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摘要
为研究不同煤阶煤制生物甲烷产量出现差异的可能性原因，选择长焰煤、焦煤和瘦煤三种不同煤阶煤样，通过对不同煤阶生物甲烷含量测定、GC-MS(气相色谱-质谱联用仪)测试和扫描电镜检测，分析煤制生物甲烷的成气特征、有机物组成与煤表面结构变化规律以及菌群附着特征。研究发现，煤阶越高，生物产气总量越低，并且低煤阶煤的生物甲烷产量明显高于高煤阶煤。通过GC-MS测试，3个煤阶煤生物产气过程第10天有挥发性脂肪酸(VFA)和甲基化合物等物质生成，长焰煤试验组与焦煤试验组在第15天未检测到VFA等小分子物质存在，并且伴随有新的大分子物质生成，瘦煤试验组并未在第15天检测到VFA,可能归因于瘦煤试验组发酵后期产甲烷菌活性的降低。同时，高的脂肪酸含量是抑制甲烷生成的原因之一，芳香烃较脂肪烃更适合被微生物降解，所以其在液相产物中的占比也是影响最终甲烷生成量的主要因素。扫描电镜检测结果显示，3种煤样表面细胞形态有明显差异，且在产气高峰期3种煤样表面细胞密度均有所增加，长焰煤表面凹凸不平，粗糙度逐渐增加，焦煤与瘦煤表面无明显变化。以上研究结果表明：低阶煤更适合作为碳源供产甲烷菌利用，液相产物中VFA、脂肪酸和芳香烃含量可间接反应煤制生物甲烷反应的剧烈程度，也可以间接表征煤样表面菌群的吸附特征，并且煤样表面菌群细胞密度与生物甲烷产气量之间成正比关系。这些结果为煤的液化以及清洁利用提供借鉴。
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单位山西大同大学; 中国地质大学（北京）; 中国矿业大学（北京）
