榆林页岩生物模拟产气条件优化和产气机理

　　 摘要: 目的 研究页岩生物产气的影响因素和产气机理

　　 摘要:

目的 研究页岩生物产气的影响因素和产气机理。方法 以榆林页岩为研究对象，利用实验室前期富集的产甲烷微生物作为功能菌群，通过正交试验优化页岩的生物产气条件。采用气相色谱(gas chromatography, GC)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier-transform infrared spectroscopy, FT-IR)、拉曼光谱(Raman spectroscopy, Ram)以及核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR)分析了页岩的生物模拟产气特征，并对产气前后页岩的理化性质变化进行了分析。结果 页岩最优产气条件为：接种量15%、页岩粒度小于0.125 mm、培养温度35 ℃，50 d累计净产甲烷量为81.22 μmol/g页岩。产气前后工业和元素分析结果表明，产甲烷菌通过消耗页岩中的有机组分来产气。XRD分析结果显示，页岩中无机矿物组分也参与了厌氧降解产气过程。FT-IR与拉曼光谱显示，页岩有机物多为长链脂肪烃。产气时，部分化合物的羰基、醚键反应生成含羧基的中间产物。产气后，页岩样品的D、G峰不明显，表明干酪根的石墨化程度与成熟度增加。NMR结果表明，脂肪醇或脂肪胺在产气过程中被微生物利用。结论 榆林页岩中的有机组分可以被微生物利用产生甲烷，同时无机矿物组分也被消耗。产气过程中，有机组分的化学结构发生变化，生成较小的化合物。