天然气生物脱硫技术研究进展

天然气作为绿色、高效的优质清洁能源,在我国能源结构中所占比例日益增加。因为天然气中含有一定量的有毒有害气体硫化氢,所以天然气在使用之前就需要脱除其中的硫化氢气体。生物脱硫是利用微生物脱除气体和废水中的含硫化合物,具有操作条件温和、能量消耗低、环境污染小、脱硫效率高、副产生物硫黄等优势。因此,天然气生物脱硫技术已成为天然气净化研究的热点之一。本文首先介绍了天然气中硫化氢气体的主要来源,回顾了工业上广泛应用的天然气脱硫技术(克劳斯法脱硫和络合铁法脱硫);随后阐述了生物脱硫的主要菌种以及脱硫机理,并重点介绍了天然气生物脱硫技术的典型工艺(Bio-SR脱硫和Shell-Paques脱硫)和新型工艺(嗜盐嗜碱生物脱硫);最后指出了天然气生物脱硫技术的发展方向。

盐碱湖硫循环及嗜盐嗜碱硫功能菌研究进展

硫循环是地球化学元素循环之一,微生物在其中发挥关键的驱动作用.深入认识微生物驱动的硫循环过程,将有助于探究生物地球化学循环机制.盐碱湖因具有完整的硫循环途径、丰富的硫功能菌种类,已成为研究硫地球化学循环的理想环境.总结近年来有关盐碱湖硫元素循环过程及嗜盐嗜碱性硫功能菌的研究进展.包括基于多种组学的盐碱湖微生物多样性分析以及嗜盐嗜碱性硫功能菌的应用,重点分析已经分离或完成测序的嗜盐嗜碱性硫氧化菌(11个属24个种)和硫还原菌(15个属25个种)的生理生化特点及系统发育关系,并且总结硫代谢基因的分布规律,明确盐碱湖中微生物硫代谢主要途径,其中细胞色素C硫化氢脱氢酶和Sox氧化酶系组成盐碱湖中硫氧化的最主要途径.初步形成了盐碱湖硫循环过程概貌、较完整的嗜盐嗜碱硫功能菌谱系及硫代谢途径,这将对认识地球硫元素循环,尤其是盐碱湖硫循环具有重要意义.建议将来加强开展有关异养硫氧化菌代谢过程、硫碳氮代谢之间关系及相互作用、影响硫循环过程的关键环境因子及调控手段等研究,进一步推进嗜盐嗜碱性硫功能菌的应用.

有机硫对生物脱硫过程的抑制机理及其研究进展

作为一种绿色、经济的新兴技术,生物脱硫技术正逐渐受到人们的青睐。然而,处理气体中的有机硫对生物脱硫过程的抑制是一个不容忽视的问题。文中总结了近年来国际上对生物脱硫过程中有机硫影响的相关研究,主要包括有机硫的种类及理化特征、有机硫对脱硫过程的影响、有机硫的作用机理、操作条件与有机硫的相互关系以及耐受有机硫微生物的种类,并据此归纳了缓解有机硫对脱硫过程影响的一些方法,为生物脱硫工艺在实际应用中稳定、高效地运行提供一定的指导。

生物燃气净化提纯制备生物天然气技术研究进展

生物天然气是由生物燃气经过脱硫、脱碳、脱水等工艺手段净化提纯后得到的一种可再生燃气,其成分和热值与常规天然气无异,是我国重点发展的生物能源。传统生物燃气中高含量的H2S和CO2限制了其应用,因此生物燃气净化提纯技术是生物天然气实现商业化生产的关键。本工作综述了国内外生物天然气制备过程中的脱硫和脱碳技术,对各项技术的工艺流程、原理及工业化应用情况进行了详细介绍,阐述了各技术的关键环节和优缺点,指出了生物燃气净化提纯技术当前面临的挑战,讨论了脱硫和脱碳技术未来的发展趋势,旨在为生物天然气的研究和工业发展提供工艺参考。要点:(1)归纳分析了生物天然气制备过程中各种脱硫和脱碳技术的原理、工艺流程及关键技术。(2)对比了不同脱硫和脱碳技术的关键性能参数和各自的优缺点。(3)指出了生物燃气脱硫脱碳技术当前面临的挑战,展望了未来的发展方向。

磁纳米颗粒固定化多能硫碱弧菌(T.versutus D301)生物脱硫

采用共沉淀法合成油酸修饰的Fe3O4纳米颗粒,用其固定化Thioalkalivibrio versutus D301细胞,考察了盐碱环境下纳米颗粒固定化细胞的工艺条件,比较了固定化细胞和游离细胞的硫氧化活性,研究了固定化细胞的重复利用性能.结果表明,最佳固定化条件为Na+浓度0.6 mol/L,p H值9.5,固定化温度20℃,吸附时间10 min.固定化细胞硫氧化速率是游离细胞的81%.固定化细胞具有很好的硫氧化活性,可重复使用至少6次.

