不同厌氧发酵工艺对煤制氢的影响.pdfVIP

第 36卷 第 2期 煤 炭 转 化 V01．36 No．2 2013年 4月 C0ALC0NVERS10N Apr．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 73．796／，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 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 ；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)