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柴油生物脱硫菌的筛选及应用研究

作　者: 张倩倩
导　师: 马洁
学　校: 首都师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 生物脱硫 红串红球菌 二苯并噻吩 二羟基联苯 柴油 硫酸根
分类号: TE624.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


以二苯并噻吩（DBT）作为模型化合物，从炼油厂污水中分离出一株专一性脱硫的红串红球菌TJQ，该菌能降解DBT，终产物为2-羟基联苯（2-HBP）。系统研究了初始pH值、碳源、氮源、硫源，脱硫代谢产物硫酸根(SO42-)和2-HBP等因素对TJQ菌生长及脱硫的影响。并设计了小型生物脱硫反应器，考察了菌体在反应器中对不同体系中硫的脱除。为生物脱硫的工业化发展提供参考。 1．TJQ菌的最佳适宜的初始pH值为6.0～7.0，控制溶液pH在适宜值时可提高菌体的生长和脱硫能力；在不断监测和调节溶液pH值的反应体系中，菌株在3天内可将6.4mg／L（0.2mmol／L）水相中的DBT硫完全脱除，并可使2-HBP的浓度由22.98mg／L（0.135mmol／L）提高到31.66mg／L（0.186mmol／L），产率增加35％左右。 2．TJQ菌体生长所适合的碳源和氮源分别是20g／L的葡萄糖和1g/L的氯化铵；TJQ菌可以利用多种硫源作为生长硫源，其中硫酸钠（Na2SO4）和二甲基亚砜作为生长硫源能更有效地提高细胞收率，因此可以用廉价的无机硫源Na2SO4代替昂贵的有机硫源来培养菌体。 3．以Na2SO4作为硫源培养的TJQ菌体，可专一性脱除苯并噻吩（BT）和DBT及其甲基衍生物4，6-DMDBT中的硫，除此之外它还可以脱除苯硫醚（PS）类含硫化合物中的硫。在正十六烷模拟体系中，TJQ可以使噻吩（TH）硫由100mg／L降到3.6mg／L，脱硫率达到96.4％，使BT硫由207.1mg／L降到135mg/L，脱硫率达到34.8％；使DBT硫由150mg／L降到20mg／L，脱硫率达到86.7％，使4，6-DMDBT中的硫由100mg／L降到1.6mg／L，脱硫率达到98.4％，使PS硫由100mg／L降到52mg／L，脱硫率达到48％。把TJQ菌应用于加氢柴油体系中，循环脱硫三次可以使实际柴油中的总硫量由554mg／L降至267mg／L；脱硫率达到51.8％。 4．SO42-和2-HBP作为菌体的脱硫代谢产物对菌体的生长脱硫有一定的影响。SO42-的存在可以作为菌体的生长硫源促进菌体的生长，但会延长菌体的脱硫时间：以硫酸盐作为生长硫源培养的菌体用于脱硫实验，效果较好；并且当加入硫酸盐还原菌或者PYS菌去除SO42-后，菌体能够将水相中12.8mg/L（0.4mmol／L）的DBT完全脱除，同时能使2-HBP的生成量由1.34mg／L（0.0079mmol／L）增加到33.74mg／L（0.1982mmol／L），提高了菌体的脱硫效率。 5．设计了新型生物脱硫反应器，经过小试连续反应2天，TJO菌能够在高浓度的DBT培养基中生长良好，可以将水相中DBT硫含量从19.2mg／L（0.6mmol/L）降至0.224mg／L（0.007mmol／L），脱硫率达到98.8％。菌体在反应仅1天后能使含硫量为463mg／L的正十六烷模拟体系中的硫降低到396mg／L，降解率为14.5％。在反应仅1天后能使含硫量为440mg／L的加氢柴油中的硫降低到386mg／L，降解率为12.3％。

