纳米Fe3O4在煤微生物降解产CH4过程中的催化作用

• Published in: 河南理工大学学报（自然科学版） Vol. 43; no. 1; pp. 42 - 50
• Main Authors: 赵发军, 邓奇根
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南理工大学 煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南 焦作 454000%河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000 2024; 河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000; 河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000
• Subjects: 催化; methanogenic archaea; coalbed methane; 纳米Fe3O4; 细菌共营; 煤层气; residual coal in goaf; 产甲烷古菌; bacteria co-cultivation; catalysis; nano-magnetite; 采空区遗煤
• ISSN: 1673-9787
• DOI: 10.16186/j.cnki.1673-9787.2022030006

P170.50; 目的 为了研究纳米Fe3O4在微生物降解煤产甲烷(CH4)过程中的催化作用,方法 采用晋城矿区矿井水和中原油田土壤中的两种菌群(厌氧消化菌,义马矿区)的煤样,考查温度和纳米Fe3O4 添加量对反应体系产CH4 摩尔浓度的影响,分析产CH4 过程中伴随气体CO2 和H2 的摩尔浓度变化及其对CH4 摩尔浓度的影响,评估厌氧消化产CH4 反应体系中铁的作用和最大负载量.结果 通过分析厌氧性产CH4古菌和多环芳烃分解菌共营降解煤的生物化学过程,认为煤降解产CH4厌氧反应由两个主要步骤组成:一是稠环芳烃活化的羧化反应,该反应使煤被多环芳烃分解菌降解为甲苯酚和2-萘甲酸等化合物;二是产甲烷古菌利用煤分解产生的有机酸、甲基和气体等,通过辅酶的生物化学反应生成CH4,该过程CH4 产气量随温度升高而增大,起始反应需要大量CO2 气体.在产甲烷古菌和多环芳烃分解菌共营系统中添加纳米Fe3O4 后,产CH4 量增加了39.6%～50.8%.纳米Fe3O4 对生物化学过程的催化作用表现在促进中间产物(H2和CO2等)的生成,同时生物化学反应通过消耗H2和含氧有机物并生成液态水以降低密闭实验系统的气体总压力,使催化反应持续正向进行.结论 纳米Fe3O4 对微生物降解煤产CH4 的催化作用需要多菌种互营环境,催化过程中存在最佳负载量.