【摘要】：昭通褐煤儲量極為豐富,全區(qū)褐煤資源總儲量約81億噸,占云南全省褐煤資源的51.8%,是我國南方最大的褐煤田。由于存在水分、灰分高,熱值低以及穩(wěn)定性差等原因,昭通褐煤在氣化、燃燒發(fā)電和煤液化等領域一直未能得到實際工業(yè)應用。利用昭通褐煤擁有較高含量的腐植酸的特點,進行腐植酸的提取應用是一種較為可行的、可持續(xù)發(fā)展的褐煤資源利用途徑。本文以昭通褐煤為研究對象進行腐植酸的提取研究,考察了不同工藝條件對腐植酸提取率和品質(zhì)的影響。同時針對腐植酸的活性問題進行了腐植酸微生物轉化研究,為昭通褐煤的資源化利用提供基礎研究數(shù)據(jù)。研究表明：(1)昭通褐煤單因素腐植酸提取工藝實驗中,堿濃度、反應溫度、反應時間分別在1.5%、800C和3h條件下最大腐植酸提取率,酸析pH越小,腐植酸提取率越大。提高壓力有助于提高腐植酸產(chǎn)率,在1MPa和2MPa的壓力下,腐植酸提取率在90%以上。提取殘渣的工業(yè)分析結果表明,壓力工藝條件下,提取殘渣中灰分含量均在60%以上。(2)不同工藝條件下腐植酸產(chǎn)物工業(yè)分析表明,腐植酸產(chǎn)物中仍有一定含量的灰分存在,其中灰分含量在7.77%-18%之間,揮發(fā)分含量范圍在37.33%～45.33%之間,固定碳含量在32.73%-45.74之間。腐植酸產(chǎn)物酸性官能團變化并沒有較強的規(guī)律性,腐植酸總酸性官能團含量在2.5301-6.7775mmo1/g范圍內(nèi)變化,羧基含量在3.1172-4.8188mmo1/g之間。最高腐植酸提取率工藝條件下的紅外光譜圖分析表明,腐植酸產(chǎn)物有如下特征峰區(qū)間：在3670～2980cm-1吸收范圍內(nèi)屬于氫鍵締合的多聚物的脂肪或芳香族-OH；2920-2850cm-1是脂肪C-H伸縮振動；在2770-1778cm-1的頻率區(qū)間內(nèi)沒有吸收振動及吸收峰存在；腐植酸產(chǎn)物的羧基吸收峰均出現(xiàn)紅移現(xiàn)象,羧基官能團特征峰紅移到1640cm-1位置處。(3)昭通褐煤、腐植酸產(chǎn)物和提取殘渣中的金屬元素的含量測定和XRD衍射表征說明,Ca、Mg、Al、Fe、Si等金屬元素是原料灰分中的主要成分,金屬元素主要通過物理吸附、化學結合等形式存在于腐植酸產(chǎn)物中。金屬元素主要以硅酸鹽、鋁硅酸鹽氧化物或氫氧化物的形式獨自或以混合形式存在于褐煤、腐植酸和提取殘渣之中。(4)通過昭通、小龍?zhí)逗拖蠕h褐煤腐植酸提取對比研究,在1.5%堿濃度,80℃和3h反應條件下,昭通褐煤腐植酸提取率為69.89%,小龍?zhí)逗拖蠕h褐煤腐植酸提取率分別為40.9%和40.13%。煤樣經(jīng)過酸洗預處理后,三種褐煤腐植酸提取率分別為76.13%、47.61%和43.48%,昭通褐煤腐植酸提取率遠高于后兩者褐煤。對比昭通、小龍?zhí)逗拖蠕h三種褐煤原料、腐植酸產(chǎn)物和殘渣的紅外光譜圖可以發(fā)現(xiàn),不同腐植酸產(chǎn)物的紅外特征峰位置和峰形非常一致,說明不同來源腐植酸是存在共性的。(5)通過對比細菌基本培養(yǎng)基,細菌無機鹽培養(yǎng)基和察氏液體培養(yǎng)基的微生物生長和對腐植酸的轉化效果,腐植酸只在細菌培養(yǎng)基條件下發(fā)生微生物轉化。因此實驗中以細菌基本培養(yǎng)基進行腐植酸的微生物轉化降解。(6)微生物降解周期性實驗、培養(yǎng)基酸堿性以及有機質(zhì)濃度等實驗結果可知,昭通褐煤腐植酸在微生物轉化下能夠發(fā)生轉化降解,黃腐酸產(chǎn)率在7%-25%之間,微生物生長明顯。經(jīng)過微生物轉化降解后的腐植酸,吸光度E4/E6值和凝聚限度值普遍增加,間接證明了腐植酸在分子量上發(fā)生了降低。(7)通過對比土壤微生物和河泥微生物對腐植酸的降解情況可以發(fā)現(xiàn),河泥微生物也具有降解轉化腐植酸的能力,但是與土壤微生物相比,河泥微生物適應能力較弱。(8)與昭通褐煤腐植酸微生物轉化中的微生物生長明顯、腐植酸發(fā)生降解的效果相比,生化腐植酸肥料和下腳料在微生物作用下未產(chǎn)生任何變化,證明了昭通褐煤腐植酸在土壤環(huán)境中較腐植酸酸肥料更容易發(fā)生轉化降解。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ536

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本文編號：2764105