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一种低阶煤微生物分级降解的方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-03-26
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-07-09
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-02-05
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-03-26
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910232033.1 申请日 2019-03-26
公开/公告号 CN109880647B 公开/公告日 2021-02-05
授权日 2021-02-05 预估到期日 2039-03-26
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 C10G1/00C12P1/04C12P1/02C12R1/465C12R1/40C12R1/645 主分类号 C10G1/00
是否联合申请 联合申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 8
权利要求数量 9 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 商洛学院,西安科技大学 当前专利权人 商洛学院,西安科技大学
发明人 李建涛、刘向荣、蔡会武、杨再文、赵顺省、杨杰、石晨、康红丽 第一发明人 李建涛
地址 陕西省商洛市北新街10号 邮编 726000
申请人数量 2 发明人数量 8
申请人所在省 陕西省 申请人所在市 陕西省商洛市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
西安创知专利事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
谭文琰
摘要
本发明公开了一种低阶煤微生物分级降解的方法,该方法包括:一、将低阶煤制成煤粉;二、将煤粉光氧化得光氧化煤粉;三、将光氧化煤粉加入到接种有绿孢链霉菌的液体培养基中进行一级降解;四、将经灭菌后的一级降解煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中进行二级降解;五、将经灭菌后的二级降解煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中进行三级降解。本发明采用绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌依次对低阶煤进行分级降解,分别利用三种菌代谢产生的碱、酶、螯合剂和表面活性剂等多种活性物质,对低阶煤结构中不同的降解活性点协同作用,提高了低阶煤的降解率,为低阶煤进一步的清洁高效利用创造了基础条件。
  • 摘要附图
    一种低阶煤微生物分级降解的方法
  • 说明书附图:图1
    一种低阶煤微生物分级降解的方法
  • 说明书附图:图2
    一种低阶煤微生物分级降解的方法
  • 说明书附图:图3
    一种低阶煤微生物分级降解的方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-02-05 授权
2 2019-07-09 实质审查的生效 IPC(主分类): C10G 1/00 专利申请号: 201910232033.1 申请日: 2019.03.26
3 2019-06-14 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将低阶煤粉碎后烘干,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的煤粉;
步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化煤粉;
步骤三、将步骤二中得到的光氧化煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣进行灭菌;
步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级降解煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌
(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣进行灭菌;
步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级降解煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣。

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤二中所述光氧化预处理的条件为:加煤量以旋转床光化学反应器中单位容积加入的煤粉质量计
20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min。

3.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤三中所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化煤粉的加入量
9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度不小于3.0×105个/mL。

4.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤四中所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度不小于8.0×105个/mL。

5.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤五中所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间
5
14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度不小于2.0×10个/mL。

6.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,采用分光光度法对步骤三中得到的一级降解液在450nm处的吸光度进行测定,然后带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程中,计算得到一级降解率;所述绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程为:η1=
0.02466+0.07453Y1,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,其中η1为一级降解率,Y1为一级降解液吸光度。

7.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,采用分光光度法对步骤四中得到的二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,然后带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程中,计算得到二级降解率;
所述恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程为:η2=
0.02919+0.06412Y2,其拟合优度确定系数为R22=0.99075,其中η2为二级降解率,Y2为二级降解液吸光度。

8.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,采用分光光度法对步骤五中得到的三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,然后带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度的关系方程中,计算得到三级降解率;所述黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度的关系方程为:η3=0.02336+0.08945Y3,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,其中η3为三级降解率,Y3为三级降解液吸光度。

9.根据权利要求1所述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤三和步骤四中的灭菌条件均为:高压灭菌锅中121℃灭菌20min。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于煤的微生物转化技术领域,具体涉及一种低阶煤微生物分级降解的方法。

背景技术

[0002] 众所周知,煤炭是最主要的能源之一,中国煤炭储量位居世界第三位,煤炭产量和消费量一直位列世界第一。在煤炭的开采利用过程中,随着优质高阶煤的抢先开采加工和利用,低阶煤在煤炭储量中所占的比例越来越大。目前,我国超过50%的低阶煤的用途为发电,其次是炼焦,气化、液化、直接燃烧供暖等。上述低阶煤的利用过程中存在以下问题:
[0003] (1)发电效率低;低阶煤具有热值低、水分高等特点,这就导致其热效率低;
[0004] (2)加工条件苛刻;低阶煤的气化、液化、热解、炼焦等加工方式一般需要高温高压,对设备要求也高;
[0005] (3)燃烧污染大;低阶煤中N、S、重金属元素以及灰分含量较高,低阶煤在燃烧过程中除了产生二氧化碳、碳氢化合物外,还会生成大量烟尘、氮氧化物、硫氧化物、重金属化合物等污染物。
[0006] 低阶煤作为燃料直接利用越来越不利于当今社会的发展,因此,低阶煤的清洁高效加工利用是煤炭可持续发展的必然途径。
[0007] 煤的微生物降解是继煤炭的液化、气化加工技术后的最新技术,是一个涉及微生物学、生物化学、酶学、分子生物学、分离工程学、煤化学和矿物加工学等学科的新领域。煤的微生物降解只需要在室温、常压下进行,具有反应条件温和、反应设备要求简单、低耗能、产物利用率高等优点。在煤炭,特别是低阶煤的清洁高效利用方面,发展前景光明。
[0008] 自上世纪80年代科学家发现微生物能够降解煤至今,经过近四十年的研究和发展,煤的微生物降解作为煤炭加工的新技术,虽然已取得了一定的成果,但随着研究的深入,发现了诸多问题,比如:(1)微生物对煤的降解效率低;(2)菌-煤匹配规律研究不充分,缺少高效降解菌,且降解菌缺乏普适性等;(3)煤的组成和结构复杂导致煤的微生物降解产物难以分离和利用;(4)微生物降解煤的机理尚不明晰。以上这些问题都不同程度的制约着煤的微生物降解技术的工业化,其中,微生物对煤的降解率低是最基础和关键的问题。因为降解率过低,使得降解产物较少,就会导致研究降解产物的用途和产业化受阻,影响后续研究的进行;机理的研究是重点,机理的明晰能够从客观规律上指导煤的微生物降解过程,从而制定合理科学的措施提高煤的微生物降解率和设计煤的降解产物构成;降解产物的分离和高效利用是目的,产物的用途越广,附加值越大,就会反过来促进人们对煤微生物降解技术的研究。故而上述这些问题都急需系统深入的研究和突破。
[0009] 煤的微生物降解机理按提出的先后顺序分别是:酶作用机理、碱作用机理、螯合剂作用机理、表面活性剂作用机理和ABCDE作用机理。ABCDE作用机理指出了煤的大分子结构中分别被酶、碱、螯合剂及表面活性剂作用的官能团结构部位,该机理是在前面几种机理的基础上提出的,它认为微生物降解煤的过程是多种机理共同作用的结果。往往单个菌株不能产生降解煤的诸多降解煤的活性物质(酶、碱、螯合剂、表面活性剂等)。目前,研究者大多利用单株菌对煤进行微生物降解,故而往往降解率较低,即使个别菌和某种煤的匹配性较好(该菌产生的降解煤活性物质正好和某种煤的结构中大量存在的降解活性点相对应),但该菌对其它结构官能团不同的煤,不一定降解率高,即菌株缺乏普适性。故而,以煤微生物降解机理为出发点,研究提高煤微生物降解率的方法是煤,特别是低阶煤高效清洁利用的前提和基础。

