脱硫微生物的种类及其生理特性

一、脱硫微生物的种类及其生理特性

煤的微生物法脱硫效果取决于微生物对其生长环境中的硫或含硫化合物的代谢能力。至今，已发现对煤中硫有脱除作用的微生物约有十几种(表14-10)。从细胞形状、细胞壁类型、营养类型、无机或有机质代谢途径和生长温度看，这些微生物分属不同的生物学种系，具有各自独立的进化途径。

表14-10　　具有脱硫活性的微生物

脱硫微生物的生理特性呈多样性(表14-11)。某些嗜酸的无机化能自养细菌，如硫杆菌属(Thiobacillus)和硫螺菌属(Leptospirillum)、中等嗜热的G+硫杆菌属(Sulfobacillus)和极嗜热的古细菌硫化叶菌属(Sulfolobus)，均具有明显的脱硫能力。这些细菌的共同特征是，在需氧条件下能够氧化Fe²⁺、S⁰和无机硫化物，通常将还原性硫化物氧化为SO₄^2－，使环境变酸，并放出热量。因此，用于脱除无机硫的化能自养细菌多生长在酸热环境中。微生物对有机硫的代谢作用有较大差异，如化能自养的Sulfolobus菌属和异养的假单胞菌属(Pseudomonas)的突变株CB1可将DBT中的硫氧化成SO₄^2－，而大多数异养菌只能在中性pH值和常温条件下生长，对有机硫的脱除主要是通过氧化煤中大分子的外围芳环，使C-C键断裂形成分子量较小的可溶性含硫产物从煤中脱出，只有少数异养菌能够高选择性地使C-S键断裂，使煤中有机硫以SO₄^2－形式脱除。对煤炭中存在的黄铁矿硫，目前最有效的脱硫菌种是Thiobacillus ferrooxidans和T.thioxidans;对煤炭中存在的有机硫，目前最有效的菌种为Pseudomonas CB1和硫化叶菌属的S.acidocaldarius。

表14-11　　典型脱硫微生物的生理特征

用于脱除无机硫的化能自养细菌均从自然环境中分离并进行纯化，而脱除有机硫的异养菌大多经过变异处理。变异主要是通过改变生长条件，促使微生物细胞的分子生物学性质和酶活性发生变化，通常的变化条件为改变金属离子种类、pH值、培养基浓度以至生长温度范围等，某些突变体显示出了较强的脱硫能力。此外，对某些有脱硫作用的纯培养进行了混合培养，并用于脱硫试验，但效果并不理想。由于煤中既含无机硫，又含有机硫，以往的微生物只能脱除其中之一。当发现嗜酸热的古生菌Sulfolobus能同时脱除煤中无机硫和有机硫后，对Sulfolobus的研究成为新的热点。除对已知脱硫细菌改性外，对未知脱硫细菌的寻找仍在继续，近来又发现某些异养菌在厌氧条件下具有一定的脱硫能力。