论文部分内容阅读
本论文以神府煤为研究对象,从神府洗煤废水中提取菌株,采用以神府风化煤和光氧化煤为惟一碳源的筛选方式进行菌株优选,以获得高效溶煤菌株;研究光氧化神府煤的生物转化特性及其生物转化产物的结构,为阐明煤的光氧化与生物转化之间的耦合关系提供实验依据。首先,对煤样进行紫外光催化氧化预处理,光氧化时间6h时,腐殖酸含量达到最大值,约为10.19%。元素分析及FTIR分析表明,光氧化预处理使煤中O/C原子比与H/C原子比增加,醚键、羧基和酚羟基官能团含量增加。用3种鉴别培养基(鉴别真菌、放线菌和细菌)从神府煤洗煤废水中分离、纯化出了47株菌株。以神府风化煤为惟一碳源,经无机盐固体平板培养初筛、再以光氧化煤为惟一碳源液体动态培养复筛后,优选出3种菌株,分别为b菌(真菌)、g菌(放线菌)和h菌(细菌)。考察了培养方式对微生物转化的影响,结果表明:无机盐培养的菌株溶煤效果优于有机培养基培养的菌株;动态方法与静置培养相比,前者菌株的溶煤效果较好。动态无机盐培养条件下,最佳溶煤周期为14天,煤生物转化过程中有弱酸性物质产生。光氧化预处理煤样有较高的生物转化率,其中g菌对光氧化预处理煤样的转化率可达22.3%。煤经b菌、g菌和h菌转化后的液体均呈浅黄色,除原煤经b菌转化产物外,所有液体转化产物加碱处理后,均有棕黄色沉淀产生,其中光氧化煤经g菌转化后的液体产物的加碱沉淀生成率可达17.5%。FTIR分析表明,沉淀产物含有羟基、醚键、芳香环等官能团。生物转化残煤的O/C比、H/C比明显增加。g菌转化残煤中醚键官能团含量减少,说明g菌易于转化含醚键物质。上述结果表明,光氧化处理可促进煤的生物转化。采用梯级溶剂抽提法在索氏抽提器中以丙酮和四氢呋喃(THF)为溶剂,研究了光氧化和生物转化对残煤组成结构的影响。结果表明,光氧化使煤的丙酮抽提率下降,但使其丙酮抽提残煤的THF抽提率提高2倍以上;经生物转化后,残煤的丙酮抽提率均有较大幅度增加,丙酮抽提残煤的THF抽提率增加幅度则与菌株种类有较大关系。原煤经g菌转化后,丙酮抽提率提高程度最大,可达14.96%,而光氧化煤经g菌转化后,丙酮抽提率增加幅度较原煤小;与原煤相比,光氧化煤经b菌和g菌转化后其丙酮抽提残煤的THF抽提率提高了近1倍,光氧化煤经b菌转化后丙酮抽提率增加幅度最大,而且其丙酮和THF的抽提率总和最高,达到21.47%,原煤粉的总抽提率仅有2.92%,此外,煤的光氧化处理对h菌的生物转化影响较小。因此,神府煤在b菌和g菌的生物过程中与光氧化预处理具有一定的耦合作用。FTIR分析表明,经生物转化后,残煤丙酮抽提物中羰基和醚键官能团相对减少。