5化石燃料的生物脱硫.ppt

第五章化石燃料的生物脱硫,,背景,含硫化石燃料在燃烧时会排放出大量的SOX有害气体，称为环境的重要污染源，可以起大面积酸雨，严重污染大气、土壤和水源，破坏生态环境，危害人类。,,二氧化硫SO2二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生。二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性另外，二氧化硫对金属材料、房屋建筑、棉纺化纤织品、皮革纸张等制品容易引起腐蚀，剥落、褪色而损坏。还可使植物叶片变黄甚至枯死。酸雨指降水的pH值低于5.6时，降水即为酸雨。降水酸度pH＜4.9时，将会对森林、农作物和材料产生明显损害。,,美国纽约州，阿第伦达克山1980年泰德.史匹格尔早春时节的酸雨酸雪污染了河川，造成一场致命的“酸流”，令溪鳟纷纷死于鳃部伤害。国家地理杂志,第一节生物脱硫的反应机制,,,化石燃料中的硫分为可燃硫和不燃硫。可燃硫又分为无机硫和有机硫可燃硫经燃烧后生成SOX进入大气；不燃硫主要是硫酸盐，含量少，且易洗脱。,,一、微生物脱无机硫基质1、细菌氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌,,可看出，用于脱除煤炭无机硫的细菌都属于化能自养型微生物，而异养型微生物只能脱除有机硫；兼性自养型微生物，则对无机硫和有机硫都有脱除效果。,,2、脱硫过程一般认为微生物对黄铁矿的脱除机理分为两种①微生物直接溶化黄铁矿直接机理；②由微生物引起纯粹的化学反应而导致的溶解作用间接机理。,,,二、微生物降解有机硫的机制二苯并噻吩Dibenzothiophene，简称DBT）及其衍生物在化石燃料中含量高、较难降解，因此实验室一般使用DBT作为生物脱硫研究的模式化合物。,,1、碳架破坏途径C-C键被切断该途径由假单胞菌、拜叶林克氏菌、不动杆菌和根瘤菌混合培养时发现。,,2、直接氧化DBT的C-S键生成苯甲酸酯途径以DBT为惟一碳源、硫源培养基上分离出的节杆菌和假单胞菌，能将DBT完全氧化为生物物质和硫酸盐；以DBT或DBT-砜为惟一硫源的培养基上分离出的短杆菌和节杆菌完全将DBT-亚砜和DBT-砜降解为苯甲酸酯和硫酸盐。,,3、碳架保留途径专一地切断C-S键而保留完整的碳架代表细菌红平球菌,,DszCDBT单加氧酶;DszADBT-砜单加氧酶；DszB脱亚磺酸酶；限速步骤DszD黄素还原酶,第二节煤炭生物脱硫技术,,煤炭的化学结构模型,,,煤炭的脱硫技术总体上可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种。燃烧前燃烧中添加固硫剂或炉内喷入钙系脱硫剂易结渣、磨损和堵塞燃烧后烟气脱硫技术效率高，但成本也高,,煤的燃烧前脱硫又分为物理法、化学法和生物法三种物理法根据含硫化合物的密度、磁性和导电性而设计过程简单，已大规模应用。不能除去有机硫，对结构复杂及嵌布粒径很细的无机硫也无能为力。化学法通过氧化剂把硫氧化必须采用高温高压并用腐蚀性沥滤剂，耗能大、设备复杂。,,微生物脱硫法亦称细菌沥滤法，基本原理与细菌浸矿相同。,,在煤上撒上含有微生物的溶液，水浸透在煤中实现生物脱硫。生成的硫酸在地步从煤中除去。,,影响煤脱硫的因素1、影响微生物生长的条件①温度对于自养硫杆菌来说，2325℃；②pH对于铁氧化硫杆菌，脱硫pH23；对于硫化叶菌来说，最适pH15。③接种的菌量起始细菌浓度108109个细胞/ml,,④Fe3可作为氧化剂，有报道在反应器中加少量铁盐可提高脱硫速度。⑤CO2、N、P等连续培养时少量加入有助于细菌的起始生长。,,2、煤的粒度煤粒太大，表面积小，不利于微生物大量繁殖；煤粒太小，则不利于通气和液体的流动，也会影响处理效果。,细菌脱硫,,微生物助浮脱硫法,原理微生物能选择性地粘附在矿石和黄铁矿表面。15min就可完成吸附。,第三节石油生物脱硫技术,,,主要是有机硫的脱除,,分离技术旋液分离器圆锥形试管。高密度部分（水）驱到试管外，较轻部分留在中间。无动力系统，可以很容易、经济地分离油水乳胶体，所以很有应用价值。,