【摘要】：煤的生物產(chǎn)氣過程受諸多因素的影響,為探討煤自身顯微組分對生物甲烷生成的控制效應(yīng),本論文主要采集義馬千秋礦、大同泉嶺礦、山西馬蘭礦和柳林沙曲礦新鮮煤樣,通過手選+浮沉分離對其顯微組分進(jìn)行富集分離,利用從礦井水中提取的本源菌群,分別對相應(yīng)的顯微組分進(jìn)行生物甲烷代謝模擬實(shí)驗(yàn);并對各顯微組分煤樣進(jìn)行元素分析、FTIR和低溫液氮實(shí)驗(yàn)測試;然后對不同顯微組分的微生物產(chǎn)氣結(jié)果與碳?xì)湓睾�、化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)及其孔裂隙特征等指標(biāo)進(jìn)行對比分析。研究結(jié)果表明:(1)顯微組分富集與分離后,鏡質(zhì)組富集煤樣比原煤樣中的鏡質(zhì)組比例有一定的升高,分離后惰質(zhì)組富集煤樣相比于原煤樣中的惰質(zhì)組有大幅度的提高;惰質(zhì)組的富集效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鏡質(zhì)組,尤其是義馬和大同的惰質(zhì)組富集提高比例高達(dá)150%以上;(2)生物甲烷代謝模擬實(shí)驗(yàn)后,鏡質(zhì)組富集煤樣生物產(chǎn)氣總量、CH4生成量、CH4濃度、反應(yīng)液pH值變化幅度和質(zhì)量降解率均最高,惰質(zhì)組富集煤樣最低,原煤居中;故鏡質(zhì)組相對于原煤和惰質(zhì)組,更有利于被微生物降解利用轉(zhuǎn)化為甲烷;(3)煤的各顯微組分元素分析表明:H/C原子比為鏡質(zhì)組原煤惰質(zhì)組,這與生物產(chǎn)氣的效果指標(biāo)具有一致性。故煤樣中H/C原子比的高低是判斷生物產(chǎn)氣潛力的重要指標(biāo);(4)同煤階煤樣中,脂肪烴含量和氫含量為:鏡質(zhì)組原煤惰質(zhì)組;芳香烴含量和芳構(gòu)化程度為:鏡質(zhì)組原煤惰質(zhì)組。故煤樣變質(zhì)程度相同時(shí),氫元素含量和脂肪烴含量與生物產(chǎn)氣潛力正相關(guān),芳構(gòu)化程度和芳香烴含量與生物產(chǎn)氣潛力負(fù)相關(guān)。(5)鏡質(zhì)組開放性透氣孔多于原煤和惰質(zhì)組,故鏡質(zhì)組煤樣的孔隙連通性比原煤和惰質(zhì)組好,再者鏡質(zhì)組不具有細(xì)瓶頸孔,且微孔并不發(fā)育。故顯微組分煤樣中的微孔和微孔體積比對生物產(chǎn)氣的貢獻(xiàn)并不顯著,且微生物產(chǎn)氣效果與顯微組分在平均孔徑和比表面積兩個(gè)指標(biāo)上也沒有明顯的相關(guān)性。研究為不同顯微組分煤層開展生物產(chǎn)氣現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)提供了理論指導(dǎo),豐富了煤層氣生物工程的研究內(nèi)涵,為我國即將開展的煤層生物產(chǎn)氣先導(dǎo)試驗(yàn)選區(qū)提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ531

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本文編號(hào)：2633940