Fe2+、Ni2+及络合物对煤制生物甲烷的影响及动力学研究

丁 锐，夏大平,2，王新杰，闫夏彤

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454150；2.中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心，河南 焦作 454150；3.陕西春林河能源有限责任公司，陕西 铜川 727099)

0 引 言

煤层气作为一种非常规天然气的重要储备能源，其开发利用能够缓解不可再生能源不足所带来的能源危机，也是低碳环保的客观需求[1]。煤层气的成因一般认为以生物成因和热成因为主[2]。世界范围内发现了大量生物成因的煤层气[3-4]，同时也有一部分学者在煤层和矿井水中发现了参与生物甲烷生成的微生物[5-6]。

煤作为一种复杂有机物，在厌氧降解过程中涉及不同微生物的参与[7]，其中微量元素作为一种微生物生长繁殖和厌氧代谢过程中关键酶合成所必需的营养物质，大多数学者针对其对厌氧发酵产甲烷的影响进行了广泛研究[8-9]，研究发现添加微量元素在一定程度上能够促进生物甲烷的产出[10]，且重金属元素是微生物利用的最主要的微量元素[11-12]。其中Fe2+和Ni2+对于微生物的繁殖与成长特别重要，Fe2+作为电子传递载体，是胞内氧化还原反应的必要离子[13]，而且Fe2+可以降低厌氧消化系统的氧化还原电位，使厌氧的生物化学过程进行更容易[14]，而在秸秆和牛粪的厌氧发酵过程中添加Ni2+可以使产气量增加[15]。乙二胺四乙酸(EDTA)作为一种人工合成的十六烷酸螯合剂，在一些工业领域作为螯合剂或稳定剂已应用多年[16]，也有学者报道EDTA可以作为配体，通过阻止铁沉淀，提供了控制铁浓度的可能性[17]。……