RU2780483C2 - Способ преобразования соединения серы - Google Patents
Способ преобразования соединения серы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780483C2 RU2780483C2 RU2020143894A RU2020143894A RU2780483C2 RU 2780483 C2 RU2780483 C2 RU 2780483C2 RU 2020143894 A RU2020143894 A RU 2020143894A RU 2020143894 A RU2020143894 A RU 2020143894A RU 2780483 C2 RU2780483 C2 RU 2780483C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anaerobic
- sulfur compound
- cathode
- bisulfide
- sulfur compounds
- Prior art date
Links
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 29
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-M hydrosulfide Chemical compound [SH-] RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 25
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N Ethanethiol Chemical compound CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- WQOXQRCZOLPYPM-UHFFFAOYSA-N Dimethyl disulfide Chemical compound CSSC WQOXQRCZOLPYPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 13
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000001603 reducing Effects 0.000 claims description 11
- SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N Propanethiol Chemical compound CCCS SUVIGLJNEAMWEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N o-xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 claims description 6
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 claims description 4
- 241001430149 Clostridiaceae Species 0.000 claims description 3
- 241001248482 Ectothiorhodospiraceae Species 0.000 claims description 3
- 241000609971 Erysipelotrichaceae Species 0.000 claims description 3
- 241001112690 Eubacteriaceae Species 0.000 claims description 3
- 241001135694 Halomonadaceae Species 0.000 claims description 3
- 241000107808 Idiomarinaceae Species 0.000 claims description 3
- 241001112692 Peptostreptococcaceae Species 0.000 claims description 3
- 241001430267 Rhodobacteraceae Species 0.000 claims description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M Silver chloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 241000589971 Spirochaetaceae Species 0.000 claims description 3
- 241001584876 Synergistaceae Species 0.000 claims description 3
- 241000970807 Thermoanaerobacterales Species 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 claims description 3
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 claims description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 2
- 229920001021 Polysulfide Polymers 0.000 claims 2
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims 2
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- -1 stages Chemical compound 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 19
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 9
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 150000002019 disulfides Chemical class 0.000 description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001670 16S ribosomal RNA Polymers 0.000 description 3
- 241001649095 Methanoculleus bourgensis Species 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- YWHLKYXPLRWGSE-UHFFFAOYSA-N Dimethyl trisulfide Chemical compound CSSSC YWHLKYXPLRWGSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001529871 Methanococcus maripaludis Species 0.000 description 2
- 241000205007 Methanothrix soehngenii Species 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M NaHCO3 Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 1
- GUWSLQUAAYEZAF-UHFFFAOYSA-L Lead(II) acetate Chemical compound O1C(C)=O[Pb]21O=C(C)O2 GUWSLQUAAYEZAF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000202974 Methanobacterium Species 0.000 description 1
- 241000202972 Methanobacterium bryantii Species 0.000 description 1
- 241000202989 Methanobacterium palustre Species 0.000 description 1
- 241001531418 Methanobrevibacter arboriphilus Species 0.000 description 1
- 241001407720 Methanobrevibacter gottschalkii Species 0.000 description 1
- 241001648836 Methanobrevibacter ruminantium Species 0.000 description 1
- 241000202985 Methanobrevibacter smithii Species 0.000 description 1
- 241000025436 Methanocalculus chunghsingensis Species 0.000 description 1
- 241000203407 Methanocaldococcus jannaschii Species 0.000 description 1
- 241001148031 Methanococcoides burtonii Species 0.000 description 1
- 241000147080 Methanococcus aeolicus Species 0.000 description 1
- 241000203378 Methanococcus vannielii Species 0.000 description 1
- 241001649097 Methanocorpusculum labreanum Species 0.000 description 1
- 241000203422 Methanoculleus marisnigri Species 0.000 description 1
- 241000205267 Methanofollis liminatans Species 0.000 description 1
- 241000203390 Methanogenium Species 0.000 description 1
- 241000203426 Methanogenium cariaci Species 0.000 description 1
- 241000897229 Methanogenium frigidum Species 0.000 description 1
- 241000203419 Methanogenium organophilum Species 0.000 description 1
- 241000204641 Methanopyrus kandleri Species 0.000 description 1
- 241001118708 Methanoregula boonei Species 0.000 description 1
- 241000205284 Methanosarcina acetivorans Species 0.000 description 1
- 241000205275 Methanosarcina barkeri Species 0.000 description 1
- 241000205274 Methanosarcina mazei Species 0.000 description 1
- 241000204676 Methanosphaera stadtmanae Species 0.000 description 1
- 241000205263 Methanospirillum hungatei Species 0.000 description 1
- 241000228101 Methanothermobacter defluvii Species 0.000 description 1
- 241001302042 Methanothermobacter thermautotrophicus Species 0.000 description 1
- 241000228125 Methanothermobacter thermoflexus Species 0.000 description 1
- 241001302037 Methanothermobacter wolfeii Species 0.000 description 1
- 241000205003 Methanothrix thermoacetophila Species 0.000 description 1
