一種煤的高效生物脫硫方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤的高效生物脫硫方法，該方法先用粉碎機(jī)將煤的粒度粉碎至150目以下。選用三株細(xì)菌，氧化硫硫桿菌、喜溫硫桿菌和施氏假單胞菌。脫硫過程具有順序性，先用施氏假單胞菌脫除煤中的有機(jī)硫。一期脫硫結(jié)束后，將氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌按照一定的細(xì)菌總數(shù)比制成脫硫液，再進(jìn)行煤炭的無機(jī)硫脫除，將脫硫處理后的煤經(jīng)水洗、過濾、烘干即可。脫硫后的煤，其全硫脫除率高達(dá)57.8%，該方法操作簡單、處理?xiàng)l件溫和、成本低廉，并且有效保留了煤炭中的有效成分，是一種市場前景非常廣闊的脫硫技術(shù)。
【專利說明】一種煤的高效生物脫硫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤的生物脫硫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是目前我國不可替代的重要能源之一。然而煤燃燒產(chǎn)生的SO2會造成嚴(yán)重的大氣污染，導(dǎo)致酸雨等環(huán)境問題的發(fā)生。如何開發(fā)快速、高效及環(huán)保的脫硫技術(shù)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在現(xiàn)有的煤炭脫硫技術(shù)中，生物脫硫技術(shù)以設(shè)備簡單、操作簡便、成本低廉及可行性高等優(yōu)點(diǎn)成為目前煤炭脫硫研究領(lǐng)域最有潛力的技術(shù)之一。
[0003]煤炭脫硫技術(shù)可以分為燃燒前脫硫、燃燒中爐內(nèi)脫硫和燃燒后的煙氣脫硫技術(shù)。其中燃燒中爐內(nèi)脫硫和燃燒后煙氣脫硫技術(shù)的實(shí)施具有很大的限制性，特別是居民生活用煤在燃燒中和后脫硫是基本不具有可行性的。因此，目前研究最多的燃燒前脫硫技術(shù)，燃燒前脫硫技術(shù)具有成本低、脫硫過程操作簡單等優(yōu)勢。國內(nèi)外的研究學(xué)者根據(jù)這些技術(shù)處理的本質(zhì)將煤炭燃燒前脫硫技術(shù)分為物理法、化學(xué)法和生物法。煤炭的脫硫處理需要考慮多重因素的影響，比如處理時(shí)間、處理溫度、操作方法的難易程度以及是否環(huán)境友好等。
[0004]煤中無機(jī)硫的主要成分為黃鐵礦(FeS2),脫硫微生物能氧化硫成硫酸根而釋放到溶液中從而完成煤中的無機(jī)硫脫除。該類型的脫硫微生物主要有嗜酸硫桿菌屬(.AcicIithiobacillus、、細(xì)小螺旋菌屬 iLeptospirillum')以及硫化葉菌屬 iSulfolobus、
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[0005]在煤炭中的有機(jī)硫成分中，主要以噻吩類物質(zhì)為主體，如二苯并噻吩。研究發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)有多種微生物可以參與煤中有機(jī)硫的脫除，如紅平紅球菌Uihodococcuserythropoli5) > 銅綠假單胞 1MiPseudomonas aeruginosa)以及棒桿菌屬(Corynebac terium sp.)等。
[0006]研究表明，無機(jī)硫脫除微生物在煤脫硫過程中會因?yàn)椴糠执x產(chǎn)物的相互作用而生成阻礙脫硫過程的鈍化膜類物質(zhì)，例如由高濃度的鐵形成的黃鉀鐵礬鈍化膜、由單質(zhì)硫沉積形成的硫?qū)逾g化膜以及微生物的強(qiáng)吸附過程引起的死菌胞外多聚物鈍化膜等；這一類鈍化膜的形成會對脫硫過程造成嚴(yán)重的影響，因?yàn)殁g化膜一旦形成，脫硫菌自身是很難去除的。然而這一類由無機(jī)硫脫除過程產(chǎn)生的鈍化膜勢必會對有機(jī)硫脫除過程造成一定影響。
[0007]何德文等研究發(fā)現(xiàn)真菌可以脫除煤中43.75^49.76%的全硫，具有速度快，脫硫能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。Dugan等人還報(bào)道了 A ferrooxidans或A thiooxidans與嗜酸性的異養(yǎng)菌種混合比單一的A ferrooxidans菌效果要好。何環(huán)等首次使用A caldus菌進(jìn)行煤脫硫研究，最終脫除了煤中47%的黃鐵礦硫和19%的全硫，并通過X-Ray衍射分析發(fā)現(xiàn)沉積在煤炭表面的主要物質(zhì)是單質(zhì)硫。
[0008]煤炭生物脫硫過程主要包括無機(jī)硫脫除和有機(jī)硫的脫除，只有兩個(gè)階段都能達(dá)到高效地硫脫除作用，煤中的硫才能得到有效地脫除。如何合理的選擇生物脫硫過程有機(jī)硫脫除和無機(jī)硫脫除的先后順序成為解決問題的關(guān)鍵。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有煤炭脫硫技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種煤炭高效生物脫硫的方法。本發(fā)明制備方法包括以下步驟:
將煤炭用粉碎機(jī)粉碎至粒度在150目以下；
選用三株細(xì)菌，氧化硫硫桿菌、喜溫硫桿菌、施氏假單胞菌；
脫硫過程有順序性，先用施氏假單胞菌進(jìn)行有機(jī)硫脫除5-30天，再用氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的混合菌液無機(jī)硫脫除5-30天；
脫硫處理后的煤樣要進(jìn)行水洗、過濾和烘干。放于干燥箱中于70-150°C干燥0.5-3h.所述的脫硫過程具有順序性，即先用施氏假單胞菌進(jìn)行有機(jī)硫脫除，再用氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的混合菌液進(jìn)行無機(jī)硫脫除。
[0010]所述的施氏假單胞菌進(jìn)行脫硫處理時(shí)間為5-30天，優(yōu)選15-25天；氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的混合菌液脫硫處理的時(shí)間為5-25天，優(yōu)選10-20天。
[0011]所述的兩種脫硫體系中細(xì)菌濃度為2X 104-2X 109Cells/mL，優(yōu)選2X 105-2X 107cells/mL。
[0012]所述的兩種脫硫體系的攪拌速度為100_500r/min。
[0013]所述的兩種脫 硫體系中煤漿濃度為5-40%。
[0014]所述的兩種脫硫體系反應(yīng)溫度為10_40°C。
