一、脫硫微生物的種類及其生理特性

煤的微生物法脫硫效果取決于微生物對(duì)其生長(zhǎng)環(huán)境中的硫或含硫化合物的代謝能力。至今，已發(fā)現(xiàn)對(duì)煤中硫有脫除作用的微生物約有十幾種(表14-10)。從細(xì)胞形狀、細(xì)胞壁類型、營(yíng)養(yǎng)類型、無(wú)機(jī)或有機(jī)質(zhì)代謝途徑和生長(zhǎng)溫度看，這些微生物分屬不同的生物學(xué)種系，具有各自獨(dú)立的進(jìn)化途徑。

表14-10　　具有脫硫活性的微生物

脫硫微生物的生理特性呈多樣性(表14-11)。某些嗜酸的無(wú)機(jī)化能自養(yǎng)細(xì)菌，如硫桿菌屬(Thiobacillus)和硫螺菌屬(Leptospirillum)、中等嗜熱的G+硫桿菌屬(Sulfobacillus)和極嗜熱的古細(xì)菌硫化葉菌屬(Sulfolobus)，均具有明顯的脫硫能力。這些細(xì)菌的共同特征是，在需氧條件下能夠氧化Fe²⁺、S⁰和無(wú)機(jī)硫化物，通常將還原性硫化物氧化為SO₄^2－，使環(huán)境變酸，并放出熱量。因此，用于脫除無(wú)機(jī)硫的化能自養(yǎng)細(xì)菌多生長(zhǎng)在酸熱環(huán)境中。微生物對(duì)有機(jī)硫的代謝作用有較大差異，如化能自養(yǎng)的Sulfolobus菌屬和異養(yǎng)的假單胞菌屬(Pseudomonas)的突變株CB1可將DBT中的硫氧化成SO₄^2－，而大多數(shù)異養(yǎng)菌只能在中性pH值和常溫條件下生長(zhǎng)，對(duì)有機(jī)硫的脫除主要是通過氧化煤中大分子的外圍芳環(huán)，使C-C鍵斷裂形成分子量較小的可溶性含硫產(chǎn)物從煤中脫出，只有少數(shù)異養(yǎng)菌能夠高選擇性地使C-S鍵斷裂，使煤中有機(jī)硫以SO₄^2－形式脫除。對(duì)煤炭中存在的黃鐵礦硫，目前最有效的脫硫菌種是Thiobacillus ferrooxidans和T.thioxidans;對(duì)煤炭中存在的有機(jī)硫，目前最有效的菌種為Pseudomonas CB1和硫化葉菌屬的S.acidocaldarius。

表14-11　　典型脫硫微生物的生理特征

用于脫除無(wú)機(jī)硫的化能自養(yǎng)細(xì)菌均從自然環(huán)境中分離并進(jìn)行純化，而脫除有機(jī)硫的異養(yǎng)菌大多經(jīng)過變異處理。變異主要是通過改變生長(zhǎng)條件，促使微生物細(xì)胞的分子生物學(xué)性質(zhì)和酶活性發(fā)生變化，通常的變化條件為改變金屬離子種類、pH值、培養(yǎng)基濃度以至生長(zhǎng)溫度范圍等，某些突變體顯示出了較強(qiáng)的脫硫能力。此外，對(duì)某些有脫硫作用的純培養(yǎng)進(jìn)行了混合培養(yǎng)，并用于脫硫試驗(yàn)，但效果并不理想。由于煤中既含無(wú)機(jī)硫，又含有機(jī)硫，以往的微生物只能脫除其中之一。當(dāng)發(fā)現(xiàn)嗜酸熱的古生菌Sulfolobus能同時(shí)脫除煤中無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫后，對(duì)Sulfolobus的研究成為新的熱點(diǎn)。除對(duì)已知脫硫細(xì)菌改性外，對(duì)未知脫硫細(xì)菌的尋找仍在繼續(xù)，近來(lái)又發(fā)現(xiàn)某些異養(yǎng)菌在厭氧條件下具有一定的脫硫能力。