近二十年來,生物煤層氣作為一種非常規(guī)能源引起了世界范圍內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。生物煤層氣的產(chǎn)生是多種微生物協(xié)同作用的過程,目前有關(guān)產(chǎn)氣過程中微生物的具體功能還不太清楚,另外有關(guān)產(chǎn)氣功能微生物與煤的具體作用過程研究較少。本文采用前期馴化的產(chǎn)氣微生物利用蒙東褐煤進(jìn)行生物模擬產(chǎn)氣,首先采用高通量測序研究了體系中煤表面和溶液中的微生物群落特征及其分布差異。然后分離了產(chǎn)氣體系內(nèi)的一株厭氧降解功能菌株-產(chǎn)乙酸菌,研究其在褐煤表面的吸附特性、并對其吸附過程進(jìn)行優(yōu)化,最后通過理論計算和量熱分析對產(chǎn)乙酸菌在褐煤表面的吸附機(jī)理進(jìn)行分析。全文得到的主要結(jié)論如下:(1)褐煤模擬產(chǎn)氣體系中細(xì)菌(12門88屬)多樣性高于古菌(2門4屬)。絕大多數(shù)古菌屬于廣古菌門,馬氏甲烷八疊球菌是豐度最高的古菌屬(84.20%)。厚壁菌門(40.5%~70.1%)是豐度最高細(xì)菌門,耗牛瘤胃菌是豐度最高細(xì)菌屬。產(chǎn)氣體系中古菌在煤表面和溶液中的群落分布隨產(chǎn)氣時間變化不明顯,且僅甲烷囊菌屬表現(xiàn)出較強(qiáng)的煤表面分布特性。而細(xì)菌群落分布特征受產(chǎn)氣時間和樣本來源的影響,大多數(shù)細(xì)菌在煤表面和溶液間的分布豐度不同。古菌和細(xì)菌對底物的趨向性可能是造成群落分布差異的重要原因。(2)從厭氧產(chǎn)氣體系中分離出一株厭氧降解的關(guān)鍵菌株產(chǎn)乙酸菌,該菌株在褐煤表面有較高的吸附率,且吸附過程較快,3分鐘即達(dá)到吸附平衡。產(chǎn)乙酸菌吸附到褐煤表面后,煤的Zeta電位降低,疏水性增強(qiáng)。pH值和陽離子強(qiáng)度對產(chǎn)乙酸菌在褐煤表面吸附率存在影響,在pH為8.0和添加0.05mol/L的Al~(3+)時吸附率達(dá)最大值。(3)用Extended-DLVO理論模擬產(chǎn)乙酸菌與褐煤之間的吸附作用,發(fā)現(xiàn)吸附主要是由酸堿勢能引起,菌株可以直接吸附在煤表面,也可以通過細(xì)胞間的黏附間接吸附,其吸附過程包含三個階段,分別為菌株在煤表面的直接吸附、吸附后的脫附、以及細(xì)胞間黏附和其它界面行為。本文共有圖30幅,表9個,參考文獻(xiàn)122篇。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD849.2
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

2 文獻(xiàn)綜述體系中可以被檢測到，且這些物質(zhì)的含量關(guān)系到甲烷的產(chǎn)量煤類似的有機(jī)能源也是產(chǎn)甲烷微生物的良好底物。研究表明瘤胃動物的腸道、糞便中都包含很多可利用的底物，甚至厭中也廣泛存在產(chǎn)氣能源底物。Harding 等從白蟻腸道發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲通過白蟻攝入的木材為底物，可產(chǎn)生大量的甲烷，將這以菌群發(fā)現(xiàn)，這些微生物以褐煤為唯一底物時，也可產(chǎn)生大量甲烷生物產(chǎn)氣微生物功能研究物產(chǎn)氣是一個十分復(fù)雜的過程，為了簡化研究手段，在總結(jié)礎(chǔ)上，形成了一個經(jīng)典厭氧發(fā)酵“四階段”理論，如圖 2-1。

采樣點(diǎn)的地理位置位于 N43°57'，E115°36’，相關(guān)地理位置信息見圖3-1。勝利煤田地區(qū)屬溫帶大陸性氣候，年蒸發(fā)量較高，降水量少。煤是白堊紀(jì)形成的褐煤。圖 3-1 內(nèi)蒙古勝利煤田地理位置Fig. 3-1 Geographical location of Shengli coalfield in Inner Mongolia（2）培養(yǎng)基產(chǎn)甲烷混合菌群所用培養(yǎng)基如表 3-1，除此之外，每升培養(yǎng)基還添加微量元素 10mL，維生素溶液 10mL。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2872659