脫硫微生物

脫硫微生物

脫硫微生物分為光合細菌和無色硫細菌兩類。光合細菌脫硫,由於條件苛刻,研究進展不大,仍處於批式試驗或實驗室小試階段,且主要以處理氣體硫化物為主;無色硫細菌脫硫,近年來很活躍,並取得一些進展,已進行了中試和生產性試驗,效果很好。

基本介紹

  • 中文名:脫硫微生物
  • 學科:化學
  • 類別:光合細菌和無色硫細菌
  • 作用:處理氣體硫化物
光合細菌,無色硫細菌,存在問題,更好的菌株,脫硫效果,進一步研究,

光合細菌

光合細菌的種類繁多,但只有紫色硫細菌(Chromatiaceae)和綠色硫細菌(Chlorobiaceae)的一些種,能代謝硫化物。紫色無硫細菌(Rhodospirillaeceae)只有極少數,能忍受並利用較高濃度的硫化物。

無色硫細菌

無色硫細菌以化能自養型為主。大多硫桿菌(Thiobacillus),能夠氧化硫化氫、元素硫、硫代硫酸鹽和連四硫酸鹽等,而形成硫酸,並從此過程中獲得能量。常見的化能自養無色硫細菌有氧化硫硫桿菌(Thiobacillus
thiooxidans)、排硫硫桿菌(Thiobacill usthioparus),氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans),以及脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)。

存在問題

更好的菌株

一般認為,試劑硫芴是一種能代表煤中有機硫的典型化合物。在設計脫除煤中有機硫的微生物篩選實驗中。大都用它作為培養基的營養成分,微生物降解硫芴有兩種不同的途徑。第一種稱為“4s”途徑,即由亞碸經過碸、磺酸鹽最終到硫酸鹽,這種方法是通過的特異性降解除去硫芴中的硫,而其中的碳會完整地保留下來,第二種是碳的破壞性代謝,這種代謝的結果是硫芴整體降解。很多研究人員一直試圖分離或培養能降解或輔助降解硫芴的菌株,但分離到得菌株幾乎都只能由破壞碳的途徑降解硫芴。目前的問題是要篩選到能從有機物中特異性降解的菌株。

脫硫效果

在微生物脫除煤中有機硫的研究中,最有趣的進展也許是igts7,能脫除高達91%的有機硫這是一個驚人的結果。這些結果是十分鼓舞人心的,因為她們首次證實了用生物處理可以脫除煤中的有機硫,而且脫除水平達到了空氣淨化標準。另一個有意義的進展涉及到好溫細菌,據稱這種細菌的同一菌株既可優先代謝有機硫,也可優先代謝無機硫,在有機硫和無機硫含量幾乎相等的煤中,它可以脫除多達45%的有機硫,而無機硫的含量實質上保持不變。而對另一些煤炭樣品,同樣的菌株脫除了90%的無機硫,而有機硫含量卻沒有降低。

進一步研究

通過遺傳工程的方法也許能夠得到更完全和更快的脫除煤炭有機硫的微生物。知道最近,還只有一個有關有機硫降解遺傳學研究的公開計畫。通過大腸桿菌和呋喃衍生物降解時逐步的變異和篩選,已經獲得一些e.coli菌株,並已作出e.coli染色體上具有這種降解活性的基因的圖譜,並已將有關的基因克隆。這個工作與煤炭脫硫的關係目前還無法確定。雖然這些e.coli菌株表明喜歡含硫物質而不喜歡含氮和含氧的類似物,但他們所降解的物質還沒有一種是在煤中大量存在的,這些菌株也不降解一些煤化合物的替代物。
幾年來,美國能源署一直提供資金資助從煤中脫除有機硫的研究,最近又集中資助採用遺傳工程的方法。採用經證實對煤具有脫硫功能的細胞株,分離和擴增具有脫硫功能的基因和酶,還將研究能對芳香族物質進行硫特異降解的有關菌株。一旦獲得和克隆具有硫特異代謝功能的基因之後,研究人員便會通過增加相關基因的拷貝數,增加每個基因的表達量和改變基因使之產生更高活性和效率的產物等措施,達到提高細胞活性的目的。為了提高脫除有機硫的活性,可以將整個降解轉移到更合適的煤處理條件和其他種類的微生物中,這些遺傳研究最終可能產生一種實用的、經濟有效的脫除煤炭中硫的微生物菌種。產生有效處理方法的決定因素為:立法部門的壓力,綜合的經濟問題和生物脫硫與煤炭工業當前的常規操作相結合。微生物處理實質上可能完全脫除煤炭中的有機硫和無機硫。要求的目標是只通過一次處理而經濟有效地脫除有機硫和無機硫,要想在燃燒之前成功地脫硫,需要結合化學、物理和微生物的方法進行混合處理。

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