⑴ 煤和石油除了通過燃燒外還有沒有什麼方法使它們變成二氧化碳
在二十一世紀能源是國民經濟建設的重要支柱。隨著工業的發展,人們對石油及其製品的需求日益增長,石油開采業由陸地走向海洋。石油的開采和海上運輸業的發展,使石油泄漏事故逐年增多,受污染的海域范圍不斷擴展。自1969年發生第一次超級油船失事以來,世界上已有超過40處大的海洋泄漏,據估計每年都有千萬公噸以上的石油污染世界海洋,對生物和生態環境造成了很大危害。石油污染問題引起了人們越來越多的關注,對之進行治理也成為了最迫切的事情。在治理中產生的生物降解方法的研究雖仍有很大爭論,但也已取得了一些成果。而且有種趨勢是天然微生物的生物降解作用已成為消除環境中石油烴類污染的主要機制。
一、生物降解是指由生物催化的復雜化合物的分解過程。而在石油降解中微生物首先通過自身的代謝產生分解酶,裂解重質的烴類和原油,降低石油的粘度,另外在其生長繁殖過程中,能產生諸如溶劑、酸類、氣體、表面活性劑和生物聚合物等有效化合物利於驅油,然後由其他的微生物進一步的氧化分解成為小分子而達到降解的目的。
二、海洋中最主要的降解細菌屬於:無色桿菌屬、不動桿菌屬、產鹼桿菌屬、節桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、棒桿菌屬、微桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬以及放線菌屬、諾卡氏菌屬。在大多海洋環境中,上述這些細菌是主要降解菌,在真菌中,金色擔子菌屬、假絲酵母屬、紅酵母屬和擲孢酵母屬是最普遍的海洋石油烴降解菌。一些絲狀真菌如麴黴屬、毛霉屬、鐮刀霉屬和青黴屬也應被歸入海洋降解菌中。土壤中主要的降解菌除了上面提到的細菌種類外,還包括分枝桿菌屬以及大量絲狀真菌。麴黴屬和青黴屬某些種在海洋和土壤兩種環境中都有分布。木霉屬和被孢霉屬某些種是土壤降解菌。
三、治理石油污染關鍵是降解烴類化合物,根據烴類的化學結構特點,烴類的降解途徑主要可分兩部分:鏈烴的降解途徑和芳香烴的降解途徑。直鏈烷烴的降解方式主要有三種:末端氧化、亞末端氧化和ω氧化。此外,烷烴有時還可在脫氫酶作用下形成烯烴,再在雙鍵處形成醇進一步代謝。關於芳香烴的降解途徑,在好氧條件下先被轉化為兒茶酚或其衍生物,然後再進一步被降解。因此細菌和真菌降解的關鍵步驟是底物被氧化酶氧化的過程,此過程需要分子氧的參與。
具體機制如下:
1、正烷烴在正烷烴氧化酶作用下, 先轉化成羧酸而後靠β-氧化進行深入降解,形成二碳單位的短鏈脂肪酸和乙醯輔酶A,放出CO2。該正烷烴氧化酶是雙加氧酶,能催化正烷烴為正烷烴的氫過氧化物,該反應需O2 ,但不需NAD(P) H。烷烴也可先轉化為酮,但不是其主要代謝方式。多分枝的烯烴主要轉化成二羧酸再進行降解,甲基會影響解的進行。化學式如下:
2、環烷烴的降解需要兩種氧化酶的協同氧化,一種氧化酶先將其氧化為環醇,接著脫氫形成環酮,另一種氧化酶再氧化環酮,環斷開,之後深入降解。化學式如下:
3、芳香烴一般通過烴基化形成二醇, ,環斷開,鄰苯二酚繼而降解為三羧環的中間產物。真菌和微生物都能氧化從苯到苯並蒽范圍內的芳烴底物。起初細菌藉助加雙氧酶的催化作用把分子氧的兩個氧原子結合到底物中, 使芳烴氧化成具有順式構型的二氫二酚類。順式-2-二氫二酚類進一步氧化成兒茶酚類, 兒茶酚類在另一種催化芳環裂解的加雙氧酶的作用下進一步氧化裂解。與細菌相反,真菌則藉助於加單氧酶和環水解酶的催化作用, 把芳烴氧化成反式-2-二氫二酚類化合物。(下面以萘的降解為例子)真菌將石油烴類化合物降解成反式二醇,而細菌幾乎總是將之降解成順式二醇(許多反式二醇是潛在的致癌物,順式二醇則無毒性) 。化學式如下:
簡單總結成下表:
各類烴 具體的降解過程和產物
正烷烴 正烷烴→羧酸→二碳單位的短鏈脂肪酸+乙醯輔酶A+CO2。
烯烴 烯烴→二羧酸
環烷烴 環烷烴→環醇→環酮