[0015]脫硫后的煤，其全硫脫除率最高可達(dá)57.8%，該方法操作簡單、處理?xiàng)l件溫和、成本低廉，并且有效保留了煤炭中的有效成分，是一種市場前景非常廣闊的脫硫技術(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以15%的煤漿濃度混勻在施氏假單胞菌的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X106cellS/mL，體系溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速170r/min,持續(xù)脫硫處理15天；然后過濾，將固體轉(zhuǎn)移到含有氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的細(xì)菌總數(shù)比為1:1的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X107cellS/mL，處理?xiàng)l件同上，持續(xù)脫硫處理15天，然后水洗、過濾、烘干，待分析。
[0017]經(jīng)分析測定，煤中的全硫的脫除率為45.5%，其中有機(jī)硫脫除比率為26.5%，其中無機(jī)硫脫除比率為19.0%。
[0018]實(shí)施例2
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以20%的煤漿濃度混勻在施氏假單胞菌的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X106cellS/mL，體系溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速170r/min,持續(xù)脫硫處理20天；然后過濾，將固體轉(zhuǎn)移到含有氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的細(xì)菌總數(shù)比為1:1的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X107cellS/mL，處理?xiàng)l件同上，持續(xù)脫硫處理15天，然后水洗、過濾、烘干，待分析。
[0019]經(jīng)分析測定，煤中的全硫的脫除率為49.6%，其中有機(jī)硫脫除比率為32.5%，其中無機(jī)硫脫除比率為17.1%。
[0020]實(shí)施例3取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以20%的煤漿濃度混勻在施氏假單胞菌的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X106cellS/mL，體系溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速170r/min,持續(xù)脫硫處理25天；然后過濾，將固體轉(zhuǎn)移到含有氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的細(xì)菌總數(shù)比為1:1的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X107cellS/mL，處理?xiàng)l件同上，持續(xù)脫硫處理15天，然后水洗、過濾、烘干，待分析。
[0021]經(jīng)分析測定，煤中的全硫的脫除率為57.8%，其中有機(jī)硫脫除比率為40.4%，其中無機(jī)硫脫除比率為17.4%。
[0022]實(shí)施例4
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以20%的煤漿濃度混勻在施氏假單胞菌的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X106cellS/mL，體系溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速170r/min,持續(xù)脫硫處理20天；然后過濾，將固體轉(zhuǎn)移到含有氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的細(xì)菌總數(shù)比為1:1的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X107cellS/mL，處理?xiàng)l件同上，持續(xù)脫硫處理20天，然后水洗、過濾、烘干，待分析。
[0023]經(jīng)分析測定，煤中的全硫的脫除率為46.7%，其中有機(jī)硫脫除比率為28.1%，其中無機(jī)硫脫除比率為18.6%。
[0024]實(shí)施例5
取煤中全硫含量4.97%的高硫煤，粒度粉碎至150目以下，以15%的煤漿濃度混勻在含有氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的細(xì)菌總數(shù)比為1:1的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X107cells/mL,體系溫度30°C，搖床轉(zhuǎn)速170r/min，持續(xù)脫硫處理15天；然后過濾，將固體轉(zhuǎn)移到含有施氏假 單胞菌的菌液中，初始細(xì)菌濃度為2X106cellS/mL，處理?xiàng)l件同上，持續(xù)脫硫處理25天，然后水洗、過濾、烘干，待分析。
[0025]經(jīng)分析測定，煤中的全硫的脫除率為28.6%，其中有機(jī)硫脫除比率為16.3%，其中無機(jī)硫脫除比率為12.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種煤的高效生物脫硫方法，其特征在于包括以下步驟: (1)先將煤炭用粉碎機(jī)粉碎至粒度在150目以下； (2)選用三株細(xì)菌，氧化硫硫桿菌、喜溫硫桿菌和施氏假單胞菌； (3)脫硫過程按以下順序進(jìn)行:先用施氏假單胞菌進(jìn)行有機(jī)硫脫除5-30天，再用氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的混合菌液無機(jī)硫脫除5-25天；細(xì)菌濃度為2X 104-2X IO9ceIls/mL，煤漿濃度為5-40%，反應(yīng)溫度為10-40°C ;同時(shí)進(jìn)行攪拌； (4)對脫硫處理后的煤樣進(jìn)行水洗、過濾和烘干，放于干燥箱中于70-150°C干燥0.5_3h。
2.如權(quán)利要求1所述煤的高效生物脫硫方法:所述的施氏假單胞菌進(jìn)行脫硫處理時(shí)間為15-25天；氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌的混合菌液脫硫處理的時(shí)間10-20天。
3.如權(quán)利要求1所述煤的高效生物脫硫，其特征在于:步驟(3)所述的細(xì)菌濃度為2X 105-2X 107cells/mL。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的攪拌速度為100-500r/min。
【文檔編號】C10L9/02GK103937576SQ201410180259
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月2日
【發(fā)明者】楊宇, 任改梅, 楊羅, 王濤, 黃露 申請人:中南大學(xué)