shí)解決細(xì)菌脫硫所產(chǎn)生的酸性廢液，以免造成二次污染:FeS2+2FRe*- 3Ee*+2S3.對(duì)煤炭脫硫細(xì)菌的作用機(jī)理了解還不夠深入，關(guān)于煤中無(wú)機(jī)硫的4Fe* +O2+4H*細(xì)，4Fe* +2H2O脫除機(jī)理現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)定 論，而對(duì)有機(jī)殖的脫除機(jī)理也只是研究了二苯細(xì)菌的直接作用是黃鐵礦在細(xì)菌的作用下直接被0氧化，生成Fe"* 和噻吩的脫除機(jī)理，其它的如硫脖、硫醚、還有就是硫能等的脫除機(jī)理和方so.* .其反應(yīng)方程式如下所示:法，到現(xiàn)在也還沒(méi)有弄明白。4FeSs+ 1502+ 2H2O地惠, 4Fe*+8 so2+4H*微生物脫硫技術(shù)在技術(shù)和成本兩方面都適合我國(guó)國(guó)情，若該技術(shù)進(jìn)一雖然兩種途徑的相對(duì)重要性還存在爭(zhēng)議，但比較流行的看法是脫硫微步完善，可極大地改善我國(guó)的大(環(huán)境， 井為煤炭的清潔生產(chǎn)和高效、經(jīng)生物的直接作用是黃鐵礦脫除的主要機(jī)理。其主要依據(jù)是:①黃鐵礦微生物濟(jì)、合理的利用創(chuàng)造闊的發(fā)展前景。脫險(xiǎn)速率比用Fe+*進(jìn)行化學(xué)氧化脫除的速率快的多:②在煤中黃鐵礦氧化初期，黃鐵礦氧化細(xì)菌首先釋放山SO2 ,而不是Re' [6].參考文獻(xiàn):(二)煤中有機(jī)硫的脫除機(jī)理[1] R. E. Buchanank N. E. Gibbens.伯杰細(xì)繭鑒定手冊(cè)(第八版) [I].北煤中有機(jī)硫是指與煤有機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫，其組成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主京:科學(xué)出版社，[2]楊顯萬(wàn)，沈慶峰，郭玉霞.微生物濕法冶金[0].北京:冶金工業(yè)出版要存在形式有硫醇、硫醚、雙硫醚、多硫鏈以及呈雜環(huán)狀態(tài)的硫醒和噻吩社，2003.等[6]。有機(jī)硫的脫除通常以二苯并噻吩(DBT)作為模型化合物來(lái)表征微生[3]張建安，張小勇，韓潤(rùn)林，等.煤炭微生物脫硫[].化學(xué)縱橫.物對(duì)煤中有機(jī)堿的脫除機(jī)理。脫硫機(jī)理可分兩種:一是以硫代謝為目的的4-999(5): 1-3.S途徑[7];二是以碳代謝為目的的Kodama途徑[8]。[4]張東晨.煤炭微生物脫硫技術(shù)的研究與發(fā)展[].潔凈煤技術(shù)，4-S途徑直接將有機(jī)硫原了以USO2的形式從有機(jī)物中除去，對(duì)碳原子200(1): 51.骨架不發(fā)生降解，使有機(jī)物碳含量不變，相對(duì)于煤的熱值損失小。 在[5]陳敏.生物非生物煤炭脫硫新技術(shù)的研究[J].環(huán)境科學(xué), 195(2):23-26-Kodama途徑中，微生物以DBT中碳為代謝對(duì)象，使DBT的芳 香環(huán)結(jié)構(gòu)分解，[6]王銳蘭，王銳剛.煤的微生物脫硫技術(shù)[J].能源環(huán)境保護(hù), 200(2):14但有機(jī)硫原子仍殘留在分解產(chǎn)物中。相對(duì)于4-S途徑，由于芳環(huán)分解、溶出a.l Con.f ReducingRisk和CO%的生成，在Kodana途徑中， 煤中的含碳量明顯下降，煤質(zhì)結(jié)構(gòu)將有較Envion[中國(guó)煤化工e1iR R0, Peamn pees大程度的破壞，其熱值損失較大[8]。1988::0HCNMHG兄堿研究進(jìn)晨[].煤炭轉(zhuǎn)化，三、煤炭微生物脫硫的基本方法(-)生物漫出法2003(7): 18-19.