[发明专利]一种提高煤生物产气速率的方法

说明书

本发明涉及一种利用粘土、分子筛提高煤生物产气速率的方法，包括如下步骤：(1)混合煤粉、分子筛和粘土，形成混合物；(2)在步骤(1)的混合物中加入厌氧菌源和培养基，利用微生物的作用将煤转化为甲烷。本发明能够克服现有利用微生物转化甲烷技术产气速率不高的问题，提供一种通过利用分子筛、粘土来提高煤与微生物的亲和度，从而提高煤生物产气速率的方法。

技术领域

本发明涉及煤转化利用领域。更特别地，涉及一种利用粘土、分子筛提高煤生物产气速率的方法。

背景技术

生物成因煤层气是煤层气资源的重要来源，具有可观的资源价值和能源意义。实验模拟提升甲烷转化速率成为重要的研究手段。近年来，许多学者利用各种手段用以提升煤的微生物产甲烷效率，例如：pH和温度，煤的溶解程度和煤颗粒大小，外源菌的引入，氢气浓度，盐度的影响，营养物质，母质的成熟程度等。自Scott于1999年提出了微生物强化煤层气的概念之后，许多研究者开展了大量的微生物降解煤产甲烷的实验，结果表明微生物菌群确实有能力将煤转化为甲烷，但产甲烷量和产甲烷速率还与很多其它因素有关。近年来我国也加强了相关方面的研究，从微生物学和有机地球化学的角度上了解煤生物成气的产出过程和特征，以及调节相关培养条件以提高煤生物产气的产出速率，这为我国后期深入了解煤生物成气的生成机理打下基础。

分子筛是人工水热合成的硅铝酸盐晶体，对于可被吸附的分子而言，其极性越强，越容易被分子筛吸附，水是极性分子，可以通过这种方式来实现分子筛与水的结合，且压力越高，分子筛的吸附能力越强，培养基与分子筛的结合能力越强，即煤、微生物、培养基的接触越紧密。通过这种方式来实现提升煤的微生物产气速率。粘土矿物同样属于硅铝酸盐，其晶体形状都是层片状的，层与层之间氢键或范德华力相连接。在无水情况下，层间距离很小，而在有水的情况下，层间会吸附和填充大量的水，层间距离可能增加2-3倍，而且在粘土分子的作用下，水分子被解离成H⁺和OH^-，分别吸附到粘土的晶体的平面和端面上，这时的粘土就成为“水化粘土”了。与干燥粘土相比，水化粘土具有胶体性质，包括膨胀性、分散或絮凝性等，通过煤与粘土的混合，理论上可以提高微生物的产甲烷速率。

申请号为201210456311.X的专利申请涉及一种利用微生物将褐煤转化为甲烷的方法，主要采用活性污泥和沼液中的菌群来降解煤，这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。为解决上述问题，本发明通过添加分子筛、粘土来进一步提高微生物产甲烷速率。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有利用微生物转化甲烷技术产气速率不高的技术问题，提供一种通过利用分子筛、粘土来提高煤与微生物的亲和度，从而提高煤生物产气速率的方法。

具体而言，本发明涉及一种利用粘土、分子筛提高煤生物产气速率的方法，包括如下步骤：(1)混合煤粉、分子筛和粘土，形成混合物；(2)在步骤(1)的混合物中加入厌氧菌源和培养基，利用微生物的作用将煤转化为甲烷。

在优选的实施方式中，煤粉、分子筛、粘土的混合比例如下：

煤粉 100质量份；

分子筛 25-50质量份；

粘土 0-50质量份。

在优选的实施方式中，分子筛与粘土的质量比为1:1。

在优选的实施方式中，煤粉、分子筛与粘土的质量比为2:1:1。