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L Methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JFTBTTPUYRGXDG-UHFFFAOYSA-N Methyl violet Chemical compound Cl.C1=CC(=NC)C=CC1=C(C=1C=CC(=CC=1)N(C)C)C1=CC=C(N(C)C)C=C1 JFTBTTPUYRGXDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQDCXYHZRIWBQD-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[K] Chemical compound O.O.O.[K] DQDCXYHZRIWBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940082569 Selenite Drugs 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012431 aqueous reaction media Substances 0.000 description 1
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005418 aryl aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000010192 crystallographic characterization Methods 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- CETBSQOFQKLHHZ-UHFFFAOYSA-N ethyldisulfanylethane Chemical compound CCSSCC CETBSQOFQKLHHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- ORXDSIPBTFAEKJ-UHFFFAOYSA-N ferrocyanide Chemical compound N#C[Fe-4](C#N)(C#N)(C#N)(C#N)C#N ORXDSIPBTFAEKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000696 methanogenic Effects 0.000 description 1
- XLTBPTGNNLIKRW-UHFFFAOYSA-N methyldisulfanylethane Chemical compound CCSSC XLTBPTGNNLIKRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 235000012249 potassium ferrocyanide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- MCAHWIHFGHIESP-UHFFFAOYSA-L selenite(2-) Chemical compound [O-][Se]([O-])=O MCAHWIHFGHIESP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- UTYXJYFJPBYDKY-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(2+);hexacyanide;trihydrate Chemical compound O.O.O.[K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] UTYXJYFJPBYDKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L thiosulfate(2-) Chemical compound [O-]S([S-])(=O)=O DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу анаэробного биоэлектрохимического разложения органического соединения серы до бисульфида. Способ включает стадии, на которых: а) засевают биоэлектрохимический элемент смешанной культурой микроорганизмов, полученной из анаэробно выращенной культуры, при этом смешанная культура содержит метаногены. Далее b) приводят микроорганизмы в контакт с органическим соединением серы. Затем с) дают возможность смешанной культуре микроорганизмов преобразовать органическое соединение серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода биоэлектрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях. Также изобретение относится к способу преобразования соединения серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода биоэлектрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях и в присутствии метаногенов. Процесс позволяет более простым способом преобразовывать различные соединения серы. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу преобразования соединения серы, в частности, меркаптанов и дисульфидов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Меркаптаны и дисульфиды являются соединениями, которые могут присутствовать, например, в природном газе, газовых потоках нефтепереработки, таких как топливный газ, и жидких потоках, таких как, например, LPG (liquified petroleum gas, сжиженный нефтяной газ). Желательно удалять такие сероорганические соединения, в частности, меркаптаны (тиолы) из-за риска коррозии, запаха и/или по токсикологическим причинам.
Удаление, в частности, меркаптанов из углеводородных потоков является сложной задачей, как описано в работе Bloemendaal G., Kobussen S., Scheel F., Capture and Convert, HydrocarbonEngineering, December 2008. В этой обзорной статье описаны различные процессы, направленные на выделение и преобразование меркаптанов в потоках нефтепереработки и природном газе. В одном из процессов, описанных в этой статье, меркаптаны адсорбируют из газа с использованием щелочного раствора, после чего окисляют до дисульфидного масла на катализаторе Merox в ходе, так называемого, процесса Merox, разработанного UOP. Недостатком этого процесса является то, что он не только включает многочисленные стадии, на которых расходуются химикаты, но также ведет к образованию дисульфидного масла, которое нуждается в последующей обработке. Дополнительную обработку обычно проводят в реакторе гидроочистки, где дисульфидное масло преобразуют в H2S. Это пример сложного технологического процесса, необходимого для преобразования меркаптанов в H2S.
В работе Ellis, Joshua & Tramp, Cody & Sims, Ronald & Miller, Charles. (2012). Characterization of a Methanogenic Community within an Algal Fed Anaerobic Digester. ISRN microbiology. 2012. 753892 описан способ восстановления метилмеркаптана до бисульфида и метана в процессе анаэробной ферментации. Проблема, связанная с этим процессом, заключается в том, что успешным было только восстановление метилмеркаптана, и скорость разложения была ограничена, результатом чего было слишком большое для практического применения время гидравлического задержания.
Таким образом, требуется процесс, позволяющий более простым способом преобразовывать различные соединения серы, в частности, различные меркаптаны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1: схема преобразования метантиола (M-SH) в сульфид и метан путем косвенного или прямого переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях, при этом, е- означает микроорганизмы; Mred/ox означает медиатор окисления/восстановления, способный переносить заряд от электрода к реагенту.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу преобразования соединения серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях и в присутствии метаногенов. Кроме этого, могут присутствовать анаэробные или факультативные анаэробные бактерии. Данный способ намного проще, чем существующие способы преобразования соединений серы.
В одном из вариантов своего осуществления способ включает стадии, на которых: а) засевают био-электрохимический элемент смешанной культурой микроорганизмов, полученной из анаэробно выращенной культуры, при этом, смешанная культура содержит метаногены; b) приводят смешанную культуру микроорганизмов в контакт с органическим соединением серы; с) дают возможность смешанной культуре микроорганизмов преобразовать органическое соединение серы в бисульфид.
