專一性脫有機(jī)硫菌的篩選及其脫硫活性的研究.pdf

1、煤炭經(jīng)燃燒排放的硫化物，造成了一系列的環(huán)境問題，如酸雨、植被破壞等。因此，對于煤的脫硫非常必要。相比傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫，生物脫硫有諸多優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、投資費(fèi)用、能耗及燃料熱能損失低，并且生物脫硫技術(shù)能很好地脫除煤中難降解硫化物而不降低煤的熱值。二苯并噻吩(Dibenzothiophene,DBT)廣泛存在于煤炭中，是難降解的一種含硫有機(jī)化合物，常作為煤生物脫硫研究中的模式化合物。本論文針對煤炭中有機(jī)硫化物DBT，開展了專一性脫有機(jī)硫微

2、生物的篩選和鑒定，微生物脫硫條件的優(yōu)化，生物脫硫動力學(xué)特性及原煤脫硫工藝的優(yōu)化和應(yīng)用的研究，具體結(jié)果如下：
　　在BSM篩選培養(yǎng)基中，以DBT為硫源，通過脫硫活性分析及代謝產(chǎn)物的GC檢測分析，得到一株活性較高的脫有機(jī)硫菌株D4，其代謝產(chǎn)物為2-HBP。通過對D4菌體的菌落及顯微形態(tài)特征分析，表明其與桿菌的特征有較高的一致性；采用細(xì)菌16SrDNA通用引物，利用PCR技術(shù)對D4的總DNA進(jìn)行擴(kuò)增，克隆出1488bp的16SrDNA序

3、列片段。對上述克隆片段測序后在NCBI網(wǎng)站進(jìn)行Blast序列同源性檢測分析，發(fā)現(xiàn)D4與Enterobacterhormaechei(AM943033)和Enterobacter.dc6(HM625774.1)菌株有較近的親緣關(guān)系，相似性為99％；綜上所述，脫硫菌D4鑒定為腸桿菌屬(Enterobactersp.)，命名為Enterobactersp.D4。
　　通過培養(yǎng)基組分和發(fā)酵培養(yǎng)條件的優(yōu)化，考察菌株Enterobacters

4、p.D4以DBT為硫源的脫硫條件，結(jié)果表明，D4菌體最佳的脫硫碳源是甘油，最佳氮源是NH4Cl；在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法(RSM，ResponseSurfaceMethod)對脫硫條件進(jìn)行建模優(yōu)化，篩選出3個(gè)影響顯著的因素：轉(zhuǎn)速、底物濃度和培養(yǎng)溫度；優(yōu)化后的脫硫條件：轉(zhuǎn)速175r/min，DBT濃度0.1mmol/L，培養(yǎng)溫度30℃。優(yōu)化后的脫硫率為59.83％，比優(yōu)化前提高了近10%。
　　研究了菌株D4的脫硫動力

5、學(xué)特征。分別用HinshelWood、Luedeking-Piret和Luedeking-Piret-like方程模型表征、研究了D4的菌體生長、底物(DBT)消耗和產(chǎn)物生成的動力學(xué)特征。應(yīng)用四階Runge-Kutta法則。結(jié)果顯示通過MATLAB擬合得到的動力學(xué)方程，實(shí)驗(yàn)值的大部分?jǐn)?shù)據(jù)均在該擬合方程的95%的置信區(qū)間內(nèi)，說明擬合得到的動力學(xué)方程模型，能夠很好的表征脫硫發(fā)酵特征。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)對D4生長和脫硫特征進(jìn)行分析，結(jié)果顯示產(chǎn)物（2

6、-HBP）對脫硫反應(yīng)影響較大(Kp=21.5764mmol·L-1)，產(chǎn)物生成和菌體生長呈現(xiàn)偶聯(lián)型(α=0.02)。
　　考察了溫度、煤漿濃度、脫硫時(shí)間、初始pH、接種量和轉(zhuǎn)速對原煤脫有機(jī)硫的影響，在單因素的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交試驗(yàn)對煤炭脫有機(jī)硫進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果為：溫度29℃，煤漿濃度3.0%，脫硫時(shí)間9d，初始pH6.5，接種量是11%，轉(zhuǎn)速值是175r/min，在最優(yōu)條件下，煤炭有機(jī)硫脫硫率達(dá)到27.2%。利用BP神經(jīng)網(wǎng)