发明内容

[0010] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供了一种低阶煤微生物分级降解的方法。该方法采用绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌依次对低阶煤进行分级降解,分别利用三种菌代谢产生的碱、酶、螯合剂和表面活性剂等多种活性物质,对低阶煤结构中不同的降解活性点协同作用,提高了低阶煤的降解率,提高了各级降解液中精细化学品、液体燃料等产品的种类和数量,为低阶煤的进一步清洁高效利用创造了基础条件。
[0011] 为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
[0012] 步骤一、将低阶煤粉碎后烘干,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的煤粉;
[0013] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化煤粉;
[0014] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣进行灭菌;
[0015] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级降解煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣进行灭菌;
[0016] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级降解煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣。
[0017] 步骤一中粒度为-0.15mm+0.075mm的煤粉即粒度大于等于0.075mm且小于0.15mm的煤粉。
[0018] 本发明将低阶煤粉碎筛分后得到煤粉,然后将煤粉进行光氧化预处理得到光氧化煤粉,提高煤粉中的含氧量以便煤粉更容易被微生物降解,然后对光氧化煤粉依次进行绿孢链霉菌(放线菌)一级降解、恶臭假单胞菌(细菌)二级降解和黄孢原毛平革菌(真菌)三级降解。其中,放线菌绿孢链霉菌一级降解的机理为碱作用和表面活性剂作用,一级降解过程中较弱的碱作用使得光氧化煤粉中酸性较强的基团发生了作用,表面活性剂作用使得光氧化煤粉的亲水性有所增强,有利于一级降解过程的顺利进行;细菌恶臭假单胞菌二次降解的机理为碱作用、表面活性剂作用和螯合剂作用,二级降解过程中的碱作用较强,可进一步使一级降解煤残渣中酸性较弱的基团发生反应,由于一级降解过程消耗了光氧化煤粉中酸性较强的基团,从而保证了二级降解过程中生成的碱性物质只与酸性较弱的基团作用,避免了被酸性较强的基团消耗,提高了碱作用降解的效率,同时二级降解过程中生成的表面活性剂性质的物质进一步增强了一级降解煤残渣的亲水性,有利于二级降解过程中生成的降解煤活性物质与一级降解煤残渣中可降解活性位点充分接触,提高了二级降解的效率,而螯合剂作用使得一级降解煤残渣中起“架桥”作用的金属离子被去除,一级降解煤残渣中的大分子结构产生一定程度的坍塌解聚,从而促进了可降解活性位点的进一步暴露,有利于后续的降解;真菌黄孢原毛平革菌三次降解的机理为酶作用、碱作用和表面活性剂作用,三级降解过程中的酶作用较强,使得二级降解煤残渣在三级降解过程中产生的酶的作用下发生反应进而降解,三级降解过程中生成的碱性物质与二级降解煤残渣中经前两级降解后遗留下的酸性基团进一步反应,同时表面活性剂作用增强了二级降解煤残渣的亲水性,提高了三级降解的效率。在不同微生物的作用下,三级降解得到的各级降解液中分别含有多种种类和结构不同的降解产物,可经进一步分离得到精细化学品、液体燃料等产品,从而实现低阶煤的高效利用。
[0019] 微生物对低阶煤的充分高效降解是微生物技术在低阶煤的清洁高效利用方面取得突破的前提和基础。本发明利用三种微生物产生碱、酶、螯合剂和表面活性剂等多种降解煤的活性物质,根据不同微生物对低阶煤的不同作用机理,逐级对低阶煤进行分级降解,后级降解在前一级降解的基础上进行,前一级降解为后级降解提供了基础,使得后级降解更易进行,同时激活了各活性物质之间的协同作用,共同对低阶煤结构中不同的降解活性点作用,符合低阶煤自然风化降解过程中微生物类群的演替规律,从而提高了低阶煤的降解率,提高了各级降解液中精细化学品、液体燃料等产品的种类和数量,为低阶煤进一步的清洁高效利用奠定了坚实基础。
[0020] 本发明中的旋转床光化学反应器采用授权公告号为ZL201621380305.0实用新型专利公开的旋转床光化学反应器。
[0021] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤二中所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min。通过单因素试验和正交试验方差分析法确定并得到上述光氧化预处理的最佳工艺条件。在该光氧化预处理的最佳工艺条件下,旋转床光化学反应器对煤粉的光氧化预处理效果最好,大大提高了光氧化煤粉中的含氧量,进而提高了后续分级降解过程中微生物对光氧化煤粉的降解率,相比常用的硝酸氧化法更为安全环保。
[0022] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤三中所述一级降解的条件为:接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度不小于3.0×105个/mL。
[0023] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤四中所述二级降解的条件为:接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度不小于8.0×105个/mL。
[0024] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤五中所述三级降解的条件为:接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度不小于2.0×105个/mL。