Заявителями обнаружено, что такой способ позволяет эффективным образом преобразовывать соединения серы в бисульфид и, таким образом, превращать токсичные соединения в менее токсичные. При помощи соответствующего изобретению способа можно уменьшить содержание органического соединения серы до менее, чем 100 частей на миллион, предпочтительно, менее, чем 50 частей на миллион, более предпочтительно, менее, чем 20 частей на миллион.
Специалистам понятно, что бисульфид (HS-) будет находиться в химическом равновесии с сульфидом (S2-) и сероводородом (H2S). При преобладающем рН, который лежит в диапазоне от, примерно, 8,5 до, примерно, 10, более 80% сульфида будет присутствовать в форме бисульфида (HS-).
Сам бисульфид может быть легко преобразован в элементарную серу известными способами или отведен как обогащенный H2S газ.
Соединение серы, соответственно, представляет собой меркаптановое соединение, также именуемое тиол. Тиол может иметь общую формулу R-SH, где R может означать алкильную, арильную, арилалкильную или алкиларильную группу. Алкильная группа может представлять собой алкильную группу С1 - С4. В типичном газообразном потоке, источником которого является природный газ или сырая нефть, большую часть тиолов составляют метантиол, этантиол и пропанлиол. Заявителями обнаружено, что данный способ пригоден для преобразования этантиола и пропантиола, преобразовать которые способами предшествующего уровня техники оказалось затруднительно. Таким образом, тиол, преобразуемый настоящим способом, соответственно, представляет собой этантиол, индивидуально или в смеси, содержащей другие соединения серы.
Соединение серы также может являться полиорганополисульфидом (POPS). Полиорганополисульфид может представлять собой дисульфидное масло, подобное получаемому в упомянутом выше процессе Merox. Способ обеспечивает более простую альтернативу обычной стадии гидроочистки. Полиорганополисульфидное соединение также может образовываться как промежуточное соединение при преобразовании тиолов соответствующим изобретению способом. Такие полиорганополисульфидные соединения затем также будут преобразованы в бисульфид в био-электрохимическом элементе. Примерами возможных полиорганополисульфидов являются диметилдисульфид, диэтилдисульфид, диметилтрисульфид и этилметилдисульфид.
Способ осуществляют в био-электрохимическом элементе, также именуемом BES, включающем анод, расположенный в анодной камере, и катод, расположенный в катодной камере. Анод и катод в соответствующих камерах погружают в водный раствор. В зависимости от конструкции анода био-электрохимического элемента и состава водного раствора, в который погружен анод, электрохимический элемент может генерировать электрический ток, идущий от катода к аноду. Ток также может возбуждаться путем приложения между анодом и катодом электрического напряжения.
Анод и катод могут находиться в одном и том же пространстве, более конкретно, в одном и том же резервуаре. Предпочтительно, анодная камера отделена от катодной камеры полупроницаемой мембраной. Эта мембрана может являться ион-селективной мембраной, предназначенной для переноса катионов от анода к катоду. Катионы могут представлять собой любой катион, который присутствует в большой концентрации. Примерами катионов являются Н+ и Na+. Мембрана также может являться ион-селективной мембраной, предназначенной для переноса анионов от катода к аноду. Примерами анионов являются ОН- или НСО3 -. Мембрана также может быть биполярной мембраной.
Био-электрохимический элемент может представлять собой отдельный элемент или множество элементов, установленных параллельно и/или последовательно друг относительно друга.
Материал анода может представлять собой любой электропроводный материал. Предпочтительно, анод снабжен, так называемым, смешаннометаллическим покрытием, препятствующим растворению материала анода. Такие аноды называют неизнашиваемыми анодами (dimensionally stable anode, DSA). Примерами надлежащих электропроводных материалов анода являются нержавеющая сталь, титан и материалы на основе углерода, предпочтительно, графит. У анода электроны могут передаваться аноду посредством следующей реакции:
2H2O → O2+4H+ + 4e-
Материал катода может быть основан на графите, углероде (некаталитический) или металле, например, нержавеющей стали. Примерами каталитических катодов являются покрытия на основе смешанных оксидов, содержащие Pt, Ir или другие благородные металлы, на электропроводной подложке, такой как титан. Возможными катализаторами являются Pt, Ir и Cu.
Без связи с какой-либо теорией полагают, что электроды катода могут быть переданы от катода к метаногенам, которые восстанавливают соединение серы в соответствии со следующими пояснительными реакциями 1-4, получая электроны либо непосредственно, либо посредством водорода или другого медиатора окисления-восстановления:
CH3SH+2e- → CH4+S2- (1)
C2H5SH+2H+ + 4e- → 2CH4+S2- (2)
C3H7SH+4H+ + 6e- → 3CH4+S2- (3)
C2H6S2+2H+ + 4e- → 2CH4+2S2- (4)
для метантиола (1), этантиола (2), пропантиола (3) и диметилдисульфида (DMDS) (4). Сульфид (S2-) находится в химическом равновесии с бисульфидом (HS-).
