褐煤生物产气规律及其液相体系中阳离子变化特征

作者：赵晗,何环,王江泽,宋燕莉,牛江露,陈林勇,郭鑫,刘健,关嘉栋,元雪芳

摘要：为研究褐煤生物产气规律及其液相体系中常见阳离子变化特征,以内蒙古胜利褐煤为产气底物,寺河矿区煤层气井排采水中微生物作为发酵菌群,利用5 L厌氧发酵罐进行模拟生物产气实验,采用离子色谱仪对发酵液中的NH4^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+和Na^+5种阳离子浓度进行动态监测。结果表明:煤模拟生物产气周期为33 d,分为缓慢增长期、快速增长期和平缓期3个阶段,33 d单位质量煤净产甲烷量最高达23μmol/g;产气体系中NH4^+(741.5 mg/L)和K^+(994.5 mg/L)离子质量浓度变化最为明显,Ca^2+(26 mg/L)、Mg^2+(10.7 mg/L)和Na^+(72 mg/L)次之,表明发酵液中5种阳离子均参与了褐煤生物产气过程,且被不同程度地释放和利用;褐煤生物产气量与阳离子浓度有一定相关性,单位质量煤产气量与NH4^+和K^+浓度呈正相关,与Ca^2+、Mg^2+浓度呈负相关。此外,NH4^+和K^+以及Ca^2+和Mg^2+之间浓度呈显著正相关。由实验结果可知:褐煤生物产气液相体系中NH4^+、K^+、Ca^2+、Mg^2+和Na^+5种阳离子会随着煤中有机组分的厌氧降解而缓慢释放、再吸附,同时可被微生物利用参与细胞内的生物化学反应。

发文机构：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室 中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室 易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司

关键词：生物煤层气阳离子离子色谱褐煤biogenic coalbed methanecationic ionsion chromatographylignite

分类号： P618[天文地球—矿床学]