芳香烴 芳香烴→二醇→鄰苯二酚→三羧環的中間產物
由上面可知道,微生物對一些難降解化學物的降解, 是通過一系列氧化酶的催化作用完成的。在自然界中這一過程通常是由多種微生物的協同作用來完成, 速度比較緩慢。為了擴大微生物降解底物的范圍, 提高降解效率, 以使這些難降解化學物徹底礦化, 應該可以利用天然降解性質粒的轉移構建新功能菌株。降解性質粒,是指一類編碼有降解某些化學代謝途徑的質粒。例如:美國Chak rabany 等為消除海上溢油污染, 曾將假單胞桿菌中不同菌株的CAM、OCT、XAL 和NAH 4 種降解性質粒接合轉移至一個菌株中,構建成一株能同時降解芳香烴、多環芳烴、萜烴和脂肪烴的「多質粒超級菌」。該菌能將天然菌要花一年以上才能消除的浮油,縮短為幾個小時。
四、在自然環境中,微生物對石油烴類降解與否以及快慢都是與其所處的環境密切相關。
1、液態的石油烴類在水中會形成水油界面,微生物正是在這一水油界面上降解烴類的,降解速率與水油界面的面積密切相關,能產生生物乳化劑的微生物正是乳化劑增大水油界面的面積而促進微生物對烴類的降解。
2、石油烴類的微生物降解可在很大的溫度范圍內發生,在0 ℃~70 ℃的環境中均發現有降解石油烴類的微生物。大多數微生物在常溫下較易降解石油烴類,且由於某些對微生物有毒害的低分子量石油烴類在低溫下難揮發,會對石油烴類的降解有一定的抑製作用,所以低溫下石油烴類較難降解。
3、大多數的石油烴類是在好氧條件下被降解的,這是因為許多烴類的降解需要加氧酶和分子氧。但也有一些烴類能在厭氧條件下被降解。
4、氮源和磷源經常成為微生物降解烴類的限制因子。在天然水體中,為了促進石油烴類的降解而添加水溶性的氮源和磷源也受到限制,因為有限添加的氮源和磷源在水體中被高倍稀釋而難以支持微生物的生長。
5、石油烴類的微生物降解一般處於中性pH值,極端的pH 值環境不利於微生物的生長。
它的效率和質量還取決於石油烴類化合物存在的數量、種類及狀態。例如Chaineau 等用微生物處理被石油烴污染的土壤, 270 d 後發現, 75%的原油被降解; 飽和烴中, 正構烷烴和支鏈烷烴在16 d 內幾乎全部降解; 22% 的環烷烴未被降解; 芳香烴有71% 被同化;占原油總重量10% 的瀝青質完全保留了下來。一般而言, 各類石油烴被微生物降解的相對能力如下: 飽和烴> 芳香烴> 膠質和瀝青。在飽和烴部分中, 直鏈烷烴最容易被降解; 在芳香烴部分中,二環和三環化合物較容易被降解,而含有5 個或更多環的那芳香烴難於被微生物所降解; 膠質和瀝青則極難被微生物所降解。
結語:盡管微生物可以降解石油,可是目前為止還沒有一種能在短時間內徹底降解石油的有效方法,所以在微生物降解石油方面的研究仍然任重而道遠。但是隨著現代微生物學和基因組計劃的更進一步發展,更多微生物物種的發現和生物技術的應用,石油污染問題將會得到更有效的解決!
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《微生物降解有機污染物研究進展》 田雷 等.
《污染物生物降解》 金志剛 張彤 朱懷蘭
從石油污染的土壤和水體中富集、分離到12株高效石油降解菌,各單菌株的降油率為40.3%~57.6%,其中O-8-3、O-28-2和O-46菌可耐受40℃的溫度和1.5%的鹽度.經初步鑒定,這3株菌分別為假單胞菌(Pseudomonas sp.)、芽孢桿菌(Bacillus sp.)和不動桿菌(Acinetobacter sp.).與單一O-8-3菌株相比,O-8-3/O-28-2/O-46混合菌株對石油的降解率可提高20.1%,可耐受石油類初始質量濃度從2000 mg/L提高到5000 mg/L.通過在實驗室接種O-8-3/O-28-2/O-46混合菌株於生物反應器中處理勝利油田採油廢水的試驗結果表明,72 h內石油污染物的降解率達96.9%,比接種自然細菌群落的降解率提高了60.7%.
