目录 1
1 绪论 1
1.1 煤炭中硫的赋存形态及我国煤炭中硫的分布状况 1
1.2 煤炭脱硫的意义与方法 2
1.2.1 煤炭在我国的地位及煤炭脱硫的意义 2
1.2.2 煤炭脱硫技术的分类及煤炭生物脱硫的特点 4
1.3 煤炭微生物脱硫的基本方法及特点 5
1.3.1 生物浸出法 5
1.3.2 生物表面氧化处理法 5
1.4.1 国外煤炭生物脱硫研究现状 6
1.4 国内外煤炭微生物脱硫技术的研究现状与进展 6
1.3.3 生物选择性絮凝法 6
1.4.2 国内煤炭生物脱硫研究现状 7
1.5 微生物脱煤中黄铁矿硫的依据及意义 8
1.5.1 煤炭微生物脱硫存在的主要问题 8
1.5.2 微生物脱煤中黄铁矿硫的依据及意义 8
1.6 微生物脱煤中黄铁矿硫的主要研究内容及创新点 10
1.6.1 主要研究内容 10
1.6.2 主要特点与创新之处 10
2 煤炭生物脱硫的微生物学基础 11
2.1 微生物的分类和命名 11
2.3 微生物的形态大小和结构功能 12
2.2 微生物的特点 12
2.3.1 细菌的个体形态 13
2.3.2 细菌的大小 13
2.3.3 细菌的细胞结构 14
2.3.4 细菌的培养特征 18
2.3.5 细菌的物理化学性质 20
2.4 微生物的营养与产能代谢 22
2.4.1 微生物的营养 22
2.4.2 微生物的培养基 27
2.4.3 营养物质进入微生物细胞的方式 28
2.4.4 微生物的产能代谢 29
2.5 微生物的生长 31
2.5.1 微生物的生长繁殖 31
2.5.2 微生物的生存因子 33
2.5.3 其他对微生物不利的环境因子 37
2.6 煤炭脱硫微生物 41
3 煤炭生物脱硫试验材料、研究方法及主要仪器设备 44
3.1 试验材料 44
3.1.1 试验用煤样的类型及主要煤质特征 44
3.1.2 试验用菌种的类型及主要生物特征 44
3.2.1 试样准备及粒度分析 45
3.2 试样的准备与分析方法 45
3.2.2 煤样中全硫及形态硫的分析测定 46
3.2.3 煤样中黄铁矿FeS2赋存状态的显微分析 47
3.3 脱硫微生物的培养与检测方法 48
3.3.1 脱硫微生物培养、分离纯化及扩大培养方法 48
3.3.2 脱硫微生物基本生物特性的研究方法 48
3.3.3 脱硫微生物磁化培育的研究方法 50
3.3.4 脱硫微生物分子生物学研究方法 51
3.4 黄铁矿及煤表面氧化剂和细菌氧化的研究方法 52
3.4.1 扫描电镜法（SEM）／透射电镜法（TEM） 52
3.4.2 X射线衍射法（XRD） 52
3.4.3 傅里叶变换红外光谱法（FTIR） 53
3.5 煤炭微生物脱硫的研究方法 54
3.5.1 微生物浸出脱硫的研究方法 54
3.5.2 浸出脱硫效果的预测方法 54
3.5.3 微生物选择性絮凝脱硫的方法 56
3.6 试验仪器及设备 57
3.6.1 煤与黄铁矿试样粒度及成分分析测试设备 57
3.6.2 煤与黄铁矿试样表面形貌与成分分析设备 57
3.6.3 微生物培养与分析检测设备 58
3.6.4 脱硫微生物分子生物学试验设备 58
4.1.1 培养基配制的原则及主要类型 59
4 脱硫微生物的培养及其生物学特性研究 59
4.1 脱硫微生物菌种的培养基 59
4.1.2 脱硫微生物培养基的组成 60
4.2 氧化亚铁硫杆菌（T.f）的生物学研究 60
4.2.1 氧化亚铁硫杆菌（T.f）菌种的分离纯化与扩大培养 60
4.2.2 氧化亚铁硫杆菌（T.f）菌落特征及菌体形态学研究 62
