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目前,常用的生物脱硫的方法有浸出法、表面氧化法和微生物絮凝法等。
(1)生物浸出脱硫
生物浸出法就是利用微生物的氧化作用将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸,硫酸溶于水后将其从煤炭中排除的一种脱硫方法。具体方法是将含有微生物的水浸透在煤中,实现微生物脱硫。刘生玉、印海南等认为,FeS2脱除的基本反应如下(下面反应都是在氧化酶的参与下进行的):
2 FeS2 + 7O2+2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 (1)
2FeSO4 + 0.5 O2+ H2SO4 → Fe2(SO4)3 +2 H2O (2)
FeS2 + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 + 2S (3)
2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 (4)
生物浸出脱硫目前常用的反应方式有堆浸法和浆态床流动法。堆浸法只需在煤堆上撒上含有微生物的水,通过水浸透,在煤中实现微生物脱硫,生成的硫酸在煤堆底部收集,从而达到脱硫的目的。浆态床流动法是将煤粉碎后与细菌、营养介质一起置于反应器内,在通气条件下进行煤的脱硫。
该法研究历史较长,技术较成熟。优点是装置简单、经济、不受场地限制、处理量大等。由于是将煤中硫直接代谢转化,当采用合适的微生物时,还能同时处理无机硫和有机硫,理论上有很大应用价值。其缺点是处理时间较长,一般需要数周;浸出的废液容易造成二次污染。
(2)微生物表面处理法
即表面改性浮选法。这是一种将微生物技术与选煤技术结合起来,开发出的一种微生物浮选脱硫技术。该法是将煤粉碎成微粒,与水混合,在其悬浮液下通入微细气泡,使煤和黄铁矿表面均附着气泡,在空气和浮力作用下,煤和黄铁矿一起浮到水面。但是,如果将微生物加入悬浮液中,由于微生物在黄铁矿表面,使黄铁矿表面由疏水性变成亲水性。与此同时微生物却难以附着在煤粒表面,所以煤表面仍保持疏水性。这样煤粒上浮,而黄铁矿则下沉从而将煤和黄铁矿分离,达到煤炭中脱除黄铁矿的目的。
该法优点是处理时间短,当采用对黄铁矿有很强专一性的微生物(如氧化亚铁硫杆菌)时,能在数秒钟之后就起作用,抑制黄铁矿上浮,整个过程几分钟就完成,脱硫率较高。该法缺点是煤炭回收率较低。
(3)微生物絮凝法
利用一种本身疏水的分歧杆菌的选择性吸附作用,在煤浆中有选择地吸附在煤表面,使煤表面的疏水性增强,结合成絮团,而硫铁矿和其它杂质吸附细菌,仍分散在矿浆中,从而实现脱硫。该法较新,应用较少,还有待于进一步研究和推广。综上分析,生物脱硫将会在未来的发展中占据更有利地位。
我国在煤的微生物脱硫方面的研究起步较晚,80年代中期后,我国一些研究人员在利用微生物进行煤脱硫(包括有机硫)方面开展了一些基础研究工作。从松藻煤矿分离到氧化亚铁硫杆菌,在pH1.55~1.70的条件下,利用浸出法可使黄铁矿硫的去除率达到86.11%~95.16%。国家环境保护总局资助,中国环境科学研究院生物工程重点实验室进行了浮选法微生物脱硫 工艺的可行性研究。结果显示该工艺是相当可行的。在中性条件下,经约30分钟的微生物处理 ,可脱除无机硫达60%,比纯物理浮选提高约1倍。但该技术还需要扩大规模试验,未来极有可能为产业化奠定基础。
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