[0025] 通过对上述三种降解菌进行培养并结合菌体干重法分别绘制三种降解菌的生长曲线,分别确定三种降解菌各种生长过程的迟滞期、指数生长期、稳定期和衰亡期,然后通过单因素试验和响应曲面法分别确定了上述的三种降解菌对应的各级降解最佳工艺条件。在上述三种降解菌对应的各级降解最佳工艺条件下依次进行低阶煤的降解,保证了各级降解过程对降解底物均具有较高的降解率,从而提高了低阶煤的总降解率,进而提高了各级降解液中精细化学品、液体燃料等产品的种类和数量,有利于在此基础上进一步实现低阶煤的高效利用。
[0026] 由于属于低阶煤范畴的煤种(主要是褐煤)的结构具有相似性,可以用统一的煤结构模型来表达,而经微生物作用后,煤残渣的结构和对应低阶煤的结构相比变化不大,因此在降解工艺和作用菌相同的前提下,低阶煤与对应煤残渣经降解得到的降解液中含有的物质种类差别不大,仅仅是物质的浓度不同。也就是说,降解率大的降解液中的物质浓度大,测定的降解液的吸光度大,降解率小的降解液中的物质浓度小,测定的降解液的吸光度小,因此低阶煤和对应煤残渣的降解率与降解液吸光度之间存在确定的关系,即下述三个通过实验研究拟合对应建立的孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程、恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程和黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程,既适用于对应微生物降解光氧化低阶煤得到的降解液,又适用于对应微生物降解由其它微生物降解得到的煤残渣得到的降解液。
[0027] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,采用分光光度法对步骤三中得到的一级降解液在450nm处的吸光度进行测定,然后带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程中,计算得到一级降解率;所述绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程为:η1=0.02466+0.07453Y1,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,其中η1为一级降解率,Y1为一级降解液吸光度。
[0028] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,采用分光光度法对步骤四中得到的二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,然后带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程中,计算得到二级降解率;所述恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程为:η2=0.02919+0.06412Y2,其拟合优度确定系数为R22=0.99075,其中η2为二级降解率,Y2为二级降解液吸光度。
[0029] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,采用分光光度法对步骤五中得到的三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,然后带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度的关系方程中,计算得到三级降解率;所述黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度的关系方程为:η3=0.02336+0.08945Y3,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,其中η3为三级降解率,Y3为三级降解液吸光度。
[0030] 通过分光光度法在450nm处进行测定,分别得到三级降解过程中各级降解率与对应各级降解液吸光度的关系方程。本发明将降解率与吸光度两个指标结合使用,建立各级微生物降解光氧化低阶煤的降解率与对降解液吸光度的关系方程,提高了降解率的准确度,从而在本发明方法的应用过程中可根据关系方程快速得到各级降解率,方便高效,并可根据各级降解率结果对各级降解过程进行调节和控制,从而有利于提高低阶煤的降解率。
[0031] 上述的一种低阶煤微生物分级降解的方法,其特征在于,步骤三和步骤四中的灭菌条件均为:高压灭菌锅中121℃灭菌20min。上述灭菌条件可以有效杀灭一级降解煤残渣中残存的绿孢链霉菌和二级降解煤残渣中残存的恶臭假单胞菌,从而避免一级降解煤残渣中的绿孢链霉菌对二级降解过程的影响以及二级降解煤残渣中的恶臭假单胞菌对三级降解过程的影响,增强了二级降解和三级降解的降解效果,进一步提高了低阶煤的降解率。
[0032] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0033] 1、本发明采用绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌依次对低阶煤进行分级降解,根据三种菌对低阶煤的不同作用机理,利用三种菌代谢产生的碱、酶、螯合剂和表面活性剂等多种活性物质,对低阶煤结构中不同的降解活性点协同作用,提高了低阶煤的降解率,提高了各级降解液中精细化学品、液体燃料等产品的种类和含量,为低阶煤进一步的清洁高效利用奠定了基础。
[0034] 2、本发明采用旋转床光化学反应器对由低阶煤制备的煤粉进行光氧化处理,增加了光氧化煤粉中的含氧量,提高了光氧化煤粉中的微生物降解活性,进而提高了光氧化煤粉的降解率,方法简单,安全环保。
[0035] 3、本发明分别在各级微生物降解光氧化煤粉的最佳工艺条件下进行分级降解,保证了各级降解过程对降解底物均具有较高的降解率,从而提高了低阶煤的总降解率,进而提高了各级降解液中精细化学品、液体燃料等产品的种类和数量,有利于实现低阶煤的高效利用。
[0036] 4、本发明建立各级降解过程中降解率与对应各级降解液在450nm处吸光度的关系方程,从而可根据该关系方程快速对降解液吸光度A450与对应的降解率进行换算,简明直接,方便高效。
[0037] 5、本发明的低阶煤经微生物分级降解得到的各级降解液中含有种类丰富的化合物,可进一步进行分离得到多种有价化合物,用于清洁液态燃料、药剂、工业原料领域。
[0038] 下面通过附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施方案

