褐煤生物產氣規律及其液相體系中陽離子變化特征

作者：趙晗,何環,王江澤,宋燕莉,牛江露,陳林勇,郭鑫,劉健,關嘉棟,元雪芳

摘要：為研究褐煤生物產氣規律及其液相體系中常見陽離子變化特征,以內蒙古勝利褐煤為產氣底物,寺河礦區煤層氣井排采水中微生物作為發酵菌群,利用5 L厭氧發酵罐進行模擬生物產氣實驗,采用離子色譜儀對發酵液中的NH4^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+和Na^+5種陽離子濃度進行動態監測。結果表明:煤模擬生物產氣周期為33 d,分為緩慢增長期、快速增長期和平緩期3個階段,33 d單位質量煤凈產甲烷量最高達23μmol/g;產氣體系中NH4^+(741.5 mg/L)和K^+(994.5 mg/L)離子質量濃度變化最為明顯,Ca^2+(26 mg/L)、Mg^2+(10.7 mg/L)和Na^+(72 mg/L)次之,表明發酵液中5種陽離子均參與了褐煤生物產氣過程,且被不同程度地釋放和利用;褐煤生物產氣量與陽離子濃度有一定相關性,單位質量煤產氣量與NH4^+和K^+濃度呈正相關,與Ca^2+、Mg^2+濃度呈負相關。此外,NH4^+和K^+以及Ca^2+和Mg^2+之間濃度呈顯著正相關。由實驗結果可知:褐煤生物產氣液相體系中NH4^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+和Na^+5種陽離子會隨著煤中有機組分的厭氧降解而緩慢釋放、再吸附,同時可被微生物利用參與細胞內的生物化學反應。

發文機構：山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司煤與煤層氣共采國家重點實驗室 中國礦業大學化工學院煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點實驗室 易安藍焰煤與煤層氣共采技術有限責任公司

關鍵詞：生物煤層氣陽離子離子色譜褐煤biogenic coalbed methanecationic ionsion chromatographylignite

分類號： P618[天文地球—礦床學]