Реакция на катоде проходит в присутствии смешанной культуры микроорганизмов, полученной из анаэробно выращенной культуры, при этом, смешанная культура содержит метаногены. Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения способ включает преобразование соединения серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях и в присутствии метаногенов.
Примерами пригодных метаногенов являются Methanobacterium bryantii; Methanobacterium formicum; Methanobrevibacter arboriphilicus; Methanobrevibactergottschalkii; Methanobrevibacter ruminantium; Methanobrevibacter smithii; Methanocalculus chunghsingensis; Methanococcoides burtonii; Methanococcus aeolicus; Methanococcus deltae; Methanococcus jannaschii; Methanococcus maripaludis; Methanococcus vannielii; Met hanocorpusculum labreanum; Methanoculleus bourgensis; Methanogenium olentangyi; Methanogenium bourgense; Methanoculleus marisnigri; Methanofollis liminatans; Methanogenium cariaci; Methanogenium frigidum; Methanogenium organophilum; Methanogenium wolfei; Methanomicrobium mobile; Methanopyrus kandleri; Methanoregula boonei; Methanosaeta concilii; Methanosaeta thermophila; Methanosarcinaacetivorans; Methanosarcina barkeri; Methanosarcina mazei; Methanosphaera stadtmanae; Methanospirillum hungatei; Methanothermobacterdefluvii; Methanothermobacter thermautotrophicus; Methanothermobacter thermoflexus; Methanothermobacter wolfei; Methanothrix soehngenii; Methanobacterium palustre и сочетания любых из этих и/или других метаногенов. Метаногены могут быть обеспечены в виде очищенной культуры, обогащенной метаногенами, или, если нужно, даже обогащенной определенными видами метаногенов.
В одном из вариантов осуществления изобретения помимо метаногенов присутствуют другие микроорганизмы, в том числе, анаэробные или факультативные анаэробные бактерии. Следовательно, в одном из вариантов осуществления изобретения способ включает преобразование соединения серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях и в присутствии 50-90% (на основании общего анализа 16S РНК) метаногенов и, надлежащим образом, также анаэробных или факультативных анаэробных бактерий. Анаэробные микроорганизмы не нуждаются в кислороде для роста. Факультативные анаэробные микроорганизмы способны расти и в аэробных, и в анаэробных условиях. Пригодные анаэробные или факультативные анаэробные бактерии могут быть выбраны из одного или нескольких семейств из группы Halomonadaceae, Clostridiaceae 2, Idiomarinaceae, Peptostreptococcaceae, Eubacteriaceae, Rhodobacteraceae, Synergistaceae, ML635J-40 aquatic group, Spirochaetaceae, Erysipelotrichaceae, Ectothiorhodospiraceae и Thermoanaerobacterales Family XIV.
Смешанные культуры получают, предпочтительно, из анаэробной системы, такой как анаэробно выращенная культура. Таким образом, смешанная культура может быть получена из ила анаэробного биореактора, такого как анаэробный ферментер, например, используемый для анаэробного удлинения цепи; реактор анаэробного сбраживания, например, реактор с анаэробным слоем осадка в восходящем потоке (upflow anaerobic sludge blanket, UASB); реактор анаэробного восстановления, например, используемый для восстановления (тио)сульфата; или реактор анаэробного извлечения ресурсов, например, используемый для восстановления селенита. Другими биореакторами, пригодными для получения ила, являются реактор с расширяющимся слоем гранулированного ила (expanded granular sludge bed, EGSB), последовательно-циклический реактор (sequential batch reactor, SBR), проточный реактор с перемешиванием (continuously stirred tank reactor, CSTR) или анаэробный мембранный биореактор (anaerobic membrane bioreactor, AnMBR). В одном из вариантов осуществления изобретения смешанные культуры отбирают из слоя биореактора с обогащенным метанолом (~200 мМ) притоком или из анаэробного ила, полученного на станции очистки городских сточных вод. В данном контексте термин «ил» означает полутвердые хлопья или гранулы, содержащие смешанную культуру микроорганизмов.
Катод био-электрохимического элемента должен надлежащим образом контактировать с водным раствором, католитом, каковой раствор будет содержать подлежащее преобразованию соединение серы. Метаногены и, если нужно, также бактерии могут присутствовать в католите в форме планктонных клеток и/или биопленки на поверхности катода. Алканолы, такие как метанол, могут быть добавлены в католит в качестве активатора метаногенов. Температура может лежать в диапазоне от более низких температур, немного выше температуры затвердевания католита, до высоких температур. Хорошие результаты были получены при комнатной температуре, что является одним из преимуществ настоящего изобретения. Давление может лежать в диапазоне от давления ниже атмосферного до повышенного давления. Если это не требуется в процессах выше или ниже по потоку, давление, предпочтительно, примерно соответствует давлению окружающей среды, что является одним из преимуществ настоящего изобретения. Плотность тока в био-электрохимическом элементе может лежать в диапазоне от 0,1 до 500 А/м2 расчетной площади поверхности электрода при катодном потенциале относительно электрода Ag/AgCl от 0 до -2 В.
