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    白小姐免费资料:二苯噻吩的微生物脱硫及其在脱煤中有机硫的应用

    放大字体  缩小字体 发布日期:2017-08-19  来源:本网  作者:admin  浏览次数:246

    白小姐一码中特网站 www.hbltttt.com.cn   续发展和环境治理的教学和科研工作。h,。a.,k1.u是这些微生物氧化复杂的有机硫化合物的一般能力。

      1前言1996年中国煤生产总量和消费总量分别占能源生产和消费总量的74.1%和75%二氧化硫排放量约90%来自燃煤,SO2是形成酸雨的主要物质不管是大型燃煤锅炉还是中小型燃煤锅炉、生活用煤,燃前脱硫都有重要的环境意义煤燃前脱硫方法有物理化学和微生物方法,燃前物理和化学法脱硫能有效地脱除煤中无机硫,但是脱除有机硫的效果很差,而且反应条件苛刻、费用高煤的热值和粘结性下降腐蚀性增强、操作费用高。燃前微生物脱煤中黄铁矿硫由于具有投资少、反应条件温和、运行费用低,专一性强对煤的热值影响小等优点而越来越受到人们的关注。虽然该方法仍存在一些缺点,如菌株世代期长、脱硫速度慢、不能脱有机硫、废液处理困难、微生物在煤中残留等过去30多年来,大量实验研究成果表明技术上可行,微生物脱煤中黄铁矿硫的研究已拓展到放大研究和费用估算用微生物脱除煤中有机硫将是煤脱硫微生物方法的关键问题之一。国外对微生物脱煤中无机硫和有机硫的研究异?;钤?,尤其是后者。DBT是化石燃料中发现的模型有机硫化合物,以DBT作为唯一的硫源来筛选富集适合煤有机硫脱除的微生物是一大热点2煤中有机硫的模型化合物DBT的脱硫机理和微生物21煤中有机硫的形态煤中有机硫以C-S键结合在煤大分子骨架中,目前提出的有机硫形态有:脂肪硫醇或芳香硫酚、脂肪硫醚或芳香硫醚或混合硫醚脂肪二硫醚或芳香二硫醚或混合二硫醚噻吩类的杂环化合物要脱除煤中有机硫必须特异性地断裂一个或二个C-S键研究者常把煤有机硫的模型化合物DBT作硫源来筛选微生物,但是DBT中的硫与煤中硫的形态有非常大的差异:(1)煤中的硫是以C-S键结合在非常复杂的煤高分子中,煤分子不可能进入细胞内,细胞在煤粒中也不易移动,这样就带来了煤中硫的生物可利用性低的问题,而DBT是小分子,在水中溶解度低,可通过一定的作用进入细胞内;(2)煤中的有机硫形态复杂多样,而简单的DBT仅仅作为复杂的有机硫杂环化合物的代表,以DBT作为特异性硫源来筛选微生物主要说明的22DBT的微生物脱硫机理多也最有应用前景的微生物是特异性硫降解DBT的DBT的微生物脱硫可以是好氧微生物脱硫和厌微生物。

      氧微生物脱硫好氧微生物脱DBT硫的途径概括起来3. 1微生物对DBT特异性脱硫速率和稳定性可分成三种第一种途径:DBT在微生物作用下其中微生物对DBT的特异性脱硫速率是指在一定条一个苯环发生断裂或发生羟基化或噻吩环中硫原子被件下,单位时间产生的平均2-HBP量该参数是重要氧化,但是有机硫没有脱除,降解产物分别有3-羟基的经济技术参数,它的影响因素如表2-2-甲酰-苯并噻吩、1,2-二羟基-1,2-二氧二苯噻吩、4——2-氧代-3 -丁烯酸二苯噻吩-5-亚砜和二苯噻吩-5-砜;第二种途径:微生物以DBT为碳源、硫源和能源,硫原子虽然脱除,但是会导致煤热值下降,最终降解产物为硫酸、二氧化碳和水;第三种途径:微生物特异性地断裂C-S键,DBT全部或大部分转化为2-羟基联苯(2-hydroxybipheny 1,简称2-HBP),有机硫原子以SO42-脱除,热值下降小,这种途径作“4S‘途径或特异性脱硫途径,在微生物脱煤有机硫方面具有广阔的应用前景。微生物DBT厌氧脱硫的降解产物为联苯和硫表2DBT微生物特异性脱硫速率的影响因素生物学因素微生物对DBT的特异性脱硫活性a微生物群落和生物量微生物生长的动力学常数b抗毒物能力c稳定性d化学因素物理因素pHDBT及降解最终产物SO42-,2-HBP温度、2的传质、2-HBP的升华和分配a由于细菌计数不方便,微生物对DBT的特异性脱硫活性可用在一定条件下的单位时间单位细胞干重的2-HBP浓度来表示或用在一定条件下单位时间,在最大吸收波长下吸光度为1时的2-HBP浓度来表示b.微生物生长的动力学常数有最大比生长速率常数产率常数(Y)和饱和常数Ks(即微生物比生长速率等于Mm/2时的基质浓度)化氢,存在BS的二次污染治理问题,这方面的研究c.有毒化合物对微生物的DBT特异性脱硫活性的影响菌株化合物都有专一性血对煤的热值影小晶前研究得最的更简单的降解e!DBT的途径。等人从R.bookmark3较少微生物脱DBT硫的前沿研究已经转向特异性降解DBT,其它途径的降解研究已经很少23降解DBT的微生物降解DBT的菌种来自土壤、温泉油田、煤矿区,例如,褐煤风化过程中微生物存在演替现象降解DBT的微生物按DBT的降解途径分成三类,见表1表1降解DBT的微生物分类降解DBT途径第一种门多隆假单胞菌(Ps.mendocas)途径争论产减生物变型I产喊假单胞菌(Pseudomonas司徒茨氏假单胞菌(Ps.Stutzeris)途径假单胞菌灰暗诺卡氏菌分枝杆菌荧光假单胞(Pseudomonas 3特异性硫降解DBT的微生物要成功地应用菌株脱煤有机硫必须满足以下几个先决条件:(1)微生物在煤脱硫的条件能正常生长;(2)提高有机硫的生物可利用性;(3)脱硫酶对不同有机硫d.各种物理化学因素对DBT的特异性脱硫活性和微生物生长的动力学常数的影响。