全文目录


第一章 文献综述  11-23
  1.1 燃料油脱硫的重要性和意义  11
  1.2 燃油中硫的主要存在形式  11-12
  1.3 燃油脱硫的主要方法  12-22
    1.3.1 加氢脱硫  13-14
    1.3.2 非加氢脱硫  14-22
      1.3.2.1 吸附脱硫  14
      1.3.2.2 萃取脱硫  14
      1.3.2.3 氧化脱硫  14-15
      1.3.2.4 络合脱硫  15
      1.3.2.5 膜分离脱硫  15-16
      1.3.2.6 酸碱精制脱硫  16
      1.3.2.7 催化法脱硫  16
      1.3.2.8 生物脱硫  16-22
        (1) 生物脱硫机理  17-18
        (2) 生物脱硫研究现状  18-22
        (3) 生物脱硫目前需要解决的问题  22
  1.4 本文的研究内容及研究意义  22-23
第二章 燃油生物催化脱硫过程中的产物分析方法  23-29
  2.1 前言  23-24
  2.2 生物脱硫过程中的产物分析方法  24-28
    2.2.1 高效液相色谱分析(HPLC)  24
    2.2.2 气相色谱分析(GC)  24-26
    2.2.3.液相色谱-质谱联用分析(LC-MS)  26
    2.2.4 气相色谱-质谱联用分析(GC-MS)  26
    2.2.5 薄层色谱分析(TLC)  26-27
    2.2.6 分光光度分析法(spectrophotometry)  27
    2.2.7 傅立叶红外光谱法(FI-IR)  27-28
  2.3 小结  28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 专一性脱硫菌的筛选鉴定及其最佳生长条件的确定  29-41
  3.1 前言  29
  3.2 实验材料与方法  29-30
    3.2.1 主要试剂  29
    3.2.2 主要仪器  29-30
    3.2.3 相关培养基的组成  30
    3.2.4 分析方法  30
  3.3 脱硫菌种的筛选方法和步骤  30-33
    3.3.1 采样  30-31
    3.3.2 菌种的初筛,复筛和纯化  31
    3.3.3 专一性脱硫菌的筛选  31-33
    3.3.4 专一性脱硫菌的驯化培养  33
    3.3.5 菌种的鉴定  33
    3.3.6 菌种的保藏  33
  3.4 TJQ菌的脱硫代谢途径  33-34
  3.5 菌株最佳生长脱硫条件的确定  34-40
    3.5.1 初始pH值对菌株生长以及调节pH后对脱硫的影响  34-36
    3.5.2 不同碳源的选择及其浓度的确定  36-37
    3.5.3 不同氮源的选择及其浓度的测定  37-38
    3.5.4 不同培养硫源对菌株生长及脱硫活性的影响  38-39
    3.5.5 初始DBT浓度对菌株生长及脱硫的影响  39
    3.5.6 培养时间对细菌生长及脱硫的影响  39-40
    3.5.7 接种量对细菌生长和脱硫的影响  40
  3.6 结果与讨论  40
  3.7 本章小结  40-41
第四章 菌株对不同形式硫的脱除研究  41-51
  4.1 前言  41
  4.2 材料和方法  41-42
    4.2.1 实验材料  41
    4.2.2 分析方法  41-42
  4.3 结果讨论  42-50
    4.3.1 不同硫源对TJQ菌生长脱硫的影响  42
    4.3.2 以无机硫源培养的TJQ菌对不同有机硫化物的代谢  42-50
      4.3.2.1 TJQ对DBT的代谢  42-43
      4.3.2.2 TJQ对4,6-DMDBT的代谢  43-45
      4.3.2.3 TJQ对DBTO_2的代谢  45-47
      4.3.2.4 TJQ菌对PS的代谢  47-48
      4.3.2.5 TJQ菌对BT的代谢  48-49
      4.3.2.6 TJQ菌对BT,4,6-DMDBT,PS混合物的代谢  49-50
  4.4 结论  50
  4.5 本章小结  50-51
第五章 脱硫产物对菌株脱硫的影响及研究  51-61
  5.1 前言  51
  5.2 实验材料和方法  51
    5.2.1 实验材料  51
    5.2.2 分析方法  51
  5.3 结果讨论  51-59
    5.3.1 脱硫代谢产物硫酸根对菌株生长脱硫的影响  51-58
      5.3.1.1 硫酸根存在时菌株对DBT硫的脱除情况  52-53
      5.3.1.2 硫酸根的去除方法  53-58
        1.沉淀法  54-55
        2.微生物降解法  55-58
    5.3.2 脱硫代谢产物2-HBP对菌株生长脱硫的影响  58-59
      5.3.2.1 2-HBP对菌株生长的影响  58
      5.3.2.2 2-HBP存在时菌株对DBT硫的脱除影响  58-59
  5.4 结论  59-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章 生物脱硫小试反应器的实验研究  61-69
  6.1 前言  61-62
  6.2 连续生物脱硫反应器的构建  62-63
  6.3 实验材料和方法  63-64
    6.3.1 实验材料  63
    6.3.2 分析方法  63-64
  6.4 实验结果和讨论  64-67
    6.4.1 菌体在模拟油相中的脱硫  64-67
      6.4.1.1 不同油／水体积比对TJQ菌株脱除有机硫的影响  64-65
      6.4.1.2 接种量对TJQ菌株脱除有机硫的影响  65-66
      6.4.1.3 反应时间对TJQ菌株脱除有机硫的影响  66
      6.4.1.4 TJQ菌株对模拟体系中各种类型硫的脱除情况分析  66-67
    6.4.2 菌体在实际柴油体系中的脱硫  67
    6.4.3 生物脱硫反应器的脱硫研究  67
      6.4.3.1 反应器中水相体系的脱硫研究  67
      6.4.3.2 反应器中正十六烷模拟体系的脱硫研究  67
      6.4.3.3 反应器中实际柴油体系的脱硫研究  67
  6.5 小结  67-68
  6.6 本章小结  68-69
第七章 结论与展望  69-71
  7.1 研究工作总结  69-70
  7.2 未来工作展望  70-71
参考文献：  71-80
攻读硕士期间发表论文  80-81
致谢  81

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气加工工业 > 石油炼制 > 炼油工艺过程 > 精制处理 > 脱色、脱臭、脱硫醇
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