4.2.3 氧化亚铁硫杆菌（T.f）培养中沉淀产物的XRD分析 63
4.3 草分枝杆菌（M.phlei）的生物学研究 64
4.3.1 草分枝杆菌（M.phlei）的活化与培养 64
4.3.2 草分枝杆菌（M.phlei）菌落特征及菌体形态学研究 65
4.3.3 草分枝杆菌（M.phlei）的红外光谱（FTIR）分析 66
5 微生物的遗传变异与脱硫菌种的选育改良 68
5.1 微生物的遗传变异 68
5.1.1 遗传变异的物质基础 68
5.1.2 微生物的变异 70
5.2 脱硫微生物菌种选育的遗传学原理 71
5.2.1 酶的组成及其催化特性 71
5.2.2 硫杆菌属氧化无机硫的生化途径 72
5.2.3 氧化亚铁硫杆菌（T.f）对黄铁矿（FeS2）氧化的生化机制 73
5.2.4 脱硫微生物基因变异与育种 73
5.3.1 脱硫菌遗传学育种方法 74
5.3 脱硫微生物菌种的遗传改良 74
5.3.2 脱硫菌基因转移系统的构建 76
5.3.3 脱硫菌质粒的分离及限制性酶切分析 77
5.3.4 氧化亚铁硫杆菌（T.f）嵌合（重组）质粒的构建 77
5.3.5 氧化亚铁硫杆菌（T.f）重组质粒的筛选与检测 78
6.1.2 T.f菌培养基的装瓶量与接种菌量的确定 79
6.1.4 相同类型不同生长环境下微生物（煤与非煤系T.f菌）的磁化比较 79
6.1.3 氧化亚铁硫杆菌（T.f菌）磁化与非磁化培养的比较 79
6.1.1 磁化装置的特点及磁化培养参数（磁感应强度）的测定 79
6.1 脱硫微生物磁化培养试验内容及试验过程 79
6 脱硫微生物磁化培育试验研究 79
6.1.5 不同类型微生物（T.f菌及M.Phlei菌）的磁化比较 80
6.1.6 磁化程度（磁化时间和切割磁力线速度）对细菌磁化培育的影响 80
6.2 脱硫微生物磁化培育试验结果与分析 80
6.2.1 氧化亚铁硫杆菌（T.f菌）培养基的装瓶量与接种菌量试验分析 80
6.2.2 氧化亚铁硫杆菌（T.f菌）磁化与非磁化培养的比较与分析 81
6.2.3 相同类型不同生长环境下（煤与非煤系）T.f菌磁化培养的比较分析 83
6.2.4 不同类型微生物（T.f菌、M.Phlei菌）的磁化作用结果的比较分析 83
6.2.5 磁化程度（磁化时间和回旋振荡频率）对微生物磁化培育的影响分析 84
6.3.3 磁场影响水的结构和性质及生物膜的通透性 85
6.3.2 磁场影响微生物细胞的生理机能与新陈代谢 85
6.3 脱硫微生物磁化培育的磁生物学效应分析 85
6.3.1 磁场直接或间接地影响DNA 85
7 煤炭脱硫微生物菌种的分子生物学试验研究 87
7.1 氧化亚铁硫杆菌（T.f）质粒DNA的抽提试验 87
7.1.1 质粒小量抽提试剂盒组成与试验菌样类型 87
7.1.2 氧化亚铁硫杆菌（T.f）质粒DNA抽提试验步骤与试验过程 88
7.2 氧化亚铁硫杆菌（T.f）质粒DNA抽提物的琼脂糖凝胶电泳试验 88
7.2.1 琼脂糖凝胶电泳试验的试剂类型与试验过程 88
7.2.2 氧化亚铁硫杆菌（T.f）质粒抽提物琼脂糖凝胶电泳试验结果 89
7.3 氧化亚铁硫杆菌（T.f）分子生物学试验结果分析 90
8.1.1 试验条件及试验内容 92
8.1.2 煤与黄铁矿表面T.f菌氧化前后XRD及TEM试验结果与分析 92
8 煤与黄铁矿表面氧化前后XRD、SEM/TEM及FTIR研究 92
8.1 煤与黄铁矿表面细菌（T.f菌）氧化前后的XRD及TEM研究 92
8.2 黄铁矿表面氧化剂（H2O2）氧化前后的XRD及SEM研究 95
