H2O2预处理胜利褐煤镜质组的生物产气研究

【目的】研究H₂O₂处理对煤中镜质组生物产气的影响。【方法】选择内蒙古胜利褐煤作为研究对象，以实验室前期富集保存的产甲烷微生物作为出发菌群，首先通过浮选对煤炭进行显微组分分离(高镜质组GJ、中镜质组ZJ和低镜质组DJ)，并对煤的物化性质进行表征，然后在固液比1:15、H₂O₂浓度10%、预处理时间30 d条件下用H₂O₂处理不同镜质组含量的样品，再以处理前后的原煤及残煤进行生物产气实验。采用气相色谱、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等方法分析H₂O₂处理前后产气及煤的物化性质变化。【结果】经过H₂O₂预处理后，煤中镜质组的含量有所下降，挥发成分增加，固定碳减少，H₂O₂与高镜质组煤样反应更剧烈，氧含量增加，碳含量减少。未经过处理的煤在100 d时产甲烷量为GJ＞ZJ＞DJ，分别为174.24、164.31、135.52 μmol/g煤，而经过H₂O₂预处理的煤在20 d后停止产气，最终产甲烷量分别为39.63、39.61、41.55μmol/g煤，比原煤产气减少了77.26%、75.89%和69.34%。随着镜质组含量的增加，经过H₂O₂处理后的煤样芳香环层片的层间距d₀₀₂、单层层片的延展度L_a和层片的堆叠度L_c减小，而芳香层数N增加，表明晶核结构变小。经过H₂O₂处理后煤芳烃碳、芳香族、C=O基团和C=C基团所占比例增加，芳环缩合度增大，含氧官能团变多。【结论】利用H₂O₂长时间处理使煤基质中较易被微生物利用的有机质结构减少，从而降低了产气能力。

Biogas production of vitrinite from Shengli lignite pretreated with H2O2