三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究

三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究
氧化亚铁硫杆菌能浸出金属硫化矿,其它一些微生物也具有与矿物作用的能力,报道产胞外多糖的硅酸盐细菌胶质芽孢杆菌可以溶解铝硅酸盐矿物,产有机酸的黑曲霉真菌可以浸出氧化矿中的金属元素。作者在本研究中采用不同的方法分离筛选了以上三种类型的生物冶金微生物,并对它们的培养条件、浸矿生理及其与矿物作用效果进行了研究。
    首先富集筛选了江西德兴铜矿、城门山铜矿、广东大宝山铜矿等六处矿坑水中的氧化亚铁硫杆菌,获得6个富集菌株。通过研究6个菌株的Fe<sup>2+</sup>和S<sup>0</sup>氧化能力,发现不同菌株的氧化活性存在差异,但发现Fe<sup>2+</sup>氧化活性高的菌株S<sup>0</sup>氧化活性也高。
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同时发现S<sup>0</sup>培养基中的细菌浓度比Fe<sup>2+</sup>培养基中细菌浓度高。使用DBS菌株浸出低品位含铁闪锌矿,浸出30d,金属锌的浸出率达到100%;浸出含铁闪锌矿精矿石,浸出率也可达到50%,说明该菌株具有良好的浸矿效果。绿隔热玻璃
    研究了氧化亚铁硫杆菌耐干燥、耐高温的抗逆性生理特性。发现该细菌具有较强的耐干燥能力,但不耐高温,55℃下细菌完全丧失氧化能力。
同时研究了多种因素对氧化亚铁硫杆菌生长活性的影响,发现在Fe<sup>2+</sup>氧化体系中添加0.25%固体物浓度的硫化矿物时,细菌的Fe<sup>2+</sup>氧化速度会降低,细菌生长停滞期延长,浸出液中细菌浓度减少。当矿浆浓度增大时,由于矿物颗粒的运动及液体流动对菌体的机械损伤加剧,会使细菌的氧化活性进一步下降。
在9K培养基中舔加1%的S<sup>0</sup>时,细菌的Fe<sup>2+</sup>氧化活性也会受到抑制。研究显示氧化亚铁硫杆菌具有耐受较高浓度金属离子的能力,但过高的金属离子浓度以及低浓度的有机物如细菌残体、葡萄糖、蛋白胨等会抑制细菌的氧化活性,当p[Zn<sup>2+</sup>]>50 g/L,ρ[Cu<sup>2+</sup>]>15g/L,ρ[Mg<sup>2+</sup>]>15 g/L时,细菌的Fe<sup>2+</sup>氧化活性会显著降低。
    本研究采用茚三酮比法测定了浸矿过程中矿样表面吸附的细菌数量。首先研究了吸附细菌生物量的测定条件,发现细菌裂解液与茚三酮显剂的反应产物在562 nm波长下有特征吸收峰,该吸光值的大小可代表细菌生物量的多少。
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研究发现在含铁闪锌矿摇瓶浸出20 d的过程中,矿粒表面的细菌吸附量由少到多,后期有50%~80%的细菌吸附在矿粒表面。同时发现矿样粒径越小,比表面积越大,可供吸附的
位点越多,细菌吸附量就越大。
led灯控制器通过柱浸体系中细菌的空间分布情况研究,发现浸出20d,在浸矿柱的不同部位细菌分布有差异,上层矿样吸附的细菌量多,下层矿样吸附的细菌量少。对细菌在矿物表面的吸附过程及吸附机理进行了分析与探讨,认为矿物表面细菌生物膜的形成有利于矿物的生物氧化,原因是生物膜中的细菌浓度要比浸出液中高许多倍,在这种高细菌浓度的微环境中,FeZ十和S0的氧化速度将大大加快。
感温元件    研究发现,浸矿体系中细菌浓度过低是造成生物氧化速度慢的主要原因之一。为了提高细菌的F扩十氧化速度,采用活性炭吸附固定细菌,进行了小型生物反应器的研究。
反应器中Fe2+的氧化速度可达到9.38叭.h,是液体培养基中Fe扮氧化速度的20倍。研究发现反应器中Fe2+氧化速度的提高主要是由于活性炭表面细菌浓度高,每克活性炭表面吸附的细菌数量高达 4.69又10“个。
因此认为活性炭可做为Fe2+生物反应器中的细菌载体材料。    除氧化亚铁硫杆菌,本论文还首次进行了硅酸盐细菌和产酸黑曲霉这两种生物冶金微生物的研究。
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    根据硅酸盐细菌胶质芽抱杆菌具有生物固氮及分解铝硅酸盐矿物的特性,采用铝硅酸盐矿物无氮培养基从土样、铝土矿样等多个材料中筛选到5个菌株。对其中生长速度最快、产胞外多糖最多的GsY‘5“菌株进行了培养条件研究,发现该菌株在添加有高岭土、伊利石、叶蜡石、石英等铝硅酸盐矿物的培养基中生长良好。
通过正交实验,发现该菌株在250 n1L锥形瓶中振荡培养的最适条件为pH 7.0、温度30℃、转速200 r/min、装液量100毗。使用GsY一5#菌株浸出由一水硬铝石分别与高岭石、伊利石、叶蜡石、石英配成的人工混合铝土矿中的5102,矿浆浓度为5%,30℃下培养7d。
结果表明一水硬铝石分别与高岭石、伊利石、叶蜡石、石英配成的人工混合铝土矿的AjS可由作用前的6.74、6.03、5.09、2.92分别提高到8.45、8.55、6.79、13.54。铝土矿原矿石的刀S也从4.58提高到5.88。
还发现硅酸盐细菌能从伊利石中释放出K+。结果表明硅酸盐细菌具有一定的脱硅、释钾能力。
但发现硅酸盐细菌在培养及与矿物作用过程中很少产酸,认为产酸不是该细菌脱硅的主要原因,胞外多糖对脱硅起主要作用。    最后进行了产酸真菌黑曲霉菌株的筛选及浸矿效果研究。
发现筛选到的Asp一1“菌株具有较强的产酸能力,在查氏培养基中发酵培养7d,发酵液的pH值能从6.5下降到2.0。用硫酸将恕p一1弃菌株发酵液酸化到pH 0.5,在90℃下浸出铝土矿中的杂质铁,浸出6h,铝土矿中FeZO3含量能从浸出前的6.36%下降到0.88%;采用同样方法浸出在650℃下处理4h的高岭土,可以浸出高岭土中69.59%的金属铝;使用Asp一1#培养液浸出氧化锌矿,浸出7d,锌的浸出率也可达到21 .9%。
研究结果表明黑曲霉Asp一1“菌株具有良好的浸矿效果。

本文发布于:2024-09-20 22:24:26,感谢您对本站的认可!

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