Анаэробные условия надлежащим образом обеспечивают путем проведения процесса в отсутствие молекулярного кислорода, предпочтительно, также в отсутствие других окислителей, таких как, например нитрат. Под «отсутствием молекулярного кислорода» понимается, что концентрация молекулярного кислорода в водной реакционной среде составляет, самое большее 10 мкМ молекулярного кислорода, предпочтительно, самое большее 1 мкМ молекулярного кислорода, более предпочтительно, самое большее 0,1 мкМ молекулярного кислорода.
Соединение серы надлежащим образом присутствует в водной смеси в форме, полученной в результате абсорбции между обедненным соединениями серы водным раствором и исходной газообразной смесью, содержащей соединения серы, с образованием, таким образом, газа, обедненного соединениями серы. Абсорбция может быть проведена на отдельной стадии абсорбции. Это является особенно предпочтительным, когда давление исходного газа, по существу, выше давления в био-электрохимическом элементе. В качестве альтернативы, абсорбция может быть проведена в самом био-электрохимическом элементе. В последнем случае исходная газообразная смесь, содержащая соединения серы, может быть пропущена в форме дисперсной фазы через водную смесь, находящуюся в контакте с катодом био-электрохимического элемента. Такая газообразная смесь, содержащая соединения серы, может представлять собой обогащенный углеводородами газ, такой как природный газ или газ нефтепереработки, например, топливный газ, или биогаз, например, получаемый в процессе ферментации навоза. Такой газ может дополнительно содержать сероводород и/или диоксид углерода. Газ может быть получен на стадии селективной абсорбции сероводорода, при этом, полученный обедненный сероводородом газ может все еще содержать соединения серы, такие как тиолы и/или бисульфидные соединения. Газ также может представлять собой кислый газ, в большом количестве содержащий сероводород и, необязательно, диоксид углерода.
Образовавшийся бисульфид надлежащим образом удаляют из водного раствора путем десорбции, проводимой между водным раствором и ранее упомянутым газом, обедненным соединениями серы, с получением, тем самым, обедненного водного раствора. В качестве альтернативы, бисульфид удаляют из водного раствора путем десорбции, проводимой между водным раствором и другим потоком газа. Таким образом может быть получен более обогащенный сероводородом поток, который проще использовать в качестве сырья последующего процесса преобразования бисульфида.
Обедненный водный раствор затем может быть использован на стадии абсорбции в качестве водного раствора, обедненного соединениями серы. Газообразный поток, используемый на стадии десорбции, может представлять собой газообразный поток или часть газообразного потока, обедненного соединениями серы, полученного на упомянутой выше стадии абсорбции.
Газообразная смесь, содержащая соединения серы, также может быть непосредственно подана на катод. Предпочтительно, катод в таком варианте осуществления изобретения представляет собой газодиффузионный электрод (gas diffusion electrode, GDE). Газодиффузионные электроды известны и описаны, например, в US 2016164120. В газодиффузионном электроде содержащиеся в газе соединения серы могут быть преобразованы до бисульфидов и сероводорода. Сероводород может быть отведен с отходящим газом, выходящим из газодиффузионного электрода. Применение газодиффузионного электрода является выгодным, так как в этом случае упомянутая ранее абсорбция может быть проведена в меньшем масштабе или даже может вовсе не требоваться.
Предпочтительно, описанные выше процессы осуществляют непрерывным способом. Преобразование тиола в бисульфид или в одну из его равновесных сульфидных форм может быть подтверждено ацетатом свинца, например, при помощи свинцовой индикаторной бумаги. Свинцовая индикаторная бумага не вступает в реакцию с тиолом, но вступает в реакцию со свободным сульфидом в любой из его форм, как то сульфид, бисульфид или сероводород.
Образовавшийся бисульфид, предпочтительно, преобразуют в элементарную серу в последующем процессе. Примерами процессов преобразования бисульфида до элементарной серы являются процесс жидкофазного окисления, предложенный Merichem, и биологическое окисление бисульфида, например, процесс Thiopaq O&G, предложенный Paqell. Примеры пригодных процессов биологического окисления описаны в WO 92/10270, WO 94/29227, WO 2005/092788 т WO 2015114069.
Заявителями обнаружено, что бензол, толуол, этилбензол и/или ксилол также могут быть преобразованы путем прямого или косвенного переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к бензолу, толуолу, этилбензолу и/или ксилолу описанным выше способом. Эти соединения могут быть преобразованы до метана. Так, любое из этих соединений может быть преобразовано во время преобразования соединения серы в бисульфид. Обнаружено, что такое преобразование также может происходить в отсутствие соединения серы. Таким образом изобретение также направлено на способ преобразования бензола, толуола, этилбензола и/или ксилола в метан путем прямого или косвенного переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к бензолу, толуолу, этилбензолу и/или ксилолу в анаэробных условиях и в присутствии метаногенов, как описано выше в отношении соединений серы.
