吸附-微生物脱硫原位耦合工艺的吸附剂选择.pdf

中国科学B辑：化学 2007年第37卷第5期：506—513 ◇㈣三燃 http：／／www．scichina．com 吸附．微生物脱硫原位耦合工艺的吸附剂选择 张怀英∞ 刘庆芬① 李玉光①② 李望良∞ 熊小超∞ 邢建民钟刘会洲舻 (①中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京100080；②中国科学院研究生院，北京100049) 摘要 吸附一生物原位耦合脱硫工艺是耦合了吸附脱硫的速率快和生物脱硫的选择性高的优点 的新型油品脱硫工艺．该耦合工艺通过在脱硫微生物表面组装脱硫吸附剂来实现．比较了常用脱 硫吸附剂pAl203、Na-Y分子筛和活性炭在与德氏假单胞杆菌R一8进行吸附一微生物催化原位耦合 脱硫工艺中的应用效果．其中，Na—Y分子筛抑制细胞的脱硫活性，活性炭吸附了底物二苯并噻吩 (DBT)之后难以解吸，因此，二者均不适用于耦合脱硫工艺．T-A1203由于能够快速地从油相中吸 附DBT，然后将DBT解吸下来传递给R．8细菌进行生物降解，加快了DBT的传质速率，从而有 效地提高了脱硫速率．研究还发现纳米结构的,／-A1203与R一8耦合脱硫的效果优于普通尺寸的 T-A1203，所以认为纳米廿A1203是原位耦合脱硫较好的吸附剂选择． 关键词 吸附脱硫生物脱硫原位耦合吸附剂 石油及其产品中的含硫化合物对石油加工及其 来研究这个问题， 结果显示二苯并噻吩(DBT)从油 产品应用带来了许多危害，如含硫燃料燃烧后产生 传入水、再从水中到细胞的速率可以影响DBT的代 的SO，严重污染环境等…．随着环保要求的日益严格， 谢速率． 汽油、柴油质量总的发展趋势是低硫甚至是无硫(硫 与生物脱硫速率相比，吸附脱硫的速率要快得 岁71．吸附脱硫的关键在于吸附剂的选择．目前大部 含量小于10一15此．g-J)，并逐步实现车用燃料清洁 化伫1． 分脱硫吸附剂是通过兀．络合作用{89】或者是形成金属 微生物脱硫具有条件温和、选择性高和不损失燃 一S键(如Ni—S，La—S等)【10l进行脱硫．然而，基于兀．络 料燃烧值等优点，是一项具有广泛应用前景的柴油 合作用的吸附剂虽然容易再生，但是对含硫化合物 深度脱硫技术【31．然而，要使微生物脱硫技术实现工 和芳香性都具有很强的吸附能力，其选择性差，损失 、Jk化，仍然存在着许多困难，比如脱硫速率慢、细胞 燃料燃烧值：基于形成金属．S键的吸附剂虽然具有 分离困难．为解决微生物脱硫速率慢的缺点，目前人 很高的选择性，但是不能被再生使用，同样影响燃料 们主要通过分子生物学、代谢工程等生物技术来提高 的燃烧值．因此。吸附脱硫要实现工业化，仍然有很 脱硫速率，如利用基因工程技术增加脱硫酶的拷贝 长一段路要走．基于吸附脱硫和生物脱硫互补的特 点，如果能够开发出一条同时具备吸附脱硫的高速 数、增强脱硫酶的表达等【4】．然而同时MoriotSl研究表 明：微生物脱硫是一个油水两相反应，反应物的传质 率和微生物脱硫的高选择性的脱硫工艺，则能够在 有效提高脱硫速率的同时又不损害油品燃烧值． 过程是影响微生物脱硫的一个重要的因素．Setti等161 利用带有类似双加氧酶的环裂解酶的假单胞菌系统 本实验室单国彬博士…1对吸附脱硫和微生物脱 收稿日期：2007—05—30；接受日期：2007—07—04 国家重点基础研究发展计划(批准号：2006CB202507)和国家高技术研究发展计划(批准号：2006AA022209)资助项目 4联系人，E—mail：jrmxing@home．ipe．ac．cn，hzliu@home．ipe．at2．cn 万方数据 第5期 张怀英等：吸附．微生物脱硫原位耦合工艺的吸附剂选择