[0042] 本发明所用的绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)购于中国普通微生物菌种保藏管理中心,编号为绿孢链霉菌(4.1770)、恶臭假单胞菌(1.1820)和黄孢原毛平革菌(3.7212)。
[0043] 本发明的绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)采用的培养基为高氏一号培养基,其组成为:可溶性淀粉20g,KNO3 1g,K2HPO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.5g,NaCl0.5g,FeSO4·7H2O 0.01g,(固体培养基加琼脂15g),蒸馏水1000mL,pH为7.4~7.6。先将保藏的绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)复活,采用液体培养基培养至第三代,将培养至5
第三代第3d且菌浓度不小于3.0×10 个/mL的绿孢链霉菌菌液作为母菌液进行接种,得到接种有绿孢链霉菌的液体培养基,供一级降解用和单独降解低阶煤用。
[0044] 本发明的恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)采用的培养基为LB培养基,其组成为:蛋白胨10g,酵母粉5g,NaCl 10g,(固体培养基加琼脂15g),蒸馏水1000mL,pH为7.4~7.6。先将保藏的恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)复活,采用液体培养基培养至第三代,将培养至第三代第2d且菌浓度不小于8.0×105个/mL的恶臭假单胞菌菌液作为母菌液进行接种,得到接种有恶臭假单胞菌的液体培养基,供二级降解用和单独降解低阶煤用。
[0045] 本发明的黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)采用的培养基为改良马丁培养基,其组成为:蛋白胨5g,酵母粉2g,葡萄糖20g,磷酸氢二钾1g,硫酸镁0.5g,(固体培养基加琼脂15g),蒸馏水1000mL,pH为6.2~6.6。先将保藏的黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)复活,采用液体培养基培养至第三代,将培养至第三代第2d且孢子浓度不小于2.0×105个/mL的黄孢原毛平革菌菌液作为母菌液进行接种,得到接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基,供三级降解用和单独降解低阶煤用。
[0046] 通常,将微生物降解液在450nm处的吸光度或微生物对底物煤的降解率作为评价煤降解效果的指标,微生物降解低阶煤的降解率计算公式为:
[0047]
[0048] 公式(a)中,η为降解率(%),m0为低阶煤的质量(g),m1为降解得到的煤残渣质量(g),A0为低阶煤中的灰分质量(g),A1为降解得到的煤残渣中的灰分质量(g)。
[0049] 采用吸光度评价降解效果,操作简单,但还需后续的计算,而用降解率评价降解效果,更为直观明了,但操作复杂,且微生物对低阶煤的降解率与低阶煤的粒度相关,低阶煤的粒度越小,微生物对低阶煤的降解率越高。然而当低阶煤的粒度较大时,可将降解得到的煤残渣与微生物菌体充分分离,从而利用公式(a)准确计算得到降解率;当低阶煤的粒度过小时,微生物降解得到的煤残渣与微生物菌体分离不彻底,导致公式(a)中各参数值不准确,从而根据公式(a)得到的降解率误差较大。因此,本发明将上述两个指标结合使用,首先根据粒度较大的低阶煤经微生物降解后得到的降解液与利用公式(a)计算得到的降解率的对应关系规律,建立微生物降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度的关系方程,然后对关系方程进行适用性分析。采用上述关系方程得到降解率的方法简单易行,只需对降解液进行简单的离心操作获得降解液,测得降解液吸光度值,无需将降解得到的煤残渣与微生物菌体完全分离,减小了操作难度,大大提高了降解率的准确度。
[0050] (1)绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的建立[0051] 采用绿孢链霉菌分别对粒度为-1.7mm+1mm(即粒度大于等于1mm且小于1.7mm)、-1mm+0.7mm(即粒度大于等于0.7mm且小于1mm)、-0.7mm+0.5mm(即粒度大于等于0.5mm且小于0.7mm)、-0.5mm+0.25mm(即粒度大于等于0.25mm且小于0.5mm)、-0.25mm+0.15m(即粒度大于等于0.15mm且小于0.25mm)、-0.15mm+0.075mm(即粒度大于等于0.075mm且小于
0.15mm)、-0.075mm+0.045mm(即粒度大于等于0.045mm且小于0.075mm)和-0.045mm(即粒度小于0.045mm)的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)进行降解,每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的降解设置三组平行实验,降解的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)质量计9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.1×105个/mL。
[0052] 降解结束后,分别在10000r/min的条件下对降解产物离心15min,得到的上清液经过滤后,过0.22μm滤膜进行二次过滤,得到二次滤液,以去离子水为参比,采用TU-1900型分光光度计测定二次滤液在450nm处的吸光度A450,并取每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)三组平行实验的吸光度平均值作为该粒度下的A450值;然后对于粒度为-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)降解产物经离心得到的沉淀进行多次洗涤,去除菌体,置于60℃下烘干至恒重,由公式(a)计算上述五种粒度光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)对应的降解率,并取每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)三组平行实验的降解率平均值作为该粒度下的降解率。
[0053] 根据实验数据结果,绘制绿孢链霉菌降解较大粒度(即-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m)光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的降解率与吸光度关系线性拟合图,如图1所示,得到绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程为:η10=0.02466+0.07453Y10,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,拟合度较好,可靠性较高,其中η10为降解率,Y10为降解液吸光度。将粒度为-0.15+0.075mm、-0.075+0.045mm和-0.045mm的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的A450值(分别为2.693、2.587和
2.145),求得对应的降解率η10分别为:22.54%、21.68%和18.45%。
[0054] (2)绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的适用性分析
[0055] 采用绿孢链霉菌分别对光氧化云南昭通褐煤(GZTH)、光氧化山西浑源褐煤(GHYH)和光氧化内蒙元宝山褐煤(GYBH)进行降解,上述每种光氧化低阶煤的粒度均分为-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m,每个粒度的光氧化低阶煤的降解设置三组平行实验,降解的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化低阶煤质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体的培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量
180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液
5
中的活菌浓度为3.1×10个/mL。
[0056] 降解结束后,分别在10000r/min的条件下对降解产物离心15min,得到的上清液经过滤后,过0.22μm滤膜进行二次过滤,得到二次滤液,以去离子水为参比,采用TU-1900型分光光度计测定二次滤液在450nm处的吸光度A450,并取每个粒度的光氧化低阶煤三组平行实验的吸光度平均值作为该粒度下的A450值;然后对于每个粒度的光氧化低阶煤降解产物经离心得到的沉淀进行多次洗涤,去除菌体,置于60℃下烘干至恒重,由公式(a)计算上述五种粒度光氧化低阶煤对应的降解率,并取每个粒度的光氧化低阶煤三组平行实验的降解率平均值作为该粒度下的降解率;再将每个粒度的光氧化低阶煤的A450值带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y10中求得对应的降解率作为预测值(η预测),并与由公式(a)计算得到的降解率(η实际)进行对比研究,结果如下表1所示。
[0057] 表1绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的适用性分析结果
[0058]
[0059]
[0060] 由表1可知,根据绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程得到的三种光氧化低阶煤不同粒度的降解率η预测与公式(a)得到的降解率η实际之间的相对误差较小,说明绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程对不同的光氧化低阶煤均有较好的适用性,可用于本发明一级降解工艺条件下,绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解液吸光度(Y1)与一级降解率(η1)之间的换算,即表示为η1=0.024662
+0.07453Y1,其拟合优度确定系数为R1=0.98392。
[0061] (3)恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的建立[0062] 采用恶臭假单胞菌分别对粒度为-1.7mm+1mm(即粒度大于等于1mm且小于1.7mm)、-1mm+0.7mm(即粒度大于等于0.7mm且小于1mm)、-0.7mm+0.5mm(即粒度大于等于
0.5mm且小于0.7mm)、-0.5mm+0.25mm(即粒度大于等于0.25mm且小于0.5mm)、-0.25mm+
0.15m(即粒度大于等于0.15mm且小于0.25mm)、-0.15mm+0.075mm(即粒度大于等于0.075mm且小于0.15mm)、-0.075mm+0.045mm(即粒度大于等于0.045mm且小于0.075mm)和-0.045mm(即粒度小于0.045mm)的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)进行降解,每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的降解设置三组平行实验,降解的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌的液体培养基中光氧化煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌液体的培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.2×105个/mL。
[0063] 降解结束后,分别在10000r/min的条件下对降解产物离心15min,得到的上清液经过滤后,过0.22μm滤膜进行二次过滤,得到二次滤液,以去离子水为参比,采用TU-1900型分光光度计测定二次滤液在450nm处的吸光度A450,并取每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)三组平行实验的吸光度平均值作为该粒度下的A450值;然后对于粒度为-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)降解产物经离心得到的沉淀进行多次洗涤,去除菌体,置于60℃下烘干至恒重,由公式(a)计算上述五种粒度光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)对应的降解率,并取每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)三组平行实验的降解率平均值作为该粒度下的降解率。
[0064] 根据实验数据结果,绘制恶臭假单胞菌降解较大粒度(即-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m)光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的降解率与吸光度关系线性拟合图,如图2所示,得到恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与
2
降解液吸光度关系方程为:η20=0.02919+0.06412Y20,其拟合优度确定系数为R20 =
0.99075,拟合度较好,可靠性较高,其中η20为降解率,Y20为降解液吸光度。将粒度为-0.15+
0.075mm、-0.075+0.045mm和-0.045mm的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的A450值(分别为
5.875、5.321和4.827),求得对应的降解率η20分别为:40.59%、37.04%和33.87%。
[0065] (4)恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的适用性分析