Далее изобретение поясняется с использованием прилагаемой фиг. 1. Фиг. 1 представляет собой схему преобразования метантиола (M-SH) в сульфид и метан путем переноса электронов от катода био-электрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях и в присутствии метаногенов, а также, если нужно, анаэробных или факультативных анаэробных бактерий, показанных в виде окружностей с е-. Показано три возможных пути преобразования на биокатоде, где Mred/ox означает медиатор окисления/восстановления, способный переносить заряд от электрода к реагенту. Примерами возможных медиаторов окисления/восстановления являются Н2, метиловый фиолетовый и метиловый синий. На фигуре показано, что электроны переносятся от катода через микроорганизмы к метантиолу. На аноде вода окисляется до О2, электроны переносятся от анода к биокатоду через внешнюю электрическую цепь. Идущая на аноде реакция также может представлять собой электрохимические реакции или реакции, катализируемые микроорганизмами, такие как, например, окисление ацетата до СО2 и окисление неорганических компонентов, таких как сульфид, железо или другие металлы.
Далее изобретение поясняется на следующих не имеющих ограничительного характера примерах.
Пример 1
Био-электрохимический реактор использовали для изучения разложения этантиола. Био-электрохимический реактор включал две камеры, разделенные катионообменной мембраной. Графитовый войлок использовали в качестве анода (1 см х 2 см х 5 см) и катода (1 см х 2 см х 15 см). Платиновые зажимы использовали в качестве токоснимателя и для анода, и для катода. Электродом сравнения был насыщенный 3М KCl электрод Ag/AgCl (+210 мВ относительно SHE) (standard hydrogen electrode, стандартный водородный электрод). Каждым биореактором управляли гальваностатически при помощи регулятора напряжения (Ivium, Нидерланды) при токе 2 мА. Газ, образующийся во всех реакторах, собирали в газовый мешок (500 мл). Все реакторы функционировали в термостатированной камере при 30°С.
Среда для биоразложения сероорганических соединений состояла из (на литр): бикарбонатного буфера, содержащего 49 г NaHCO3 и 4,42 г Na2CO3, 0,1 мл раствора микроэлементов. Конечный рН среды составлял около 8,5. Все реакторы заполняли 120 мл среды за исключением анодной камеры био-электрохимических реакторов. Анолит содержал только тот же бикарбонатный буфер и 100 мМ гексацианоферрата(II) тригидрата калия. При этом, гексацианоферрат(II) тригидрат калия выполнял роль донора электронов.
Смешанные культуры микробиома отбирали из слоя биореакторов с обогащенным метанолом (~200 мМ) притоком и анаэробного ила, полученного на станции очистки городских сточных вод. 500 мл выходящего потока этих биореакторов концентрировали путем центрифугирования при 5000 об/мин в течении 10 мин. Затем три раза промывали свежей средой. Наконец, 5 мл концентрированного посевной культуры (всего 20 мл) добавляли в каждый реактор за исключением одного, контрольного, без микроорганизмов. В случае анаэробного ила добавляли 7 мл в каждый реактор за исключением одного, предназначенного для абиотического контроля. Смешанные культуры, состоящие из метаногенов, подвергали анализу 16S РНК. Помимо метаногенов (на основании общего анализа 16S РНК), присутствовали другие микроорганизмы, в том числе Halomonadaceae, Clostridiaceae 2, Idiomarinaceae, Peptostreptococcaceae, Eubacteriaceae, Rhodobacteraceae, Synergistaceae, ML635J-40 aquatic group, Spirochaetaceae, Erysipelotrichaceae, Ectothiorhodospiraceae и Thermoanaerobacterales Family XIV.
Спустя неделю после внесения посевного материала в католит добавляли 0,05 ммоль этантиола (7 и 13 день). В ходе эксперимента проводили анализ состава свободного пространства над продуктом на СО2, Н2, О2 и СН4 методом газовой хроматографии. Регулярно проверяли рН в каждом реакторе. Свинцовую индикаторную бумагу использовали в качестве индикатора присутствия свободного сульфида в любой из форм как конечного продукта восстановления.
Образование сульфида было замечено через 7 часов после первого добавления этантиола и 18 часов после второго добавления этантиола, что указывало на восстановление этантиола до сульфида.
Сравнительный эксперимент А
Повторили пример 1 за исключением того, что не добавляли метаногены. Преобразование этантиола не обнаружено.
Сравнительный эксперимент В
Повторили пример 1 в колбе без электродов в присутствии микроорганизмов. Преобразование этантиола не обнаружено.
Сравнительный эксперимент С
Повторили пример 1 с микроорганизмами в присутствии газовой смеси водорода и диоксида углерода. Преобразование этантиола не обнаружено.
Пример 2
Пример 1 повторяли в течении 30 дней, добавляя 0,1 мМ этантиола от 7 дня до 20 дня и увеличивая до 0,2 мА от 20 дня до 30 дня. На 33 день среду частично заменили с последующим снижением введения тиола. Образование сульфида фиксировали после каждого добавления этантиола, что указывало на восстановление этантиола до сульфида в течение длительного периода времени.
Пример 3
Повторили пример 2 за исключением того, что в католит вместо этантиола добавляли метантиол. После каждого добавления метантиола фиксировали образование сульфида, что указывало на восстановление метантиола до сульфида в течение длительного периода времени.
