• 论文
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
微生物发酵法合成生物抑尘剂的试验研究
  • 作者

    王和堂贺胜章琦赵侠

  • 单位

    中国矿业大学 矿山瓦斯粉尘灾害技术基础研究国家级专业中心实验室中国矿业大学 安全工程学院清华大学 工程物理系 公共安全研究院

  • 摘要

    抑尘剂(降尘剂)是提高水介质防尘降尘效率的重要途径,但煤矿目前应用的抑尘剂普遍为化学抑尘剂,存在表面活性较低、成本较高,降解性差、对环境有污染等问题。为此,提出研制高表面活性、天然环保的新一代抑尘剂—生物抑尘剂。研发枯草芽孢杆菌发酵合成生物抑尘剂BDS(Biological Dust Suppressant)的工艺,并采用响应面分析法和Design Expert软件分析菌株高产的最优发酵条件;采用X射线晶体衍射和红外光谱技术探究BDS的晶体结构和官能团结构;采用表面张力仪测试BDS溶液的表面张力,研究其在不同温度、酸碱度和含盐量条件下的界面性能和环境耐受能力;采用界面流变仪和扫描电镜测试BDS的润湿性能,并与化学抑尘剂AEO(Alcohol ethoxylate)进行比较。结果表明:对枯草芽孢杆菌进行活化、优选和培养可得到含有BDS的发酵液,然后采用酸化沉淀、超声萃取和减压蒸发方法对发酵液进行提纯,即可提取出BDS;在温度A=37.56℃、酸碱度B=7.99、摇床转速C=220 r/min、接种量D=2.17%、装液量E=59.89 mL的发酵条件下,BDS产量最大,达2.09 g/L;BDS结构上表现为各向同性,是一种具有长烷链和多肽结构的非晶体活性物质;BDS的临界胶束质量浓度为30 mg/L,较低的使用浓度即可将水的表面张力降至27 mN/m以下,在较大的环境参数变化范围内(温度≤70℃、酸碱度5~9、NaCl质量分数≤15%),溶液表面张力仍保持在27~30 mN/m;6 mg/L(1/5临界胶束质量浓度)的BDS溶液与煤尘的接触角仅为11.19°,其润湿能力与500 mg/L(临界胶束质量浓度)AEO的溶液相比提高63.5%,表现出优异的润湿性能。研究工作为破解传统抑尘剂面临的表面活性和润湿能力较弱、生物降解性和环保性不足等难题提供了借鉴。


  • 关键词

    粉尘防治生物抑尘微生物发酵合成抑尘剂表面活性润湿性能

  • 引用格式
    王和堂,贺胜,章琦,赵侠.微生物发酵法合成生物抑尘剂的试验研究[J/OL].煤炭学报:1-12[2021-02-25].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2190.td.20210208.1034.002.html.

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