8.2.1 试验条件及试验内容 96
8.2.2 黄铁矿表面H2O2氧化前后的XRD及SEM试验结果与分析 96
8.3 煤与黄铁矿表面细菌（T.f菌）氧化作用前后的FTIR分析 99
8.3.1 高硫煤表面T.f菌氧化作用前后的FTIR谱图 99
8.3.2 黄铁矿表面T.f菌氧化作用前后的FTIR谱图 101
8.3.3 煤与黄铁矿表面T.f菌氧化作用FTIR图谱解析与结果分析 103
9.1.1 煤炭生物浸出脱硫试验方案与试验条件的确定 105
9.1 脱硫微生物（T.f菌）浸出法脱硫的试验研究 105
9 微生物脱除煤中黄铁矿硫的试验研究 105
9.1.2 微生物（T.f菌）浸出法脱除煤中黄铁矿硫的试验 106
9.1.3 微生物（T.f菌）浸出脱硫试验结果分析 113
9.1.4 煤炭生物浸出脱硫试验结果的GM预测 113
9.2 脱硫微生物（M.Phlei菌）选择性絮凝脱硫的试验研究 117
9.2.1 试验方案的选择与试验条件的确定 117
9.2.2 微生物（M.phlei）选择性絮凝脱除煤中黄铁矿的试验 117
9.2.3 微生物选择性絮凝脱硫试验结果计算与分析 118
10.1 微生物在矿物表面的吸附 120
10.1.1 微生物吸附现象、类型及作用机理 120
10 煤炭脱硫微生物脱硫机理的研究 120
10.1.2 微生物吸附过程动力学 123
10.2 微生物（T.f菌）在黄铁矿表面的氧化机理 124
10.2.1 黄铁矿（FeS2）表面T.f菌氧化的类型及机理 124
10.2.2 微生物（T.f菌）铁氧化生长动力学 125
10.3 微生物（M.phlei菌）选择性絮凝脱硫机理 127
10.3.1 微生物（M.phlei菌）表面组成及性质对絮凝作用的影响 127
10.3.2 微生物（M.phlei菌）对煤表面的疏水性絮凝以及电性中和机理 128
11 煤炭微生物脱硫的工艺实践 129
11.1 煤炭微生物脱硫技术的开发现状 129
11.1.1 国内外煤炭微生物脱硫技术的开发与应用研究 129
11.1.2 微生物脱硫工艺过程 131
11.1.3 煤炭微生物脱硫技术经济分析 136
11.2 煤炭微生物脱硫技术应用存在的问题及发展前景 137
11.2.1 煤炭微生物脱硫技术应用存在的主要问题 137
11.2.2 煤炭微生物脱硫技术的应用发展展望 138
12 结论 139
12.1 煤炭微生物脱硫的研究及脱硫菌种的选择方面 139
12.1.1 关于煤炭生物脱硫的研究方向及内容 139
12.1.2 对煤炭生物脱硫菌种的研究 139
12.2.1 对脱硫微生物菌种的磁化培育研究 140
12.2.2 对脱硫微生物菌种的分子生物学研究 140
12.2 脱硫微生物的磁化培育及菌种的分子生物学研究方面 140
12.3 煤与黄铁矿表面氧化的XRD、SEM/TEM及FTIR的研究方面 141
12.4 微生物脱除煤中黄铁矿硫的试验研究方面 141
12.4.1 对微生物（T.f菌）浸出法脱除煤中黄铁矿硫的研究 141
12.4.2 对微生物（M.phlei菌）选择性絮凝脱除煤中黄铁矿硫的研究 142
12.5 煤炭微生物脱硫机理的研究方面 142
12.5.1 对微生物在矿物表面吸附的研究 142
12.5.2 对微生物（T.f菌）在黄铁矿表面氧化机理的研究 142
12.5.3 对微生物（M.phlei）选择性絮凝煤脱除黄铁矿硫机理的研究 143
12.6 本论著的主要研究成果及创新点 143
参考文献 145
后记 151