[發明專利]一種提高煤生物產氣速率的方法

在審

• 申請號: 201711166758.2
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108866109A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 邰超;羅永濤;李鵬;張國成;齊永安;趙同謙;周鈺博;陶少洋
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明涉及一種利用粘土、分子篩提高煤生物產氣速率的方法，包括如下步驟：(1)混合煤粉、分子篩和粘土，形成混合物；(2)在步驟(1)的混合物中加入厭氧菌源和培養基，利用微生物的作用將煤轉化為甲烷。本發明能夠克服現有利用微生物轉化甲烷技術產氣速率不高的問題，提供一種通過利用分子篩、粘土來提高煤與微生物的親和度，從而提高煤生物產氣速率的方法。

技術領域

本發明涉及煤轉化利用領域。更特別地，涉及一種利用粘土、分子篩提高煤生物產氣速率的方法。

背景技術

生物成因煤層氣是煤層氣資源的重要來源，具有可觀的資源價值和能源意義。實驗模擬提升甲烷轉化速率成為重要的研究手段。近年來，許多學者利用各種手段用以提升煤的微生物產甲烷效率，例如：pH和溫度，煤的溶解程度和煤顆粒大小，外源菌的引入，氫氣濃度，鹽度的影響，營養物質，母質的成熟程度等。自Scott于1999年提出了微生物強化煤層氣的概念之后，許多研究者開展了大量的微生物降解煤產甲烷的實驗，結果表明微生物菌群確實有能力將煤轉化為甲烷，但產甲烷量和產甲烷速率還與很多其它因素有關。近年來我國也加強了相關方面的研究，從微生物學和有機地球化學的角度上了解煤生物成氣的產出過程和特征，以及調節相關培養條件以提高煤生物產氣的產出速率，這為我國后期深入了解煤生物成氣的生成機理打下基礎。

分子篩是人工水熱合成的硅鋁酸鹽晶體，對于可被吸附的分子而言，其極性越強，越容易被分子篩吸附，水是極性分子，可以通過這種方式來實現分子篩與水的結合，且壓力越高，分子篩的吸附能力越強，培養基與分子篩的結合能力越強，即煤、微生物、培養基的接觸越緊密。通過這種方式來實現提升煤的微生物產氣速率。粘土礦物同樣屬于硅鋁酸鹽，其晶體形狀都是層片狀的，層與層之間氫鍵或范德華力相連接。在無水情況下，層間距離很小，而在有水的情況下，層間會吸附和填充大量的水，層間距離可能增加2-3倍，而且在粘土分子的作用下，水分子被解離成H⁺和OH^-，分別吸附到粘土的晶體的平面和端面上，這時的粘土就成為“水化粘土”了。與干燥粘土相比，水化粘土具有膠體性質，包括膨脹性、分散或絮凝性等，通過煤與粘土的混合，理論上可以提高微生物的產甲烷速率。

申請號為201210456311.X的專利申請涉及一種利用微生物將褐煤轉化為甲烷的方法，主要采用活性污泥和沼液中的菌群來降解煤，這在一定程度上能提高微生物降解煤的速率，但其速率的提高仍然有限。為解決上述問題，本發明通過添加分子篩、粘土來進一步提高微生物產甲烷速率。

發明內容

本發明所要解決的問題是克服現有利用微生物轉化甲烷技術產氣速率不高的技術問題，提供一種通過利用分子篩、粘土來提高煤與微生物的親和度，從而提高煤生物產氣速率的方法。

具體而言，本發明涉及一種利用粘土、分子篩提高煤生物產氣速率的方法，包括如下步驟：(1)混合煤粉、分子篩和粘土，形成混合物；(2)在步驟(1)的混合物中加入厭氧菌源和培養基，利用微生物的作用將煤轉化為甲烷。

在優選的實施方式中，煤粉、分子篩、粘土的混合比例如下：

煤粉 100質量份；

分子篩 25-50質量份；

粘土 0-50質量份。

在優選的實施方式中，分子篩與粘土的質量比為1:1。

在優選的實施方式中，煤粉、分子篩與粘土的質量比為2:1:1。