生物酶脱除煤炭中有机硫的机理研究

With computational simulation of molecular design, quantum/molecular mechanics in combination with typical sulfur bonds in organic sulfur of coal, this research adopted the method of extracting DszA, B, C and reductase bioenzyme which extract from Pseudomonas, Escherichia, etc. based on molecular biology techniques to study the process standard compounds of coal structure model cluster are biodesulfurization, explore the mechanism model of coal Biodesulfurization microscopically, and reveal the regular patterns and mechanism functional groups of coal react in biological enzyme. The research lays the foundation for fundamentally conjecturing and analyzing the principles of biodesulfurization in coal and establishing reaction kinetics model and reaction mechanism model of biodesulfurization in coal, and thus makes a tentative exploration of directional biodesulfurization of some special kinds of coal under special conditions by coal biotechnology. The method of the research has a sound reference function for the study of interdisciplinary subjects combined by biotechnologies with unknown micro-mechanism and some other technologies. Meanwhile, the research is of great significance for clean coal technology in green, sustainable development of China's coal industry and provides theoretic support for the coal biodesulfurization industrialization.

本课题基于分子生物学技术对假单胞菌属、大肠杆菌属等进行DszA, B, C和还原酶等生物酶，结合煤炭中典型的有机硫含硫键，通过分子设计、量子/分子力学计算模拟，利用Materials studio软件构建和优化出的煤炭有机硫模型标样化合物进行生物脱硫的实验研究，从微观上探索煤炭生物脱硫机理，揭示煤炭官能团在生物酶作用下的断键变化规律及生物催化反应路径，建立煤炭生物脱硫反应动力学模型和煤炭生物脱硫机理模型，从本源上推测和解析煤炭生物脱硫的基本原理，进而为生物脱除煤炭中有机硫作出探索。本课题的研究思路和方法对于微观上机理未知的生物技术与其他技术相结合的交叉学科具有很好的研究借鉴作用。这项具有前瞻性的基础研究课题探索将为煤炭"绿色"净化的工业化提供理论支持，对于我国煤炭工业的可持续发展具有深远意义。

煤炭生物脱硫是一种生物技术和矿物加工以及煤化工技术相结合的跨学科、跨专业的生物工程创新研究，具有能耗低、转化条件温和和绿色环保等优越性。煤炭的生物脱硫项目研究基于我国是储量、生产和使用煤炭的“超级大国”的国情，因此本研究是符合国情的一项前瞻性的基础研究课题。发展煤炭的生物脱硫技术，使煤炭高效清洁的利用对人类与自然的和谐生存发展意义重大，发展前景意义深远。.项目系统的筛选了煤炭典型模型化合物并对其相关官能团键长、键级、HOMO轨道、LOMO轨道的计算；同时对具有典型性特征的高硫煤采用FTIR、XPS、13C-NMR等现代化检测手段进行研究分析，再通过计算结果和检测分析的结果，采用DMol3模块构建高硫煤化合物模型。.最后运用Materials studio 软件，通过对生物酶脱出高硫煤模型化合物的过渡态、热力学和反应动力学的计算，建立煤炭生物脱硫机理模型。.通过项目负责人和成员的共同努力，项目圆满的完成了项目批准书的既定研究目标，通过项目研究，为我国煤炭生物脱硫的研究奠定了基础。