一种去除环境中甲烷的方法技术

本发明专利技术公开了一种去除环境中甲烷的方法。本发明专利技术提供的方法包括如下步骤：１）采集煤矿或垃圾填埋场的土样；２）将步骤１）的土样加入ＮＭＳ培养基中，于密封瓶中培养；初始时，所述密封瓶中，ＮＭＳ培养基、甲烷和空气的体积比为（５－３０）∶（５－４０）∶（３０－８０）；每２４－７２小时向密封瓶中置换入甲烷，使所述密封瓶中，ＮＭＳ培养基、甲烷和空气的体积比为（５－３０）∶（５－４０）∶（３０－８０）；３）每８－１２天接种步骤２）的培养液至新的ＮＭＳ培养基，进行传代；步骤２）的培养液与ＮＭＳ培养基的体积比为（５－１５）∶（９５－８５）；传至１０代以上，得到甲烷氧化混合菌；４）培养步骤３）得到的甲烷氧化混合菌，从而去除环境中的甲烷。本发明专利技术中所提供的去除甲烷的方法操作简单，去除甲烷的能力强，应用范围广。本发明专利技术对于煤矿瓦斯气体去除和垃圾填埋场填埋气减排等有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。技术背景甲烷是重要的化工原料和化学能源，也是地球大气中仅次于二氧化碳的第二号温室气体，由甲烷引起的温室效应是同等质量二氧化碳的20 30倍(Cicerone RJ, Oremland R S. Biogeochemical aspects of atmospheric methane. Globle Biogeochem Cycles, 1998， 2: 299- 327.)。据测算，在过去的200年中，大气中 甲垸的含量平均以每年1%的速度增加，且近一两年呈明显升高趋势。根据IPCC (联 合国政府间气候变化专门委员会)报告统计，1990年全球甲垸排放总量约为50 80 亿吨，其中有l/2是由于化石燃料开发利用(例如采煤，采油等)、垃圾填埋、污 水、生物质燃烧、稻田生长等人类活动而造成的(IPCC. Special R印ort on Emissions Scenarios. Cambridge UK: Cambridge University Press, 2000.)。以甲烷为主要成份的瓦斯气体给煤矿的安全生产带来了威胁。我国576处重点 煤矿中，高瓦斯矿井有277处，占48%(张丽，周玲玲.瓦斯爆炸机理及预防措施.化 学教育.2006， 1: 2-4.)。在2003年，中国生产的煤炭占全球总量的35%，应煤炭 生产造成的死亡人数则占世界总数的近80%。矿井瓦斯的燃烧和爆炸主要取决于瓦 斯在空气中的浓度，当甲烷浓度在5 16%时，遇火源就会爆炸，甲垸浓度在7 8。/。 时，最容易爆炸(张国栋.谈矿井瓦斯爆炸.煤炭技术，2006， 25(2), 6-7)。当甲烷含量在30%以上且杂质气体含量较少时，回收的瓦斯气或生物气有经济 价值和实际应用价值。在实际生产、生活中，人类活动产生的甲烷很难回收，多以 低甲烷浓度的形式排放到大气中。因此发展有效并环保的去除甲烷的方法，对于控 制和治理温室效应，治理煤矿瓦斯爆炸，具有重大的意义。甲垸氧化菌是自然界中一类特殊的微生物，广泛存在于泥土、沼泽、稻田、河 流、湖泊、森林和海洋中。大多数甲垸氧化菌以甲垸为唯一碳源及能源，个别甲烷 氧化菌也可以同时利用甲醇，但所有的甲烷氧化菌都不能利用多碳化合物。甲烷氧 化菌以其独特的性质和多样的催化功能，在大宗化学品生产、新功能酶开发、瓦斯 气体治理以及环境污染物的生物修复方面都具有极大的应用潜力。甲垸氧化菌利用 甲烷的第一步是在甲烷单加氧酶作用下将甲烷氧化为甲醇，甲醇在甲醇脱氢酶的作用下氧化为甲醛，继而通过丝氨酸循环或戊糖磷酸途径进行细胞合成，同时也可在甲醛脱氢酶和甲酸脱氢酶的作用下被进一步氧化成甲酸、C02和H20。甲垸氧化菌纯培养生长极为缓慢，功能不稳定，且甲垸氧化菌纯菌资源较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。 本专利技术提供的去除环境中甲垸的方法，包括如下步骤1) 采集煤矿或垃圾填埋场的土样；2) 将步骤l)的土样加入NMS培养基中，于密封瓶中培养；初始时，所述密封 瓶中，NMS培养基、甲垸和空气的体积比为(5-30) : (5-40) : (30-80);每 24-72小时向密封瓶中置换入甲垸，使所述密封瓶中，NMS培养基、甲烷和空气的 体积比为(5-30) : (5-40) : (30-80);3) 每8-12天接种步骤2)的培养液至新的醒S培养基，进行传代；步骤2) 的培养液与NMS培养基的体积比为(5-15) : (95-85);传至10代以上，得到甲 垸氧化混合菌；4) 培养步骤3)得到的甲烷氧化混合菌，从而去除环境中的甲烷。 