石油天然气工业论文_高岭土对陕西榆林煤生物模

文章摘要:高岭土是自然界较常见的无机矿物，对微生物的生长代谢有促进作用，煤中赋存大量高岭土，而有关其对煤生物产气影响的报道确较少。为探究高岭土对煤生物产气的影响，以陕西榆林煤为研究对象，以驯化的微生物作为产气菌群，通过在培养基中添加不同质量分数的高岭土进行煤生物模拟产气，利用气相色谱仪、酶标仪、傅里叶红外光谱仪、Illumina高通量测序平台，研究CH₄产量、总挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids,VFAs）浓度、辅酶F₄₂₀含量、产气前后煤的有机官能团和微生物群落结构的变化。结果表明：高岭土的添加影响生物产气过程，0～8.0%高岭土添加量可明显分为2个区间，0～1.0%和2.0%～8.0%，产甲烷量、累积产甲烷量和F₄₂₀在2个区间内呈先升后降趋势，而乙酸和VFAs浓度变化趋势相反；模拟生物产气50 d后，添加高岭土实验组（0.5%）累积产甲烷量最高可达216μmol/g煤，较空白组提高55.4%；同时，添加高岭土可以提高辅酶F₄₂₀的含量，最高可达48.93 ng/L，也有助于煤中的醇、酚-OH、-NH-和-NH₂被微生物利用。高岭土对煤生物产气体系中细菌种群结构的影响规律不明显，仅Firmicutes（厚壁菌门）在0～1.0%和2.0%～8.0%添加区间呈现先增后减的变化趋势；相比之下，高岭土的添加对古菌丰度变化影响较明显，体系中的古菌主要是Euryarchaeota（广古菌门），其中，Methanosarcina（甲烷八叠球菌属）和Methanobacterium（甲烷杆菌属）是古菌中丰度最高的种属，Euryarchaeota和Methanosarcina丰度在0～1.0%和2.0%～8.0%区间内和甲烷累积产量变化、F₄₂₀变化趋势一致，Methanobacterium却和VFAs变化趋势一致。由此得出，高岭土的添加会影响榆林煤的生物产气，其产甲烷量、VFAs、F₄₂₀酶活性、微生物群落结构和煤中有机官能团组成均会发生变化，这为后阶段研究煤中无机矿物对煤的生物产气的影响提供参考。

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