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H2O2预处理胜利褐煤镜质组的生物产气研究

Biogas production of vitrinite from Shengli lignite pretreated with H2O2

摘要[目的]研究H2O2处理对煤中镜质组生物产气的影响.[方法]选择内蒙古胜利褐煤作为研究对象,以实验室前期富集保存的产甲烷微生物作为出发菌群,首先通过浮选对煤炭进行显微组分分离(高镜质组GJ、中镜质组ZJ和低镜质组DJ),并对煤的物化性质进行表征,然后在固液比1∶15、H2O2浓度10％、预处理时间30d条件下用H2O2处理不同镜质组含量的样品,再以处理前后的原煤及残煤进行生物产气实验.采用气相色谱、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等方法分析H2O2处理前后产气及煤的物化性质变化.[结果]经过H2O2预处理后,煤中镜质组的含量有所下降,挥发成分增加,固定碳减少,H2O2与高镜质组煤样反应更剧烈,氧含量增加,碳含量减少.未经过处理的煤在100 d时产甲烷量为GJ＞ZJ＞DJ,分别为174.24、164.31.135.52 μmol/g煤,而经过H2O2预处理的煤在20 d后停止产气,最终产甲烷量分别为39.63、39.61、41.55 μmol/g煤,比原煤产气减少了77.26％、75.89％和69.34％.随着镜质组含量的增加,经过H2O2处理后的煤样芳香环层片的层间距d002、单层层片的延展度La和层片的堆叠度Lc减小,而芳香层数N增加,表明晶核结构变小.经过H2O2处理后煤芳烃碳、芳香族、C=O基团和C=C基团所占比例增加,芳环缩合度增大,含氧官能团变多.[结论]利用H2O2长时间处理使煤基质中较易被微生物利用的有机质结构减少,从而降低了产气能力.

作者张昊鹏 ^[1] 张丹 ^[1] 何环 ^[2] 任义 ^[1] 陈林勇 ^[3] 刘健 ^[3] 黄再兴 ^[4] 学术成果认领

作者单位中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116 ^[1] 中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏徐州 221116 ^[2] 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城 048000;煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城 048000 ^[3] 国家煤加工与洁净化工程技术研究中心,江苏徐州 221116 ^[4]

关键词褐煤生物产气预处理 H2O2 镜质组 lignite biogas production pretreatment hydrogen peroxide vitrinite

栏目名称

地质微生物应用

DOI 10.13343/j.cnki.wsxb.20240137

发布时间 2024-11-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）