微生物降解昭通褐煤提高游离腐殖酸含量

筛选到1株对云南省昭通褐煤降解效果较好的菌株H3,经分子生物学鉴定,该菌株与青霉菌Penicillium griseopurpureum的相似度为96%。通过正交试验筛选H3菌株生物降解昭通褐煤产游离腐殖酸的主要影响因素,结果表明,煤样粒度会明显影响H3菌株对煤的生物降解,并且当粒度小于0.074 mm、反应温度为30℃、反应时间为7 d时,菌株H3对褐煤的降解效果最好,经降解后褐煤中游离腐殖酸含量为70.34%,提高35.87%,降解率达到56.25%。通过工业分析、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分析了微生物降解前后褐煤性质的变化,结果表明经H3菌株降解后昭通褐煤的水分和固定碳含量略有上升,而挥发分和灰分含量略有下降,煤中一部分芳香环可能被真菌破坏,使其微晶结构发生变化。同时,经过微生物降解后的褐煤,部分碳碳双键和碳氮单键消失,说明原煤部分官能团被破坏。

微生物降解煤产腐植酸及应用研究进展

腐植酸是一种天然有机高分子混合物,广泛存在于自然界中,其中低阶煤矿物如褐煤、风化煤中含有丰富的腐植酸。介绍了我国矿物源腐植酸资源储备、区域分布、种类和性质,将传统的理化加工腐植酸方法与微生物法处理腐植酸进行对比,结合近年来微生物处理低阶煤矿物的现状,总结出可以降解低阶煤生产腐植酸的微生物种类(以放线菌、细菌和真菌为主)以及共培养的菌剂。阐述了矿物源腐植酸广泛的生产应用性,腐植酸作为土壤改良剂可以固定土壤中的重金属离子,吸附和促进降解农药、多环芳烃等有机物,减少重金属在植物体中的富集和毒害作用,减轻土壤污染状况;腐植酸作为一种有机生物肥料在农业生产中发挥作用,可以促进作物生长,增强作物抗逆性,改善农产品品质,提高化肥利用率,并改善耕作土壤结构,利于土壤中水、肥、气和热状况的调节,进而促进作物的根系发育,提高作物产量,实现农业可持续发展;在医药和石油工业领域方面,天然腐植酸具有止血、活血、抗菌、抗病毒、改善微循环、调节内分泌、提高免疫力等功效;腐植酸类钻井液产品也因其无环境污染、抗高温、阻垢性能高等特性逐渐受到欢迎。矿物源腐植酸在多种生产实践中得到应用且效果良好,但腐植酸基础产品种类偏少,不同地区来源和处理工艺对于腐植酸产品品质影响差异比较大,需要加强对矿源腐植酸的加工工艺、产品的理化特征、对土壤作用和生物作用效果等综合分析,因此腐植酸的区域化发展和复合化利用,特别是医疗方面的应用需要大力推进发展。微生物转化低阶煤炭资源生产腐植酸虽然具有工艺简单、低能耗、无污染等传统理化处理技术难以比拟的优点,但同时也存在微生物生长周期长和生产效率低等问题,进一步探究了解微生物作用于煤炭产生腐植酸的机理和调控途径是当前矿源腐植酸研究的重要方向。

复合菌剂转化褐煤产腐植酸机理研究

以新疆褐煤为转化底物,构建复合菌剂(100 mL菌剂中枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、米曲霉和微紫青霉菌的体积分数分别为1.5%,1.5%,1.0%,2.5%)作为研究对象,通过工业分析、元素分析、X射线衍射分析、傅立叶红外光谱分析、X射线光电子光谱分析和紫外-可见光光谱分析等方法,研究了复合菌剂转化褐煤前后煤的腐植酸质量分数、元素组成、矿物组成、有机官能团、碳元素赋存形态的变化,以及转化褐煤过程中,复合菌剂和单一微紫青霉产生的锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶、漆酶的活性变化。结果表明:经复合菌剂转化后,煤中总腐植酸和可溶性腐植酸质量分数分别由29.75%和6.24%增加到66.41%和33.44%;复合菌剂转化后,煤中灰分质量分数和固定碳质量分数分别由8.91%和55.72%降至8.07%和52.99%,而挥发分质量分数则由38.83%增加至42.36%。元素分析结果表明:经复合菌剂转化后,煤中C元素相对含量由71.56%降至69.93%;H,O,N等元素相对含量均升高,其中N元素相对含量上升最明显,由0.65%升至1.26%。经复合菌剂处理后,煤中无机矿物组成变化不明显,但C—C/C—H官能团和O C—O官能团增加,且部分不饱和C被饱和。微紫青霉产生的锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶、漆酶的活性较单一,复合菌剂产生的锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶、漆酶的活性均明显提高,其中漆酶活性达到16.09 U/mL。以上结果说明复合菌剂可将褐煤中大分子结构转化生成小分子腐植酸。与单一菌种相比,复合菌剂产生更多的胞外酶有助于腐植酸的产生。