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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

生物产氢余煤再产甲烷的有利因素研究

2024-03-01



生物产氢余煤再产甲烷的有利因素研究

夏大平1,2,3,廖佳佳2,陈振宏4,陈 曦5

郭红玉5,黄 丹6

作者单位

(1. 煤与煤系气地质山西省重点实验室,山西 太原 030001;2. 河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作454003;3. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003;4. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北 廊坊 065007;5. 河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454003;6. 黄河水利职业技术学院,河南 开封 475004)



01

创新点


a. 厘定生物产氢后余煤再产甲烷的有利因素,即通入CO₂的气氛条件和水力停留时间为3 d(HRT-3 d)。该条件下,整个产气过程中可检测到菌浊浓度最高,菌群的氢化酶活性最强,对反应液中的COD 的利用更充分;煤被有效降解,煤中芳香结构及官能团破坏最为显著,使得煤结构分子间隙增大,孔隙率增加,实现增透、增渗、增扩作用,最终实现甲烷的增产。

b. 研究指出,考虑CO₂ 地质封存技术和煤层气生物工程相结合,实现安全封存的同时使产气效率提高和煤储层的增透改性,后期应进一步关注CO₂的通入速率和通入总量,以找出通入CO₂ 的最佳反应条件。





02

文章主要内容


1 实验过程

1.1 样品采集与制备

1.2 褐煤产氢实验

1.3 实验设置

1.4 实验仪器及分析方法

2 结果与讨论

2.1 气相结果对比分析

2.2 液相结果对比分析

2.2.1 菌浊活性OD600

2.2.2 氢化酶活性HPE

2.2.3 化学需氧量COD

2.3 煤结构变化对比分析

2.3.1 XRD测试结果对比分析

2.3.2 红外测试结果对比分析

2.4 讨 论


03

主要附图


图 3 不同条件下褐煤联产甲烷情况对比

图 4 不同影响因素下产甲烷量随时间变化对比

 5 不同影响因素下 OD600 对比

图 6 不同影响因素下氢化酶活性对比


图 7 不同影响因素下 COD 测定结果

图 8 不同转换条件联产褐煤的 XRD 图谱

9 褐煤 FTIR 谱图



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04

作者简介


夏大平,1983年7月生,安徽颖上人,博士,副教授,博士生导师。河南省优秀青年基金获得者、二级元培学者、河南省高等学校青年骨干教师、《煤田地质与勘探》第一届青年编委会委员、荣获河南理工大学优秀共产党员、校杰青、优秀教师、学生最喜爱的教师、杰出人物、科研之星等荣誉称号。指导研究生获得校级优秀论文2人。

主要从事煤层气地质与勘探开发、煤地球化学和煤层气生物工程等方面的科研与教学工作。煤炭清洁高效利用协同创新中心核心成员、河南省煤层气创新团队骨于成员,主持国家自然科学基金3项、包括河南省优秀青年培育基金在内的省部级项目7项、实验室开放基金2项。参与国家973教育部博士点基金、山西省煤基重点科技攻关等研究课题。发表论文48篇,其中SCI收录24篇,EI收录10篇,合作出版专著2部。授权发明专利17项、获得省部级科技奖励5项、河南省自然科学优秀学术论文一等奖和二等奖各2项、《Fuel》《Energy & Fuels》《ACS Omega》等期刊审稿专家。


引用格式

夏大平,廖佳佳,陈振宏,等. 生物产氢余煤再产甲烷的有利因素研究[J]. 煤田地质与勘探,2024,52(3):56−63. doi: 10.

12363/issn.1001-1986.23.10.0628

  责任编辑:宫在芹
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