所述步骤2)具体可为初始时，所述密封瓶中，NMS培养基、甲垸和空气的体积比为5: (2.5-3.5) : (15-18);每48小时向密封瓶中置换入甲垸，使所述 密封瓶中，NMS培养基、甲垸和空气的体积比为5: (2.5-3.5) : (15-18)。所述步骤3)具体可为每10天接种步骤2)的培养液至新的NMS培养基，进 行传代；步骤2)的培养液与NMS培养基的体积比为10: 90;传至第10代，得到 甲烷氧化混合菌。所述方法中，培养所述甲垸氧化混合菌的温度可为20-35'C。所述NMS培养基配制方法具体可为将100ml溶液A和lral溶液B混合并用水定容 至1L，灭菌后加入10ml灭菌后的溶液C，得到NMS培养基；每升所述溶液A的配制方 法为将腦3 10g， MgS04.7H20 10g， CaCl2.2H20 2g，水定容至1L;每升所述溶液B 的配制方法为Fe-EDTA 0. 38g， NaMo04 0. 26g， FeS04 0 . 5g， MnCl2'4H20 0 . 02g， CoCl2'6H20 0 . 05g， H3B03 0.015g， Na-EDTA 0. 25g， ZnS04.7H20 0 . 4g， NiCl2.6H20 0. Olg， CuS04'5H20 0. 025g，水定容至1L;每升所述溶液C的配制方法为Na2HP(V12H20 71. 6g， KH2P04 26g，水定容至1L， pH值调至6.8。本专利技术中所提供的去除甲烷的方法操作简单，去除甲垸的能力强，应用范围广。 本专利技术中采用了甲烷氧化菌。甲烷氧化混合菌是以甲垸氧化菌为主体的不同共生菌 体的组合，相比纯菌更容易操作，稳定性高、可控性强，更有利于工业应用。甲烷4氧化混合菌中的甲烷氧化菌是启动甲垸转化的主体微生物，使得底物转化为更适合 于其他非甲烷氧化菌进一步转化利用的中间产物，因此可以形成利用甲烷的稳定微生物生态系。本专利技术对于煤矿瓦斯气体去除和垃圾填埋场填埋气减排等有广阔的应用前景。附图说明图1为应用甲烷氧化混合菌制剂的生物过滤系统。 具体实施例方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实 验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊 说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。甲烷去除率的检测方法如下在250ml的可密封的玻璃培养瓶中分装50ml NMS 液体培养基，在液体培养基中接种lmlOD6^1.0的甲垸氧化混合菌，加盖密封橡胶 塞，在上层空气中置换入30ml甲烷(使瓶中空气与甲烷的体积比约为5:1) 。 30 °C、 170 rpm空气浴摇床培养，每24小时用气相色谱检测甲烷的剩余量(％，体积 百分含量)。每次检测完甲垸剩余含量之后，打开密封盖，使内部气体与外部气体 流通，然后重新加盖密封橡胶塞，并重新在上层空气中置换入30ml甲烷(使瓶中 空气与甲垸的体积比约为5:1)，同时用气相色谱检测甲垸起始量(％，体积百分含量)。甲垸去除率^(甲垸起始量-甲垸剩余量)/甲垸起始量xioo呢。实施例l、去除环境中甲烷 一、土样采集和培养基配制土壤样品从河南省新峰矿物局的一个高瓦斯煤矿四矿采样，样品取自该煤矿 排风口处表层5cm深土壤,土壤样品的基本性质见表l。表1新峰煤矿土壤样品性质(取样日期2006年10月9日)<table>table see original document page 5</column></row><table>用于培养和筛选甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除环境中甲烷的方法，包括如下步骤：１）采集煤矿或垃圾填埋场的土样；２）将步骤１）的土样加入ＮＭＳ培养基中，于密封瓶中培养；初始时，所述密封瓶中，ＮＭＳ培养基、甲烷和空气的体积比为（５－３０）∶（５－４０）∶（３０－８０）；每２４－７２小时向密封瓶中置换入甲烷，使所述密封瓶中，ＮＭＳ培养基、甲烷和空气的体积比为（５－３０）∶（５－４０）∶（３０－８０）；３）每８－１２天接种步骤２）的培养液至新的ＮＭＳ培养基，进行传代；步骤２）的培养液与ＮＭＳ培养基的体积比为（５－１５）∶（９５－８５）；传至１０代以上，得到甲烷氧化混合菌；４）在含有甲烷的环境中培养步骤３）得到的甲烷氧化混合菌，从而去除环境中的甲烷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢新会，江皓，杨程，韩冰，吴昊，张翀，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]