      3.2特异性硫降解DBT的微生物的抗毒物能力DBT模型化合物及其降解中间产物最终产物对菌株的抑制的可能性值得研究几乎每种特异性硫降解DBT的微生物生长都会受到降解产物2-HBP的抑制,2-HBP对微生物的抑制作用是降解DBT的速控因素。虽然特异性硫降解DBT的微生物用于脱煤中杂环有机硫不会产生2-HBP,但是降解时产生的SO,和其它含羟基产物,以及煤的其它成份,如重金属离子,对菌株的抑制作用需要深入研究3.3细胞同化硫酸盐特异性硫降解DBT中,硫原子以水溶性硫酸盐除去,化学上S42的产生量和DBT的降解量应相等,但是SO42-被某些菌同化由于生物质在煤中残留会导致同化的硫仍残留在煤中和煤的稳定性下降3.4特异性硫降解DBT的微生物的基因研究为了深入理解微生物脱有机硫的机理和获得更好的菌株有必要加强有关特异性脱DBT硫的微生物的生理、生化和基因研究,R.rhodochrousIGTS8的基因研究异?;钤?。Christopher等人和Denome等人报道了该菌群专司DBT脱硫的DNA的分子克隆和特征这个DNA包括dszadszb和dszc三个基因,这个基因群把降解DBT转化成2-HBP的酶译成密码。根据基因的亚克隆分析结果,他们提出了一个修正rhodochrousIGTS8分离并纯化到一种新的NADH FMN氧化还原酶(一种红球菌属黄素还原酶),把它应用在化石燃料脱硫,该酶能活化dszc(DBT单氧化酶)和dsza(DBT砜单氧化酶)通过复制专司DBT脱硫的基因数和脱煤中有机硫的基因数可得到活性更高特异性更强的菌株,基因克隆技术的应用为微生物脱有机硫展开了光明的前最5特异性硫降解DBT的微生物在脱煤中有机硫的应用用DBT作模型化合物筛选到的微生物是否同样能特异性硫降解其它有机硫化合物还需继续研究,也不能外延到煤用单一模型化合物筛选到的微生物脱煤中有机硫的有效性取决于以共价键结合在煤大分子中该化合物形态的硫在煤中的相对含量,因为不同形态的硫被同一微生物降解能力是有差异的。原煤经强酸强碱或强碱处理后得到水溶性煤,以水溶性煤作为硫源有人认为是一个理想的研究微生物脱煤中有机硫的模型化合物。水溶性煤作基质有如下优点:(1)克服了微生物对煤中C-S的生物可利用性低的问题;(2)有机硫的形态比DBT更接近煤但是原煤中的有机硫并没有全部进入水溶性煤中。R.RhodochrousIGTS819在24小时内特异地脱除(脱除率为39%- 85%)水溶性煤中的有机硫,该菌株21天脱除煤中21%-4%的有机硫。其它特异性硫降解DBT的微生物对煤和水溶煤的脱有机硫效果还未见报道4结论用DBT作为煤中有机硫的模型化合物来筛选特异性脱有机硫的微生物是开发脱煤中有机硫微生物技术的第一步,这些微生物能否实用还面临许多挑战1这些微生物能特异性地脱有机硫,对不同形态的有机硫要有广泛的专一性4.2即使能脱去小分子的各种有机硫,但是脱煤中有机硫要困难得多复杂得多。首先的问题是煤中有机硫的生物利用性低,这是一个牵涉煤有机硫脱除率和脱硫率的关键经济技术指标,基因工程为克服这个问题提供了非常有前途的解决方法为了提高煤的生物利用率,脱硫机理还有许多问题需弄清,其它物理化学因素和方法同样值得研究,例如煤的粒径、表面性质、传质,煤的液化和乳化等。

      4.3抑制微生物对硫酸盐的同化,减少生物质在煤中残留。

      4.4提高微生物的抗毒物能力、活性和稳定性。

      5,r从经济技术角度看煤中有无机硫和有机硫应在。1994-2nacademicioumailectromc同一生物反应系统中脱除,如果用混合菌株,那么如何设计工艺方式和优化工艺参数使脱无机硫和脱有机硫的菌株都具良好的性能,这是必须解决的问题必须克服前面提到的微生物脱煤中硫的缺点,实现途径之一是继续筛选更好菌株基因克隆和基因转移可能是获得高性能的脱无机硫菌株和脱有机硫菌株甚至既能脱无机硫又能脱有机硫的超级菌株的唯一途径到目前为止国内筛选的菌株还不具备实际应用价值从目前世界微生物脱硫技术进展看,该方法将可能在洁净煤生产得到实际应用,我国应加大这方面的科研投入,开发微生物脱煤中硫的实用技术,这对我国能源可持续发展和环境?;ざ加蟹浅V匾囊庖?p>

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