诱变育种用于煤炭微生物脱硫的实验研究

摘要

我国能源赋存以及能源消费结构存在着一定的特殊性,煤炭是我国能源消费的主体,在我国国民经济和社会发展中占据着重要的位置。随着煤炭资源的不断开采,低硫煤的储量逐渐减少,高硫煤的大量使用已成为必然。煤炭脱硫已经成为我国洁净煤技术发展的主要方向。而微生物煤炭脱硫技术以其成本低、能耗小、工艺简单、操作方便等优点,越来越受到人们的关注。
　　本课题利用微生物脱硫技术,以大肠杆菌作为实验菌种,对兖州矿区北宿煤进行了浸出脱硫实验,分别探讨了煤样粒度、菌液浓度、浸出时间、诱变育种处理、微波及超声波煤样预处理等条件对煤炭脱硫效果的影响。
　　通过实验,得到主要研究成果如下:
　　(1)筛选得到一株能够有效脱除煤中硫的菌株HS-1,经生化鉴定为典型的大肠埃希氏菌。菌株HS-1对煤样全硫的脱除率可达38.79％。将筛选得到的大肠杆菌菌株HS-1进行紫外诱变育种,在功率为30W,照射距离为30 c m,照射时间为45s的条件下,以致死率为选择依据,获得一株诱变菌株,命名为HS-1Y。
　　(2)在生物浸出实验过程中,采用单因素实验和正交试验,探讨了煤样粒度、菌液浓度、浸出时间三个因素对菌株 HS-1脱硫效果的影响,确定菌株 HS-1浸出脱硫的最佳工艺条件为:实验温度37℃,摇床转速140r/min,煤样质量2 g,煤样粒度200目,菌液用量100 ml,浸出时间48 h;三个因素的影响顺序为:煤样粒度>菌液浓度>浸出时间。
　　(3)在最佳浸出脱硫工艺条件下,进行菌株HS-1和诱变菌株HS-1Y脱硫效果的对比实验,实验结果表明,两者均在浸出48h时达到最佳脱硫效果,脱硫率分别为40%和47.27%,诱变菌株HS-1Y脱硫能力显著提高。
　　(4)对煤样分别进行微波和超声波预处理,结果显示煤样脱硫效果随着预处理时间的延长呈现逐渐上升的趋势。超声波预处理的最佳时间为60 min,脱硫率达到了49.39%;微波预处理最佳时间为3 min,脱硫率达到了53.33%。选用最佳预处理时间,将超声波和微波对煤样进行联合预处理,浸出48h时达到最佳脱硫效果,脱硫率达到55.15%。结果表明对煤样进行超声波和微波联合预处理不仅可以提高微生物的脱硫效果,还可以缩短脱硫周期。
　　(5)以HS-1Y菌株作为优势菌株,与WS-1、WS-1Y和HS-1三种菌株按1:1的比例进行混合。结果显示,混合菌种HS-1Y+WS-1Y脱硫效果最佳。该混合菌种的最佳脱硫条件为:煤样粒度200目,浸出时间48 h,混合菌液两种菌株比例为HS-1Y:WS-1Y=3:2。在混合菌种最佳脱硫条件下,混合菌种脱硫效果达到了58.18%。

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表清单

1 绪论

1.1 研究背景(Research Background)

1.2 煤炭微生物脱硫研究进展(Advance in Microbial De sulfuriz ation of Coal)

1.3 微波以及超声波技术煤炭脱硫研究进展(Microwave and ultrasonic te chnology re se arch progre ss of coal de sulfuriz ation) 1. 3. 1 微波煤炭脱硫研究进展

1.4 研究目的和意义(Research Purpose and Significance)

1.5 研究内容和技术路线(Research Contents and Technical Route)

2 实验材料和煤样分析方法

2.1 实验材料(Experiment Materials)

2.2 煤样分析方法(Coal Sample Analysis Methods)

3 大肠杆菌的筛选、鉴定及菌种诱变

3.1 实验用培养基(Substrates in Test)

3.2 实验方法及步骤(Experimental Methods and Steps)

3.3 实验结果与分析(Experimental Results and Analysis)

3.4 本章小结(Brief Summary)

4 大肠杆菌浸出脱硫实验研究

4.1 实验方法及步骤(Experimental Methods and Steps)

4.2 实验结果与分析(Experimental Results and Analysis)

4.3 本章小结(Brief Summary)

5 微波、超声波预处理煤样的微生物脱硫实验研究

5.1 实验方法及步骤(Experimental Methods and Steps)

5.2 实验结果与分析(Experimental Results and Analysis)

5.3 本章小结(Brief Summary)

6 混合菌种脱硫实验研究

6.1 实验方法及步骤(Experimental Methods and Steps)

6.2 实验结果与分析(Experimental Results and Analysis)

6.3 本章小结(Brief Summary)

7 结论与展望

7.1 结论(Conclusions)

7.2 展望(Prospects)

7.3 有待进一步完善的工作(Work to be Further Perfect)

参考文献

作者简历

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