一株嗜盐嗜碱硫氧化菌的筛选、鉴定及硫氧化特性

【背景】沼气和天然气等清洁能源中往往会含有一定量的硫化氢,硫化氢的存在不仅污染环境,而且对人类危害很大。【目的】以硫代硫酸钠为唯一硫源从巴丹吉林沙漠盐碱湖岸边沉积物中分离筛选得到一株硫氧化菌BDL05,并研究其硫氧化特性。【方法】通过形态观察、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析对硫氧化菌BDL05进行鉴定。【结果】菌株BDL05为革兰氏阴性菌,弧状,其16S rRNA基因序列与Thiomicrospira microaerophila ASL 8-2的相似性达99.8%,将其命名为Thiomicrospira microaerophila BDL05。该菌氧化硫代硫酸盐的最适pH为9.3,最适总钠盐浓度为0.8mol/L,在以硫化钠为硫源的气升式反应器中单质硫的生成率为94.7%,生成速率为3.0 mmol/(L·h)。【结论】菌株Thiomicrospira microaerophila BDL05为嗜盐嗜碱硫氧化菌,其耐盐耐碱性较强,比生长速率快,硫化钠氧化能力较强,是一株在气体生物脱硫方面具有应用价值的菌株。

电缆细菌及其介导的生电硫氧化(e-SO_(x))过程研究进展

在自然环境中,微生物参与的硫化物氧化过程是地球硫元素循环的重要组成部分,然而在多数情况下,硫化物形成于海滨等沉积物下层,而氧气等电子受体位于表层,微生物如何解决其所需的电子供体和受体不在同一空间位置的问题尚不清楚.近期研究发现,电缆细菌通过生电硫氧化(electrogenic sulfur oxidation,e-SO_(x))过程将空间分离的硫氧化反应和氧气还原反应耦合起来,完美地解决了上述问题.本文总结近10年有关电缆细菌及其介导的生电硫氧化过程的研究进展,主要包括电缆细菌生存环境、生电硫氧化生态学意义、电缆细菌的鉴定与分类、生理特征、导电结构和机制等方面.发现普遍存在于海滨沉积物、淡水沉积物、水生植物根际等环境的生电硫氧化过程可以显著影响硫、铁、碳、钙、氮、磷等元素的循环,解除硫化物毒性,强化有机污染物降解.目前已鉴定出的所有电缆细菌均属于Candidatus Electrothrix属或Candidatus Electronema属.电缆细菌通过嵌入细胞膜的高导电纤维传导电子,而且已经进化出高度故障安全的内部导电网络.建议今后继续开展电缆细菌的遗传和代谢多样性、导电结构、多细胞之间能量分配机制以及导电纤维的仿生学应用开发等方面研究,为将来应用于生物能源、生物电子和生物修复等领域提供理论和思路.

高效液相色谱法测定生物脱硫系统中的含硫化合物

生物脱硫是利用微生物脱除气体和石油中的含硫化合物,具有操作条件温和、工艺流程简单、脱硫效率高、能量消耗低和环境污染少等优点。但是,当前仍然缺乏简单高效的分析方法来定量分析生物脱硫过程中的含硫化合物。针对这个问题,建立了柱前荧光衍生高效液相色谱法同时测定生物脱硫溶液中的亚硫酸盐、硫代硫酸盐和硫化物的分析方法。该分析方法中含硫化合物的标准曲线具有良好的线性关系,亚硫酸盐、硫代硫酸盐和硫化物相关系数分别为0.99946、0.99967和0.99965,其检测限分别为0.0006μmol/L、0.0007μmol/L和0.0011μmol/L;含硫化合物的加标回收率范围分别为98.17%–101.92%、100.90%–102.60%和101.11%–104.22%;并具有良好的重复性和稳定性。实验证明,该分析方法预处理简单、分析快速、结果准确,可用于同时测定不同生物脱硫系统中的含硫化合物。

表面活性剂对嗜盐嗜碱硫碱弧菌D301生成及利用硫颗粒的影响

【背景】微生物脱硫是脱除气体中硫化氢的一种有效方法,其中,硫颗粒的生成与代谢是控制生物脱硫效率的关键,但目前相应的控制方法很少。【目的】研究不同种类表面活性剂对硫碱弧菌D301生成及利用硫颗粒的影响。【方法】通过摇床培养,利用X射线衍射、冷场发射扫描电镜、能谱分析及傅里叶红外光谱对硫颗粒进行表征。【结果】单质硫主要以S_(8)形式存在,吐温-80和十二烷基磺酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)的添加对硫颗粒的形态及生成量影响明显。对照组中生成的硫颗粒呈规则球形,光滑完整,其表面附着蛋白质等生物大分子;加入0.01 g/L吐温-80后,硫颗粒呈长杆状、颗粒增大、利用速率减慢;加入0.3g/L的SDS后,硫颗粒呈短棒状、生成量减少、利用速率加快,同时延缓了硫碱弧菌D301的衰亡。【结论】添加表面活性剂可以改变硫颗粒形态并且影响其利用,是一种调控硫颗粒生成和代谢的有效手段。