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下面幾個地址你可以參考一下。
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http://dl2.lib.tongji.e.cn/wf/~kjqk/hjkx/hjkx2004/0405pdf/040529.pdf
⑵ 如何對化學清洗的方法進行選擇
化學清洗技術就是充分利用化學清洗劑與物體表面污垢,進行化學反應使其轉化、溶解、並剝離開被清洗物表面的過程。經清洗後,對材質表面進行處理,在材質表面形成一層高分子聚合保護膜,從而有效的保護材質,避免腐蝕的發生。化學清洗主要分為:鹼洗、酸洗、中性清洗、有機溶劑清洗。一般性來講,化學清洗方案設計本著兩個思路進行。
溶解:一般性的食品,化工原料等都能找到比較便宜的溶劑,例如低級醇類,果汁等,用水就能很好的溶解,因其溶解拆陸高性好,毒性低,安全和環保的危害很小。在清洗時用溶劑配上簡單的清洗劑,例如磷酸三鈉、表面活性劑等即可解決,效果也不錯。比較特殊的化工原料,例如固化的天然乳膠,石蠟等悉睜,單一的溶劑就很難解決了,需要復配的專用清洗劑。這類原料的清洗,需要考慮的因素就比較復雜了。除了洗滌效果以外,操作的安全性,成本因素,溶劑回收,環保要求等,是必須要考慮到的。清洗的方式可以考慮噴刷、塗刷、噴淋、浸泡清洗等。化學反應:對於一些特殊的原料,例如:高毒性,易燃易爆,有特殊氣味的食品和化工原料,最好的清洗方案就是先了解罐內殘余原料構成,在實驗室做好反應溶解小試試驗,利用化學反應,將危險的成分反應掉,生成另一種或者幾種產物,通過這種方法改變其原有的化學性質,將毒性和危險性降低,最好同時能提高產物的溶解性,然後用溶解的方法清洗。這種旅尺方法,需要較高的專業知識和必要的實驗基礎。需要專業人員參與。需要考慮的因素較多,例如:用來反應的原料的價值,反應產物的安全性,反應速度的控制,操作的安全性等等。優點在於,一旦找到合理的方法,不論成本和操作,都屬於可控范圍。
⑶ 石油成品油的特性是什麼啊
一、易燃性
石油產品是碳氫化合物,遇火或受熱很容易發生燃燒反應。油品的燃燒危險性大小可以用閃點、燃點和自燃點進行判斷。
閃點:在規定的實驗條件下,油品蒸汽與空氣混合物接近火焰閃出火花便立即熄滅的最低溫度。燃點:可燃物開始持續燃燒的最低溫度。一般來說比閃點略高1—5度。
油品的閃點與燃點的產生需要外部火花,如果繼續增加油品的溫度,即使沒有火花,也會發生自燃。油品的閃點越低,油品的著火危險性越大。汽油和柴油均屬於遇到明火就會燃燒的油品。
二、易爆性
當石油蒸汽與空氣混合,達到一定混合比范圍時遇火即發生爆炸,混合比范圍稱為爆炸極限。最低混合比稱為爆炸下限,最高混合比稱為上限。低於下限遇火不會爆炸,也不會燃燒。高於上限遇火燃燒,石油火災中往往爆炸和燃燒交替出現。
三、易蒸發
1Kg汽油大約可蒸發0.4立方米的汽油蒸汽。油蒸汽比重一般在1.59—4之間,常常滯留在空氣不流通的低部位或聚集在低窪處。
四、易產生靜電
石油產品的電阻率一般在107~1013Ω.m之間。加油站經營油品的電阻率都很高,電阻率越高,導電率越小,積累電荷的能力越強。4V以上靜電壓產生的電火花就已達到汽油蒸汽點燃能量。 影響靜電聚集的因素:周圍空氣的濕度、油料流動速度、油料承受壓力、導電率。
五、流動性與膨脹性
油品是流體,具有流動性。同時油品與所有物質一樣,具有熱脹冷縮的特性。溫度升高,油品體積膨脹,壓力增高;溫度降低,體積收縮,壓力下降。
(3)石油酸洗試驗是什麼擴展閱讀
成品油是經過原油的生產加工而成,可分為石油燃料、石油溶劑與化工原料、潤滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦6類。 其中,石油燃料產量最大,約占總產量的90%;各種潤滑劑品種最多,產量約佔5%。各國都制定了產品標准,以適應生產和使用的需要。
從2013年2月25日零時起.25元。自2013年3月27日零時起,汽、柴油零售價格90號汽油和0號柴油(全國平均)每升分別降低0.23元和0.26元,這是國內成品油價格2013年以來首次下調。