[0066] 采用恶臭假单胞菌分别对光氧化云南昭通褐煤(GZTH)、光氧化山西浑源褐煤(GHYH)和光氧化内蒙元宝山褐煤(GYBH)进行降解,上述每种光氧化低阶煤的粒度均分为-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m,每个粒度的光氧化低阶煤的降解设置三组平行实验,降解的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌的液体培养基中光氧化煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.2×105个/mL。
[0067] 降解结束后,分别在10000r/min的条件下对降解产物离心15min,得到的上清液经过滤后,过0.22μm滤膜进行二次过滤,得到二次滤液,以去离子水为参比,采用TU-1900型分光光度计测定二次滤液在450nm处的吸光度A450,并取每个粒度的光氧化低阶煤三组平行实验的吸光度平均值作为该粒度下的A450值;然后对于每个粒度的光氧化低阶煤降解产物经离心得到的沉淀进行多次洗涤,去除菌体,置于60℃下烘干至恒重,由公式(a)计算上述五种粒度光氧化低阶煤对应的降解率,并取每个粒度的光氧化低阶煤三组平行实验的降解率平均值作为该粒度下的降解率;再将每个粒度的光氧化低阶煤的A450值带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中求得对应的降解率作为预测值(η预测),并与由公式(a)计算得到的降解率(η实际)进行对比研究,结果如下表2所示。
[0068] 表2恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的适用性分析结果
[0069]
[0070]
[0071] 由表2可知,根据恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程得到的三种光氧化低阶煤不同粒度的降解率η预测与公式(a)得到的降解率η实际之间的相对误差较小,说明恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程对不同的光氧化低阶煤均有较好的适用性,可用于本发明二级降解工艺条件下,恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解液吸光度(Y2)与二级降解率(η2)之间的换算。即表示为η2=0.02919+0.06412Y2,其拟合优度确定系数为R22=0.99075。
[0072] (5)黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的建立[0073] 采用黄孢原毛平革菌分别对粒度为-1.7mm+1mm(即粒度大于等于1mm且小于1.7mm)、-1mm+0.7mm(即粒度大于等于0.7mm且小于1mm)、-0.7mm+0.5mm(即粒度大于等于
0.5mm且小于0.7mm)、-0.5mm+0.25mm(即粒度大于等于0.25mm且小于0.5mm)、-0.25mm+
0.15m(即粒度大于等于0.15mm且小于0.25mm)、-0.15mm+0.075mm(即粒度大于等于0.075mm且小于0.15mm)、-0.075mm+0.045mm(即粒度大于等于0.045mm且小于0.075mm)和-0.045mm(即粒度小于0.045mm)的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)进行降解,每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的降解设置三组平行实验,降解的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌的液体培养基中光氧化煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.3×105个/mL。
[0074] 降解结束后,分别在10000r/min的条件下对降解产物离心15min,得到的上清液经过滤后,过0.22μm滤膜进行二次过滤,得到二次滤液,以去离子水为参比,采用TU-1900型分光光度计测定二次滤液在450nm处的吸光度A450,并取每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)三组平行实验的吸光度平均值作为该粒度下的A450值;然后对于粒度为-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)降解产物经离心得到的沉淀进行多次洗涤,去除菌体,置于60℃下烘干至恒重,由公式(a)计算上述五种粒度光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)对应的降解率,并取每个粒度的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)三组平行实验的降解率平均值作为该粒度下的降解率。
[0075] 根据实验数据结果,绘制黄孢原毛平革菌降解较大粒度(即-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m)光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的降解率与吸光度关系线性拟合图,如图3所示,得到黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程为:η30=0.02336+0.08945Y30其拟合优度确定系数为R302=
0.97836,拟合度较好,可靠性较高,其中η30为降解率,Y30为降解液吸光度。将粒度为-0.15+
0.075mm、-0.075+0.045mm和-0.045mm的光氧化内蒙胜利褐煤(GSLH)的A450值(分别为
5.228、4.409和3.511),求得对应的降解率η30分别为:48.09%、40.95%和33.12%。
[0076] (6)黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的适用性分析
[0077] 采用黄孢原毛平革菌分别对光氧化云南昭通褐煤(GZTH)、光氧化山西浑源褐煤(GHYH)和光氧化内蒙元宝山褐煤(GYBH)进行降解,上述每种光氧化低阶煤的粒度均分为-1.7mm+1mm、-1mm+0.7mm、-0.7mm+0.5mm、-0.5mm+0.25mm、-0.25mm+0.15m,每个粒度的光氧化低阶煤的降解设置三组平行实验,降解的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌的液体培养基中光氧化煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.3×105个/mL。
[0078] 降解结束后,分别在10000r/min的条件下对降解产物离心15min,得到的上清液经过滤后,过0.22μm滤膜进行二次过滤,得到二次滤液,以去离子水为参比,采用TU-1900型分光光度计测定二次滤液在450nm处的吸光度A450,并取每个粒度的光氧化低阶煤三组平行实验的吸光度平均值作为该粒度下的A450值;然后对于每个粒度的光氧化低阶煤降解产物经离心得到的沉淀进行多次洗涤,去除菌体,置于60℃下烘干至恒重,由公式(a)计算上述五种粒度光氧化低阶煤对应的降解率,并取每个粒度的光氧化低阶煤三组平行实验的降解率平均值作为该粒度下的降解率;再将每个粒度的光氧化低阶煤的A450值带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η30=0.02336+0.08945Y30中求得对应的降解率作为预测值(η预测),并与由公式(a)计算得到的降解率(η实际)进行对比研究,结果如下表3所示。
[0079] 表3黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程的适用性分析结果
[0080]
[0081] 由表3可知,根据黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程得到的三种光氧化低阶煤不同粒度的降解率η预测与公式(a)得到的降解率η实际之间的相对误差较小,说明黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程对不同的光氧化低阶煤均有较好的适用性,可用于本发明三级降解工艺条件下,黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解液吸光度(Y3)与三级降解率(η3)之间的换算。即表示为η3=0.02336+0.08945Y3,其拟合优度确定系数为R32=0.97836。
[0082] 实施例1
[0083] 本实施例包括以下步骤:
[0084] 步骤一、将内蒙霍林河褐煤(HLH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉;
[0085] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0086] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对一级降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y1=1.866,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程η1=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,得到η1=0.1637,即η1为16.37%;所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.2×105个/mL;
[0087] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y2=2.812,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解2
率与二级降解液吸光度关系方程η2=0.02919+0.06412Y2中,其拟合优度确定系数为R2 =
0.99075,得到η2=0.2095,即η2为20.95%,;所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.3×105个/mL;
[0088] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y3=3.526,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,得到η3=0.3388,即η3为33.88%;所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率
210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.1×
105个/mL。
[0089] 对比例1
[0090] 本对比例包括以下步骤:
[0091] 步骤一、将内蒙霍林河褐煤(HLH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉;
[0092] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0093] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y10=1.866,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y10中,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,得到η10=0.1637,即η10为16.37%;所述绿孢链霉菌单菌降解光氧化内蒙霍林河褐煤的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌液体培养基中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.2×105个/mL。
[0094] 对比例2
[0095] 本对比例包括以下步骤:
[0096] 步骤一、将内蒙霍林河褐煤(HLH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉;
[0097] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0098] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y20=2.991,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中,其拟合优度确定系数为R202=0.99075,得到η20=0.2209,即η20为22.09%;所述恶臭假单胞菌单菌降解光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌液体培养基中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.3×105个/mL。
[0099] 对比例3
[0100] 步骤一、将内蒙霍林河褐煤(HLH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉;
[0101] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙霍林河褐煤(HLH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0102] 步骤三、将步骤二中得到光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y30=2.973,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η30=0.02336+0.08945Y30中,其拟合优度确定系数为
2
