褐煤高温水萃物生物产气及化学组成变化

摘要

微生物与煤的相互作用过程复杂,为了深入分析煤中有机物在生物产气过程中的作用及变化规律,选取义马褐煤和实验室保存的产甲烷菌群作为研究对象,研究褐煤水溶性有机物产气特征及其产气前后化学组成变化.利用去离子水在70℃下萃取褐煤得到水溶性有机物、水萃余煤,分别以其作为底物开展生物产气实验,并利用甲醇对产气后的残煤进行有机萃取,采用GC、HPLC-MS和GC-MS方法分析产气量变化及发酵液和煤甲醇萃取物的化学组成.结果 表明,褐煤原煤、水溶性有机物和水萃余煤的产气量分别为0.46、0.45和0.15 mmol/g.产气初期水溶性有机物化学组成复杂,分子量主要集中在200～300 Da,生物产气后化合物种类减少,分子量降至150～200 Da,并且产气后发酵液中检测到一些分子中具有苯环结构的含氮和氧杂原子的化合物.水萃余煤生物产气后的甲醇萃取物中出现少量水溶性化合物如甲酰胺、乙酰胺、亚硫酸二甲酯等.70℃萃取得到的义马褐煤水溶性有机质能被产甲烷微生物利用产气,经过生物产气后煤中非水溶性有机物会转变成水溶性有机物.本研究探索了褐煤中水溶性有机物在生物产气过程中的潜在作用,为阐明煤生物产气的物质基础提供了实验依据.