煤的脱硫实验大纲.doc

综合实验：嗜酸氧化亚铁硫杆菌在煤脱硫中的应用研究实 验 大 纲一、本实验的目的和任务煤炭是我国的主要能源，在电力、冶金、建材、化工等事关国计民生的行业中占有主导地位。我国高硫煤约占总储量的1/3，占生产原煤的20%左右，由于煤中硫分的存在，燃烧时大部分转化为SO2排入大气，破坏生态环境，造成严重的大气污染。煤中硫的脱除方法根据煤的燃烧过程可分为燃烧前脱除、炉内脱除和烟气脱硫。从成本上和脱除过程对环境的影响上考虑，燃烧前脱硫应该是最佳选择。燃烧前脱硫方法根据脱硫方法的原理不同又可分为物理法、化学法、生物法。物理法是根据煤中硫的物理性质如密度、电性、磁性及可浮性与煤的不同而采取的处理手段，如重选、浮选、磁选、电选等。该方法能脱除大部分无机硫，但难以脱除有机硫和粒度特别细的硫。化学法是采用某些化学物质在一定的条件下与煤中的硫进行化学反应从而脱出煤中硫的一种方法。该方法虽然能同时脱除不同形态的硫，但需在强烈的反应条件下进行，煤的结构、粘结性被破坏，热值损失，同时高温、高压和强氧化-还原条件使设备及操作费用显著提高，影响了工艺的经济竞争力。煤生物脱硫是一项应用于煤炭工业的生物工程新技术，它以能耗小、成本低、污染小等优点，受到世界各国的普遍重视。其脱硫过程主要是借助于某些能够氧化利用亚铁和还原型硫化物的微生物，氧化利用煤炭中硫从而加速煤炭中硫份浸出的过程。嗜酸氧化亚铁硫杆菌是煤炭微生物脱硫中最常见的微生物，它能够利用亚铁和还原型硫化物作为能源底物生长。本综合实验通过对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的初始培养到扩培然后利用扩培物对煤进行脱硫处理，巩固了微生物培养过程中试验操作技能，增强了对微生物扩大培养过程的认识，熟悉了微生物在煤的生物脱硫过程中的应用。二、 实验项目的设置和学时分配序号实验项目学时实验基本要求实验对象实验分组1小组讨论本实验并设计研究方法，以及实验试剂的准备2通过小组讨论，设计微生物培养和扩培实验方法生物工程专业本科学生7-8人一组2嗜酸氧化亚铁硫杆菌的扩培4掌握微生物培养和扩培的方法3嗜酸氧化亚铁硫杆菌的脱硫实验4掌握煤炭脱硫三、 实验考核和评分方法1、学生进实验室要求有预习报告并检查2、实验做完后对每个学生完成情况和解决问题的能力进行考核3、对实验报告给予评分4、综合每项实验状况给出成绩实验一 嗜酸氧化亚铁硫杆菌的扩大培养【实验目的】了解培养基的基础知识，进行无菌技术的操作，进行化能自养微生物的培养，熟练微生物计数和亚铁滴定技术，观察氧化亚铁硫杆菌在亚铁中生长氧化情况。【实验材料】1. 实验菌种氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，简称，A.f菌）中国矿业大学化工学院生物工程系实验室提供。2. 实验试剂（1）培养基成分培养基成分（g/L）(NH4)2SO43.5MgSO47H2O0.5KCl0.1K2HPO40.5Ca(NO3)20.02（2）重铬酸钾溶液（2X10-2mol/L）（3）磷硫酸溶液 （1:1 V/V）硫磷混合酸：取150mL硫酸和150mL磷酸小心混和，然后在不断搅拌下缓慢倒入700mL水中，混匀备用。（4）硫酸亚铁 （细菌生长能源底物 44.5g/L）（5）二苯胺磺酸钠溶液 （0.2 %）（6）硫酸溶液（1mol/L）（7）pH计标定溶液（pH 4.0和 pH 6.86） (8) 75% 乙醇 (9) 全硫分析所用试剂见附录3. 