R30=0.97836,得到η30=0.2893,即η30为28.93%;所述黄孢原毛平革菌单菌降解光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌液体培养基中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.1×105个/mL。
[0103] 将实施例1与对比例1~3进行比较可知,实施例1中光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)微生物分级降解的总降解率η总=η1+η2+η3=0.7120,即η总=71.20%,而对比例1~3中绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌对光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)的降解率分别为η10=16.37%、η20=22.09%、η30=28.93%,即依次采用上述三种菌分级降解光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)的总降解率远大于三种菌分别单独对光氧化内蒙霍林河褐煤(GHLH)的降解率,说明本发明的分级降解方法提高了内蒙霍林河褐煤(HLH)的微生物降解率。
[0104] 实施例2
[0105] 本实施例包括以下步骤:
[0106] 步骤一、将云南昭通褐煤(ZTH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉;
[0107] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0108] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对一级降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y1=2.873,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程η1=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,得到η1=0.2388,即η1为23.88%;所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.3×105个/mL;
[0109] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y2=3.549,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解2
率与二级降解液吸光度关系方程η2=0.02919+0.06412Y2中,其拟合优度确定系数为R2 =
0.99075,得到η2=0.2568,即η2为25.68%;所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.3×。105个/mL;
[0110] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣;以去离子水为空白对照,采用分光光度法对三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y3=3.559,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,得到η3=0.3417,即η3为34.17%;所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.2×105个/mL。
[0111] 对比例4
[0112] 本对比例包括以下步骤:
[0113] 步骤一、将云南昭通褐煤(ZTH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉;
[0114] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化云南昭通褐煤(ZTH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0115] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y10=2.873,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,得到η10=0.2388,即η10为23.88%;所述绿孢链霉菌单菌降解光氧化云南昭通褐煤(GZTH)的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌液体培养基中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.3×105个/mL。
[0116] 对比例5
[0117] 本对比例包括以下步骤:
[0118] 步骤一、将云南昭通褐煤(ZTH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉;
[0119] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0120] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y20=4.420,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中,其拟合优度确定系数为R202=0.99075,得到η20=0.3126,即η20为31.26%;所述恶臭假单胞菌单菌降解的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌液体培养基中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间5
12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.3×10个/mL。
[0121] 对比例6
[0122] 步骤一、将云南昭通褐煤(ZTH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉;
[0123] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的云南昭通褐煤(ZTH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0124] 步骤三、将步骤二中得到光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y30=4.890,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η30=0.02336+0.08945Y30中,其拟合优度确定系数为R302=0.97836,得到η30=0.4608,即η30为46.08%;所述黄孢原毛平革菌单菌降解的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌液体培养基中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)煤粉质量计
13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.2×105个/mL。
[0125] 将实施例2与对比例4~6进行比较可知,实施例2中光氧化云南昭通褐煤(GZTH)微生物分级降解的总降解率η总=η1+η2+η3=0.8373,即η总=83.73%,而对比例4~6中绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌直接对光氧化云南昭通褐煤(GZTH)的降解率分别为η10=23.88%、η20=31.26%、η30=46.08%,即依次采用上述三种菌分级降解光氧化云南昭通褐煤(GZTH)的总降解率远大于三种菌分别单独对光氧化云南昭通褐煤(GZTH)的降解率,说明本发明的分级降解方法提高了云南昭通褐煤(GZTH)的降解率。
[0126] 实施例3
[0127] 本实施例包括以下步骤:
[0128] 步骤一、将山西浑源褐煤(HYH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的山西浑源褐煤(HYH)煤粉;
[0129] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的山西浑源褐煤(HYH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的山西浑源褐煤(HYH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0130] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对一级降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y1=1.925,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程η1=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,得到η1=0.1681,即η1为16.81%;所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培5
养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.0×10个/mL;
[0131] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y2=2.734,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程η2=0.02919+0.06412Y2中,其拟合优度确定系数为R22=0.99075,得到η2=0.2032,即η2为20.32%;所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.0×105个/mL;
[0132] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y3=2.688,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,得到η3=0.2638,即η3为26.38%;所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率
210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.0×
105个/mL。
[0133] 对比例7
[0134] 本对比例包括以下步骤:
[0135] 步骤一、将山西浑源褐煤(HYH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的山西浑源褐煤(HYH)煤粉;
[0136] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的山西浑源褐煤(HYH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的山西浑源褐煤(HYH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0137] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y10=1.925,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y10中,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,得到η10=0.1681,即η10为16.81%;所述绿孢链霉菌单菌降解光氧化山西浑源褐煤(GHYH)的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌液体培养基中光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.0×105个/mL。
[0138] 对比例8
[0139] 本对比例包括以下步骤:
[0140] 步骤一、将山西浑源褐煤(HYH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的山西浑源褐煤(HYH)煤粉;
[0141] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的山西浑源褐煤(HYH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化山西浑源褐煤(HYH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的山西浑源褐煤(HYH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0142] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化山西浑源褐煤(HYH)煤粉加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y20=4.013,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中,其拟合优度确定系数为R202=0.99075,得到η20=0.2865,即η20为28.65%;所述恶臭假单胞菌单菌降解光氧化山西浑源褐煤(GHYH)的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌液体培养基中光氧化山西浑源褐煤(HYH)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度5
为8.0×10个/mL。
[0143] 对比例9
[0144] 步骤一、将山西浑源褐煤(HYH)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的山西浑源褐煤(HYH)煤粉;