Пример 4
Повторили пример 2 за исключением того, что в католит вместо этантиола добавляли пропантиол. После каждого добавления пропантиола фиксировали образование сульфида, что указывало на восстановление пропантиола до сульфида в течение длительного периода времени.
Пример 5
Повторили пример 1 за исключением того, что в католит вместо этантиола добавляли диметилдисульфид (DMDS). После каждого добавления DMDS фиксировали образование сульфида, что указывало на восстановление DMDS до сульфида в течение длительного периода времени.
Claims (33)
1. Способ анаэробного биоэлектрохимического разложения органического соединения серы до бисульфида, включающий стадии, на которых:
а) засевают биоэлектрохимический элемент смешанной культурой микроорганизмов, полученной из анаэробно выращенной культуры, при этом смешанная культура содержит метаногены;
b) приводят микроорганизмы в контакт с органическим соединением серы;
с) дают возможность смешанной культуре микроорганизмов преобразовать органическое соединение серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода биоэлектрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях.
2. Способ по п. 1, в котором анаэробно выращенная культура получена из ила анаэробного биореактора, такого как анаэробный ферментер, реактор анаэробного сбраживания, реактор анаэробного восстановления или реактор анаэробного извлечения ресурсов.
3. Способ по п. 2, в котором анаэробный биореактор представляет собой реактор с анаэробным слоем осадка в восходящем потоке (upflow anaerobic sludge blanket, UASB).
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором анаэробно выращенная культура получена со станции очистки городских сточных вод.
5. Способ по любому из пп. 2-4, в котором в анаэробный биореактор подают обогащенный метанолом поток.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором органическое соединение серы представляет собой тиол или полиорганическое полисульфидное соединение.
7. Способ по п. 6, в котором тиол представляет собой этантиол или пропантиол.
8. Способ по п. 7, в котором тиол представляет собой этантиол, индивидуально или в смеси, содержащей другие соединения серы.
9. Способ по п. 8, в котором другие соединения серы включают пропантиол.
10. Способ по п. 6, в котором полиорганическое полисульфидное соединение представляет собой диметилдисульфид (DMDS).
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором токсичное соединение преобразуют в менее токсичное соединение.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором содержание органического соединения серы путем преобразования в биоэлектрохимической системе уменьшают до уровня менее 100 частей на миллион.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором преобразование в бисульфид происходит путем косвенного переноса электронов от катода биоэлектрохимического элемента к соединению серы.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором условиями процесса являются 30 градусов Цельсия, 0,8 М Na+ и рН в диапазоне от 8,5 до 10.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, который осуществляют при окислительно-восстановительном потенциале в диапазоне от 0 до -2000 мВ относительно стандартного электрода Ag/AgCl.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором помимо метаногенов смешанная культура дополнительно включает одно или несколько семейств микроорганизмов, выбранных из группы, состоящей из Halomonadaceae, Clostridiaceae 2, Idiomarinaceae, Peptostreptococcaceae, Eubacteriaceae, Rhodobacteraceae, Synergistaceae, ML635J-40 aquatic group, Spirochaetaceae, Erysipelotrichaceae, Ectothiorhodospiraceae и Thermoanaerobacterales Family XIV.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором микроорганизмы в смешанной культуре являются катодофильными.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии с) микроорганизмы присутствуют в водном растворе в форме планктонных клеток.
19. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором микроорганизмы присутствуют на поверхности катода в форме биопленки.
20. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором материал поверхности катода содержит углерод или металл, при этом углерод, необязательно, представляет собой графит.
21. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий стадию абсорбции, на которой органические соединения серы абсорбируют из исходной газовой смеси, содержащей соединения серы, обедненным соединениями серы водным раствором, получая, таким образом, газ, обедненный соединениями серы, и водную смесь, содержащую органическое соединение серы.
22. Способ по п. 21, в котором образующийся бисульфид удаляют из водной смеси путем десорбции, проводимой между водным раствором и газом, обедненным соединениями серы, с получением, тем самым, обедненного водного раствора.
23. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катод представляет собой газодиффузионный электрод, на который подают газ, содержащий соединения серы.
24. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором также бензол, толуол, этилбензол или ксилол преобразуют в метан путем прямого или косвенного переноса электронов от катода биоэлектрохимического элемента к бензолу, толуолу, этилбензолу или ксилолу.
25. Способ по любому из пп. 22-24, в котором обедненный водный раствор используют на стадии абсорбции в качестве водного раствора, обедненного соединениями серы.
26. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором образовавшийся бисульфид преобразуют в элементарную серу путем биологического окисления бисульфида.
27. Способ преобразования соединения серы в бисульфид путем прямого или косвенного переноса электронов от катода биоэлектрохимического элемента к соединению серы в анаэробных условиях и в присутствии метаногенов.
28. Способ по п. 24, в котором также присутствуют анаэробные или факультативные анаэробные бактерии.
29. Способ по любому из пп. 27, 28, в котором соединение серы представляет собой этантиол, индивидуально или в смеси, содержащей другие соединения серы.