2013年11月1日零時起汽、柴油價格每噸均降低75元,測算到零售價格90號汽油和0號柴油(全國平均)每升均降低0.06元,這一降幅創年內新低,也是十年新低。
⑷ 什麼是細菌採油技術
當一個油田的原油經過一段時間的開采,地層壓力下降或者由於石油的特殊性質等原因導致油層中的石油難以被採到地面上來時,人們就會採用注水、注蒸汽等方法盡量多采出石油來,除此之外還有什麼能夠提高原油產量的技術手段嗎?細菌採油技術就是科學家們在20世紀後半葉發展出的一種新型採油技術。
人們經過實驗發現,在注水油田的鑽井和開採石油的過程中,油層中的兩大類主要細菌——喜氧菌與厭氧菌就開始了發育繁殖,而促進這種繁殖的主要因素是含油的地層中具有這種菌類所需要的營養物質(包括碳氫化合物、蛋白質、脂肪等),以及油層內適宜的溫度、壓力、酸鹼度(pH值)、含鹽量等條件。這類細菌的發育繁殖程度主要取決於油藏內的油/水界面、碳質來源與能源的供給。
這些細菌具有分解石油烴的能力。起初,主要由喜氧細菌起作用,使烴類物質和糖等分解,並將其改造、加工成自己的細胞成分,與此同時,細菌還向四周放出自己代謝產生的氣體(有H2、CH4、CO2、H2S和N2等)、低分子有機酸(甲酸、乙酸、丙酸、戊酸)、溶劑(酮、醛、醇)、高分子化合物(蛋白質、多糖)等等。到了後期,則主要由厭氧細菌起作用。
這些由細菌完成的復雜的生物化學過程是無法用肉眼看到的,但作用的結果卻是顯而易見:細菌能分解油內各種烴類組分,這些被分解後的烴分子量減少,進而會降低粘度,易於流動,使其開采量明顯增加。
此外,當地層水中含有細菌所需要的糖、酸、醇、蛋白質等營養物質時,細菌消耗之後就能放出大量的CO2、N2、H2、CH4和H2S等氣體。這些氣體溶於油會使其粘度下降,溶於水可使水的pH值下降,即使不溶解也會使油藏處於「充氣」狀態,增加地層能量,這些都可大大促進地層中原油的采出。
與此同時,細菌作用產生的物質可形成豐富的碳酸、甲酸、乙酸、丁酸、乳酸等,它們與岩石內碳酸鈣、碳酸鎂等作用生成溶解性碳酸鹽,從而提高儲層孔隙度和滲透率。
在細菌分解烴類物質的同時,還可生成表面活性劑,從而降低油水界面張力,使吸附於岩石孔隙表面的油膜脫落。而且,所生成的表面活性劑在油層孔隙里又形成泡沫,進而降低了CO2濃度,有利於石油的開采。
經過幾十年的摸索與探討,科學家們已經認識到,用於開採石油的細菌也是有嚴格要求的,所選菌種必須能很好地適應試驗油層環境,在其所喜愛的培養基中迅速發育、繁殖,在試驗層中有效地分解烴類而產生有助於原油開採的生化物質,並在使用過程中不污染環境,而且對於培養基液和注入地層的工藝無苛刻的要求等。菌種的培養也應分成不同的類型:如用厭氧菌產生表面活性劑、溶劑和CO2,起到驅油作用;用芽孢梭菌屬、假單胞菌、黃單胞菌屬等桿狀菌類產生生物聚合物、生物稠化劑、乳化液,以起到封堵高滲透層和調節地下流體流動速率和驅油麵的作用。
採用細菌開採的油藏也有一定的要求:油藏的油層要達到相當的含水程度,以適應大面積油水接觸面的需要;地層水和注入水內不能含有過多的硫酸鹽,否則用於減少硫酸鹽的細菌用量就須加大投入,增加成本;地層溫度不得高於40℃;油層應為高滲透性的,以便於細菌在層內擴散,地層水的礦化度較低,每升水不應超過80~100克陽離子。
目前世界各國大多採用在每個油藏選1口注入井配4~15口採油井組成一個細菌採油實驗單元,也有採用多口注入井方案的。
一旦取得實驗數據,即可投入大規模現場開采試驗。
在世界主要產油國中,原蘇聯於20世紀50年代後期開始注入厭氧菌提高採收率試驗,至1975年,在巴什基里亞的阿爾蘭油田實驗結果表明,利用細菌採油的最終採收率可提高12%~18%。
美國從20世紀70年代開始大規模實施這類實驗,在阿肯色州開發末期油田的一口井中注入糖蜜和菌種,使得該油區19口採油井增產達1倍以上。美國國家石油委員會公布的資料表明,到1995年,全美細菌採油所增加的原油產量達437萬立方米,而用物理化學方法所增產原油僅為230萬立方米。
我國一些大中型油田從20世紀90年代中期也開始了細菌採油實驗,取得了可喜的成果。世界各大油公司都認識到這一極有前景的採油方法,大多數實驗現場都由獨立公司或企業進行,對所用菌種和試驗資料嚴加保密,力求獨統這一新興技術的發展領域和應用市場。