[0145] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的山西浑源褐煤(HYH)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的山西浑源褐煤(HYH)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0146] 步骤三、将步骤二中得到光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y30=4.890,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η30=0.02336+0.08945Y30中,其拟合优度确定系数为R302=0.97836,得到η30=0.3892,即η30为38.92%;所述黄孢原毛平革菌单菌降解光氧化山西浑源褐煤(GHYH)的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌液体培养基中光氧化山西浑源褐煤(GHYH)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革
5
菌母菌液中的孢子浓度为2.0×10个/mL。
[0147] 将实施例3与对比例7~9进行比较可知,实施例3中光氧化山西浑源褐煤(GHYH)微生物分级降解的总降解率η总=η1+η2+η3=0.6364,即η总=63.64%,而对比例7~9中绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌对光氧化山西浑源褐煤(GHYH)的降解率分别为η10=23.88%、η20=31.26%、η30=38.92%,即依次采用上述三种菌分级降解光氧化山西浑源褐煤(GHYH)的总降解率远大于三种菌单独对光氧化山西浑源褐煤(GHYH)的降解率,说明本发明的分级降解方法提高了山西浑源褐煤(HYH)的微生物降解率。
[0148] 实施例4
[0149] 本实施例包括以下步骤:
[0150] 步骤一、将内蒙长焰煤(ICY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙长焰煤(ICY)煤粉;
[0151] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙长焰煤(ICY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0152] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对一级降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y1=1.447,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程η1=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,得到η1=0.1325,即η1为13.25%;所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时5
间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.2×10个/mL。
[0153] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y2=2.173,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程η2=0.02919+0.06412Y2中,其拟合优度确定系数为R22=0.99075,得到η2=0.1685,即η2为16.85%;所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.2×105个/mL;
[0154] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y3=2.497,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,得到η3=0.2467,即η3为24.67%;所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.4×105个/mL。
[0155] 对比例10
[0156] 本对比例包括以下步骤:
[0157] 步骤一、将内蒙长焰煤(ICY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙长焰煤(ICY)煤粉;
[0158] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙长焰煤(ICY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的内蒙长焰煤(ICY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0159] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y10=1.447,将其带入绿孢链霉菌降解低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y10中,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,得到η10=0.1325,即η10为13.25%;所述绿孢链霉菌单菌降解光氧化内蒙长焰煤(GICY)的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌液体培养基中光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.2×105个/mL。
[0160] 对比例11
[0161] 本对比例包括以下步骤:
[0162] 步骤一、将内蒙长焰煤(ICY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙长焰煤(ICY)煤粉;
[0163] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙长焰煤(ICY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的内蒙长焰煤(ICY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0164] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y20=1.998,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中,其拟合优度确定系数为R202=0.99075,得到η20=0.1573,即η20为15.73%;所述恶臭假单胞菌单菌降解光氧化内蒙长焰煤(GICY)的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌液体培养基中光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.2×105个/mL。
[0165] 对比例12
[0166] 步骤一、将内蒙长焰煤(ICY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的内蒙长焰煤(ICY)煤粉;
[0167] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的内蒙长焰煤(ICY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的内蒙长焰煤(ICY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0168] 步骤三、将步骤二中得到光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y30=2.779,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η30=0.02336+0.08945Y30中,其拟合优度确定系数为R302=0.97836,得到η30=0.2719,即η30为27.19%;所述黄孢原毛平革菌单菌降解光氧化内蒙长焰煤(GICY)的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌液体培养基中光氧化内蒙长焰煤(GICY)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.4×105个/mL。
[0169] 将实施例4与对比例10~12进行比较可知,实施例4中光氧化内蒙长焰煤(GICY)微生物分级降解的总降解率η总=η1+η2+η3=0.6351,即η总=63.51%,而对比例10~12中绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌对光氧化内蒙长焰煤(GICY)的降解率分别为η10=13.25%、η20=15.73%、η30=27.19%,即依次采用上述三种菌分级降解光氧化内蒙长焰煤(GICY)的总降解率远大于三种菌单独对光氧化内蒙长焰煤(GICY)的降解率,说明本发明的分级降解方法提高了内蒙长焰煤(ICY)的微生物降解率。
[0170] 实施例5
[0171] 本实施例包括以下步骤:
[0172] 步骤一、将神府不粘煤(SFBN)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的神府不粘煤(SFBN)煤粉;
[0173] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的神府不粘煤(SFBN)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化神府不粘煤(GSFBN);所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的神府不粘煤(SFBN)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0174] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对一级降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y1=1.193,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程η1=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,得到η1=0.1136,即η1为11.36%;所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.1×105个/mL;
[0175] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y2=2.263,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解率与二级降解液吸光度关系方程η2=0.02919+0.06412Y2中,其拟合优度确定系数为R22=0.99075,得到η2=0.1743,即η2为17.43%;所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假
5
单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.5×10个/mL;
[0176] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后进行过滤并收集三级降解液的上清液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y3=2.963,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,得到η3=0.2884,即η3为28.84%;所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.3×105个/mL。
[0177] 对比例13
[0178] 本对比例包括以下步骤:
[0179] 步骤一、将神府不粘煤(SFBN)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的煤粉;
[0180] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的神府不粘煤(SFBN)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0181] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y10=1.193,将其带入绿孢链霉菌降解低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y10中,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,得到η10=0.1136,即η10为11.36%;所述绿孢链霉菌单菌降解光氧化神府不粘煤(GSFBN)的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌液体培养基中光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.1×105个/mL。
[0182] 对比例14
[0183] 本对比例包括以下步骤:
[0184] 步骤一、将神府不粘煤(SFBN)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的神府不粘煤(SFBN)煤粉;
