蜡样芽孢杆菌降解山西浑源褐煤工艺条件的优化

研究了蜡样芽孢杆菌对山西浑源褐煤的降解过程,通过单因素实验探索了煤浆质量浓度、煤氧化程度、接种量、培养方式和培养天数等因素对溶煤效果的影响。结果表明:各因素的最优水平为煤浆质量浓度0.60g(煤)∶50mL(培养基),硝酸与煤氧化比例15g(煤)∶50mL(硝酸),接种量4.0mL(菌液)∶50mL(培养基),培养温度30℃,摇床转速160r/min,培养时间31d,此时溶煤率达到34.45%。进一步通过正交实验优化培养条件,得到最优降解工艺条件为煤浆质量浓度0.50g(煤)∶50mL(培养基),接种量7.0mL(菌液)∶50mL(培养基),培养温度30℃,摇床转速160r/min,培养时间22d。在此条件下,溶煤率达到38.57%。利用元素分析、傅立叶红外光谱、X-射线衍射等手段对原煤、氧化煤和残煤进行了表征。结果表明:煤经硝酸氧化处理后,碳和氢含量减少,含氧量由20.49%(质量分数,下同)增加到27.87%,含氮量由1.68%增加到5.71%,氧化煤的晶核和缩聚程度下降;氧化煤中羧基和氨基的存在,增加了生物酶与氧化煤的作用位点,使煤中大分子结构被降解为低分子质量类物质。紫外-可见光谱和气相色谱-质谱联用分析表明,溶煤产物中含有大量长链脂肪族碳氢化合物、芳烃衍生物和酯类等物质。