30. Способ по п. 29, в котором другие соединения серы включают пропантиол.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18175559.6 | 2018-06-01 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020143894A RU2020143894A (ru) | 2022-07-11 |
RU2780483C2 true RU2780483C2 (ru) | 2022-09-26 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010270A1 (en) * | 1990-12-04 | 1992-06-25 | Paques B.V. | Process for the removal of sulphur compounds from gases |
RU2107664C1 (ru) * | 1991-04-04 | 1998-03-27 | Биостар Дивелопмент С.В. | Способ извлечения соединений серы из воды и способ обработки серосодержащего отходящего газа |
RU2144510C1 (ru) * | 1994-06-23 | 2000-01-20 | Недерландсе Органисати Вор Тугепаст Натюр-Ветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Анаэробное удаление соединений серы из сточных вод |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010270A1 (en) * | 1990-12-04 | 1992-06-25 | Paques B.V. | Process for the removal of sulphur compounds from gases |
RU2107664C1 (ru) * | 1991-04-04 | 1998-03-27 | Биостар Дивелопмент С.В. | Способ извлечения соединений серы из воды и способ обработки серосодержащего отходящего газа |
RU2144510C1 (ru) * | 1994-06-23 | 2000-01-20 | Недерландсе Органисати Вор Тугепаст Натюр-Ветенсхаппелейк Ондерзук Тно | Анаэробное удаление соединений серы из сточных вод |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FRANZISKA ENZMANN ET AL., "METHANOGENS: BIOCHEMICAL BACKGROUND AND BIOTECHNOLOGICAL APPLICATIONS", AMB EXPRESS, VOL. 8, N 1, 04.01.2018, FIG. 1C, PAGE 4 (COLUMN 2, PARAGRAPH 2), ABSTRACT, PAGE 6 (COLUMN 1, PARAGRAPH 1). JOSHUA T. ET. AL., "CHARACTERIZATION OF A METHANOGENIC COMMUNITY WITHIN AN ALGAL FED ANAEROBIC DIGESTER", ISRN MICROBIOLOGY, VOL. 2012, 01.01.2012, PAGES 1-12, FIGURE 1. Siegert, M., Yates, M. D., Call, D. F., Zhu, X., Spormann, A., & Logan, B. E. (2014). Comparison of Nonprecious Metal Cathode Materials for Methane Production by Electromethanogenesis. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2 (4), 910-917, page 915, column 2, paragraph 3. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
De Vrieze et al. | Interfacing anaerobic digestion with (bio) electrochemical systems: potentials and challenges | |
US20190112212A1 (en) | Bio-electrochemical system for treating wastewater | |
Vossoughi et al. | Performance of anaerobic baffled reactor treating synthetic wastewater influenced by decreasing COD/SO4 ratios | |
Wang et al. | Enhanced anaerobic biodegradability of real coal gasification wastewater with methanol addition | |
Mizuno et al. | Effects of sulfate concentration and sludge retention time on the interaction between methane production and sulfate reduction for butyrate | |
CN102745868B (zh) | 一种去除废水中碳氮硫的方法 | |
US11279619B2 (en) | Process to convert a sulphur compound | |
Hoa et al. | Lead removal through biological sulfate reduction process | |
Chen et al. | Enhanced performance of denitrifying sulfide removal process at high carbon to nitrogen ratios under micro-aerobic condition | |
Aryal et al. | Microbial electrochemical approaches of carbon dioxide utilization for biogas upgrading | |
US20230287462A1 (en) | A process to treat a carbon dioxide comprising gas | |
Derakhshesh et al. | Integrating electrocoagulation process with up-flow anaerobic sludge blanket for in-situ biomethanation and performance improvement | |
KR102126447B1 (ko) | 황화수소 제어 및 황 회수 장치 | |
RU2780483C2 (ru) | Способ преобразования соединения серы | |
Costa et al. | Biological treatment of organic sulfate-rich wastewaters | |
WO2023094503A1 (en) | A process to treat a carbon dioxide comprising gas | |
Tijani et al. | Enhancing methane production of palm oil mill effluent using two-stage domesticated shear-loop anaerobic contact stabilization system | |
Yangin-Gomec et al. | Coexistence of sulfate-reducing and methane-producing populations in upflow anaerobic sludge bed reactor treating lignocellulosic effluent with material balance | |
RU2020143894A (ru) | Способ преобразования соединения серы | |
Modestra et al. | Bioelectrochemical treatment of acid mine drainage: Microbiome synergy influences sulfidogenesis and acetogenesis | |
D'Silva et al. | An Overview on Established and Emerging Biogas Upgradation Systems for Improving Biomethane Quality | |
Nevatalo et al. | Hydrogenotrophic Sulfate Reduction in a Gas-Lift Bioreactor Operated at $9^{\circ} C$ | |
KR20240114573A (ko) | 간헐적 인가전위 제어를 통한 생물전기화학 시스템 기반 바이오가스 고질화 방법 | |
Elzinga et al. | Insight in ethanethiol degradation kinetics at biocathodes | |
NL2034744A (en) | A process to convert a mixture of carbon monoxide and hydrogen to methane |