[0185] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的神府不粘煤(SFBN)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的神府不粘煤(SFBN)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0186] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y20=2.603,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中,其拟合优度确定系数为R202=0.99075,得到η20=0.1961,即η20为19.61%;所述恶臭假单胞菌单菌降解光氧化神府不粘煤(GSFBN)的条件为:加煤量以单位体积恶臭假单胞菌液体培养基中光氧化神府不粘煤(SFBN)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.5×105个/mL。
[0187] 对比例15
[0188] 步骤一、将神府不粘煤(SFBN)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的神府不粘煤(SFBN)煤粉;
[0189] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的神府不粘煤(SFBN)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的神府不粘煤(SFBN)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0190] 步骤三、将步骤二中得到光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y30=3.109,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R302=0.97836,得到η30=0.3015,即η30为30.15%;所述黄孢原毛平革菌降解光氧化神府不粘煤(GSFBN)的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌液体培养基中光氧化神府不粘煤(GSFBN)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.3×105个/mL。
[0191] 将实施例5与对比例13~15进行比较可知,实施例5中光氧化神府不粘煤(GSFBN)微生物分级降解的总降解率η总=η1+η2+η3=0.5763,即η总=57.63%,而对比例13~15中绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌对光氧化神府不粘煤(GSFBN)的降解率分别为η10=11.36%、η20=19.16%、η30=30.15%,即依次采用上述三种菌分级降解光氧化神府不粘煤(GSFBN)的总降解率远大于三种菌单独对光氧化神府不粘煤(GSFBN)的降解率,说明本发明的分级降解方法提高了神府不粘煤(SFBN)的微生物降解率。
[0192] 实施例6
[0193] 本实施例包括以下步骤:
[0194] 步骤一、将陕西长焰煤(SXCY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的陕西长焰煤(SXCY)煤粉;
[0195] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的陕西长焰煤(SXCY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0196] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行一级降解,然后对一级降解产物进行过滤,分别收集一级降解液和一级降解煤残渣,再将一级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对一级降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y1=1.624,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的一级降解率与一级降解液吸光度关系方程η1=0.02466+0.07453Y1中,其拟合优度确定系数为R12=0.98392,得到η1=0.1457,即η1为14.57%;所述一级降解的条件为:单位体积接种有绿孢链霉菌的液体培养基中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉的加入量9.50g/L,绿孢链霉菌的液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.4×105个/mL;
[0197] 步骤四、将步骤三中经灭菌后的一级煤残渣加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行二级降解,然后对二级降解产物进行过滤,分别收集二级降解液和二级降解煤残渣,再将二级降解煤残渣置于高压灭菌锅中在121℃灭菌20min,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对二级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y2=2.452,将其带入恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的二级降解2
率与二级降解液吸光度关系方程η2=0.02919+0.06412Y2中,其拟合优度确定系数为R2 =
0.99075,得到η2=0.1864,即η2为18.64%;所述二级降解的条件为:单位体积接种有恶臭假单胞菌的液体培养基中经灭菌后的一级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计13.00g/L,恶臭假单胞菌的液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.2×105个/mL;
[0198] 步骤五、将步骤四中经灭菌后的二级煤残渣加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行三级降解,然后对三级降解产物进行过滤,分别收集三级降解液和三级降解煤残渣,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对三级降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y3=3.177,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的三级降解率与三级降解液吸光度关系方程η3=0.02336+0.08945Y3中,其拟合优度确定系数为R32=0.97836,得到η3=0.3075,即η3为30.75%;所述三级降解的条件为:单位体积接种有黄孢原毛平革菌的液体培养基中经灭菌后的二级降解煤残渣的加入量以一级降解过程中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌的液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率
210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.1×
105个/mL。
[0199] 对比例16
[0200] 本对比例包括以下步骤:
[0201] 步骤一、将陕西长焰煤(SXCY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的陕西长焰煤(SXCY)煤粉;
[0202] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的陕西长焰煤(SXCY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的陕西长焰煤(SXCY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0203] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉加入到接种有绿孢链霉菌(Streptomyces viridosporous)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定得到Y10=1.624,将其带入绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η10=0.02466+0.07453Y10中,其拟合优度确定系数为R102=0.98392,得到η10=0.1457,即η10为14.57%;所述绿孢链霉菌单菌降解光氧化陕西长焰煤(GSXCY)的条件为:加煤量以单位体积绿孢链霉菌液体培养基中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计9.50g/L,绿孢链霉菌液体培养基中的绿孢链霉菌母菌液接种量180mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间10d,培养温度28℃;所述绿孢链霉菌母菌液中的活菌浓度为3.4×5
10个/mL。
[0204] 对比例17
[0205] 本对比例包括以下步骤:
[0206] 步骤一、将陕西长焰煤(SXCY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的陕西长焰煤(SXCY)煤粉;
[0207] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的陕西长焰煤(SXCY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0208] 步骤三、将步骤二中得到的光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉加入到接种有恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y20=2.263,将其带入恶臭假单胞菌降解低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η20=0.02919+0.06412Y20中,其拟合优度确定系数为R202=0.99075,得到η20=0.1743,即η20为17.43%;所述恶臭假单胞菌单菌降解光氧化陕西长焰煤(GSXCY)的条件为:
加煤量以单位体积恶臭假单胞菌液体培养基中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计
13.00g/L,恶臭假单胞菌液体培养基中的恶臭假单胞菌母菌液接种量135mL/L,培养箱振荡频率160r/min,培养时间12d,培养温度30℃;所述恶臭假单胞菌母菌液中的活菌浓度为8.2×105个/mL。
[0209] 对比例18
[0210] 步骤一、将陕西长焰煤(SXCY)粉碎后在100℃烘干1h,然后依次经粉磨和筛分,得到粒度为-0.15mm+0.075mm的陕西长焰煤(SXCY)煤粉;
[0211] 步骤二、采用旋转床光化学反应器对步骤一中得到的陕西长焰煤(SXCY)煤粉进行光氧化预处理,得到光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉;所述光氧化预处理的条件为:加煤量以单位容积旋转床光化学反应器中加入的陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计20g/L,紫外光强度150W,转速120r/min,氧化时间42h,氧气流量800mL/min,光氧化预处理前以旋转床光化学反应器容积计每升的通氧时间10min;
[0212] 步骤三、将步骤二中得到光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉加入到接种有黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的液体培养基中,置于培养箱中进行降解,然后对降解产物进行过滤得到降解液,以去离子水为空白对照,采用分光光度法对降解液在450nm处的吸光度进行测定,得到Y30=2.974,将其带入黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系方程η30=0.02336+0.08945Y30中,其拟合优度确定系数为R302=0.97836,得到η30=0.2894,即η30为28.94%;所述黄孢原毛平革菌单菌光氧化陕西长焰煤(GSXCY)降解的条件为:加煤量以单位体积黄孢原毛平革菌液体培养基中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)煤粉质量计13.00g/L,黄孢原毛平革菌液体培养基中的黄孢原毛平革菌母菌液接种量90mL/L,培养箱振荡频率210r/min,培养时间14d,培养温度30℃;所述黄孢原毛平革菌母菌液中的孢子浓度为2.1×105个/mL。
[0213] 将实施例6与对比例16~18进行比较可知,实施例6中光氧化陕西长焰煤(GSXCY)微生物分级降解的总降解率η总=η1+η2+η3=0.6396,即η总=63.96%,而对比例16~18中绿孢链霉菌、恶臭假单胞菌和黄孢原毛平革菌直接对光氧化陕西长焰煤(GSXCY)的降解率分别为η10=14.57%、η20=17.43%、η30=28.94%,即依次采用上述三种菌分级降解光氧化陕西长焰煤(GSXCY)的总降解率远大于三种菌单独对光氧化陕西长焰煤(GSXCY)的降解率,说明本发明的分级降解方法提高了陕西长焰煤(SXCY)的微生物降解率。
[0214] 以上所述,仅是本发明的较佳配料范围实施例,并非对本发明做任何限制,凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

附图说明

[0039] 图1是本发明绿孢链霉菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系线性拟合图。
[0040] 图2是本发明恶臭假单胞菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系线性拟合图。
[0041] 图3是本发明黄孢原毛平革菌降解光氧化低阶煤的降解率与降解液吸光度关系线性拟合图。
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