实验仪器与耗材恒温振荡器 灭菌锅 复合pH计 天平 显微镜 血小球计数板 酸式滴定管 移液枪 吸头（灭菌） 定性滤纸 三角瓶（25 mL 250 mL 500 mL）烧杯 容量瓶（1L）玻璃棒 吸管 酒精灯 酒精棉球 镊子 10mL（5mL）移液管 棉线纱布 棉花 【实验方法和步骤】（1）A.f 菌培养方法采用250mL三角瓶，装液量100mL，添加4.5g FeSO47H2O，在转速1110 r/min、温度为27的恒温振荡器中培养，用1mol/L 浓硫酸调初始pH到2.0，观察细菌的生长氧化情况，待细菌进入稳定期后，收获细菌。扩大培养时，将收获好的细菌转到500 mL三角瓶中培养，装液量300 mL。（2）溶液pH值测定： pH复合电极测量溶液pH变化。（3）活性细菌浓度的测定：利用血小球计数板直接镜检记数。（4）亚铁离子浓度测定：利用重铬酸钾（0.1mol/L）滴定亚铁。（5）实验操作步骤：1) 培养基的配制：按照9k培养基成分配制10x培养基，将PH调至2.0，分装到250ml锥形瓶中，每瓶装液量为100ml。2) 灭菌： 采用高压蒸汽灭菌， 121下灭菌20分钟，灭完菌后在紫外杀菌15分钟后的无菌操作台中放置冷却。3) 接种： 在无菌操作台中进行接种，接种量为10 %。4) 培养： 在恒温摇床中培养细菌，摇床转速为150 r/min、温度为30。5) 取样： 细菌培养过程中，在培养的的第隔8h时取一次样品，每次1.5 mL，用于细菌计数和滴定分析。6) pH测定：在每次取样同时，利用标定好的pH计测量培养液的pH。7) 细菌计数：用血小球记数板测量样品中细菌数目。8) 亚铁滴定：取0.5 mL菌液, 10000 rpm离心后，取上清液；将上清液转到25 mL三角瓶中，加入5mL 磷硫酸液后再滴三滴二苯胺磺酸钠溶液，然后用0.1mol/L重铬酸钾溶液对其中亚铁离子滴定，滴定至亮紫色即滴定终点。监控细胞生长氧化情况时，每隔8h取一次样品，进行滴定分析。【实验结果】记录实验数据，利用数据分析亚铁中生长时细菌生长氧化情况及pH变化情况。实验二 嗜酸氧化亚铁硫杆菌的脱硫研究【实验目的】本实验在掌握嗜酸氧化亚铁硫杆菌培养和扩大培养基础上，利用扩培后的细菌来作用于煤矿，观察煤脱硫过程中细胞的生长特性，同时了解煤脱硫机理和煤中硫成分分析方法。【实验材料】1.实验菌种(同实验一)2.实验试剂（1）培养基成分（同实验一）（2）煤样采用重庆金鸡岩洗选厂煤炭试验样，筛选出粒径大小为0.0750.125mm的煤样，风干作为实验煤样。煤样中全硫、各形态硫含量及灰分如表1所示。实验煤样的全硫、各形态硫含量及灰分（质量百分数）全硫含量硫酸盐硫硫铁矿硫有机硫灰分1.8740.1641.3490.36120.997（3）盐酸溶液 1 mol/L。其他试剂和耗材同实验一。3.实验仪器恒温振荡器 电热恒温干燥箱 离心机 灭菌锅 复合pH计 天平 显微镜 血小球计数板 移液枪、吸头（灭菌） 定性滤纸 三角瓶（250 mL） 烧杯 容量瓶（1L）玻璃棒 封口膜 吸管 酒精灯 酒精棉球 镊子 纱布 棉花 棉线【实验方法】细菌计数与pH测定同实验一煤中全硫含量的测定：库仑法测定煤中全硫含量。煤炭脱硫实验步骤：1） 细菌培养：将扩大培养好300 mL培养液过滤除掉沉淀，然后取30mL培养液接种至270 mL培养基中，再加入1