A.f菌胞外聚合物表面性质随培养基质和时间的演变研究

论文摘要

A.f菌是当前微生物浸矿研究领域中的主要菌种,它在生物冶金、含重金属物质的工业废水处理、含砷硫化矿预处理以及煤炭脱硫等方面具有重大的工业应用价值。微生物与矿物之间的相互作用研究及浸矿机理是目前生物冶金研究的前沿领域,EPS与矿物表面化学、矿物电化学机制、微生物化学密切相关。在嗜酸氧化亚铁硫杆菌吸附到矿物颗粒表面的过程中,细菌表面的胞外聚合物起到了相当关键的作用。因此,研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌胞外聚合物的表面性质及其演变对于阐明微生物浸矿过程及其吸附机理有着十分重要的意义。本文通过在三种不同的培养体系下对A.f菌进行培养：实验A为9K培养基、实验B为不同初始铜离子浓度的9K培养基、实验C为无铁9K与1%黄铜矿培养基,并在不同的生长阶段进行样品收集,运用超声波-离心结合的方法提取细菌的胞外聚合物,并运用苯酚-硫酸法对其EPS中的多糖含量进行检测作为表征EPS含量的指标,然后分别采用分光光度计法、红外光谱法和原子吸收光谱法对EPS的含量、表面基团性质及其所吸附的铜铁离子含量进行了测定及研究,以此来反映A.f菌胞外聚合物的表面性质随培养基质和时间的演变。研究结果表明：（1）在不同的培养体系及生长阶段,细菌所分泌的EPS所含成分的表面基团性质并无本质差别,而是其成分含量会出现相应的变化。细菌是通过分泌产生更多的EPS含量的方式而不是改变EPS的基团本质成分来抵抗不利因素的影响并适应生长环境的。（2）细菌所分泌产生的EPS的含量均是随着培养时期的进行先是快速增长然后缓慢减少,最后趋于一个较高的稳定值,对比三个实验体系中细菌所产生的EPS含量大小为：实验B>实验C>实验A。随着培养体系中初始Cu2+浓度的增大,EPS的含量也会相应增多,Cu2+能够促使细菌生成更多含量的EPS,并且,当初始Cu2+浓度超出细菌的耐受范围时,EPS的增量尤为显著。（3）在三种培养体系中,细菌EPS所吸附铁离子含量的大小顺序为：TFe含量实验C>实验B>实验A,吸附的铜离子含量实验C>实验B>实验A。同时,EPS对铁离子的吸附量总是要远大于其对铜离子的吸附量的。（4）在浸出黄铜矿的过程中,随着初始Cu2+浓度的增大细菌会产生更多的EPS含量,并由于吸附了黄钾铁矾形成了一层阻碍离子扩散的物质,不可避免地严重抑制了细菌对黄铜矿的浸出效果,这也是黄铜矿纯化现象的本质原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 常见的浸矿微生物及特性
• 1.3 微生物浸矿过程的基本原理研究
• 1.3.1 直接作用
• 1.3.2 间接作用
• 1.3.3 联合作用
• 1.3.4 EPS介导的浸矿微生物的接触浸出机制
• 1.4 微生物浸矿过程的影响因素研究
• 1.4.1 微生物的自身因素
• 1.4.2 矿物的因素
• 1.4.3 浸出体系中各种金属离子的影响因素
• 1.4.4 其它环境条件因素
• 1.5 微生物浸矿过程中胞外聚合物的作用
• 1.5.1 胞外聚合物的成分及特性简介
• 1.5.2 胞外聚合物在生物吸附过程中的作用
• 1.5.3 胞外聚合物的吸附浸出作用原理
• 1.6 微生物浸矿的工业化技术
• 1.6.1 堆浸法
• 1.6.2 槽浸法
• 1.6.3 搅拌浸出法
• 1.6.4 原位浸出法
• 1.7 论文的研究目的及意义
• 1.8 论文的主要研究内容
• 1.9 论文课题所受资助
• 第二章 9K培养条件下A.F菌在不同生长阶段的表面性质的演变
• 2.1 概述
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 菌种
• 2.2.2 矿物样品来源及成分分析
• 2.2.3 培养基组分
• 2.3 实验仪器
• 2.4 EPS提取方法的比较和选择
• 2.5 EPS含量的测定原理及方法选择
• 2.6 实验方法
• 2.6.1 A.f菌的培养及生长曲线的测定
• 2.6.2 收集不同生长阶段的细菌
• 2.6.3 红外光谱的测定
• 2.6.4 EPS的提取
• 2.6.5 EPS含量的测定
• 2.6.6 EPS对铜铁离子吸附含量的测定
• 2.6.7 分析方法
• 2.7 9K培养条件下A.F菌的生长情况及生长阶段分析
• 2.8 9K培养条件下A.F菌在不同生长时期的表面基团性质分析
• 2.8.1 红外光谱的分区
• 2.8.2 红外光谱对表面基团性质的分析
• 2.9 9K培养条件下A.F菌在不同生长阶段所产生的EPS含量及其对铁离子的吸附能力的演变
• 2.9.1 影响EPS含量的因素
• 2.9.2 EPS含量及其吸附的铁离子含量演变分析
• 2.10 本章小结
• 第三章 9K不同铜离子浓度的培养条件下A.F菌表面性质的演变
• 3.1 概述
• 3.2 实验材料及仪器
• 3.3 实验方法
• 3.4 9K不同铜离子浓度培养条件下A.F菌的生长情况及生长阶段分析
• 3.5 9K不同铜离子浓度培养条件下A.F菌在稳定期的表面基团性质、EPS含量及其对铜铁离子的吸附能力演变分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 在黄铜矿培养体系下A.F菌在不同生长阶段的表面性质的演变
• 4.1 概述
• 4.2 实验材料及仪器
• 4.3 实验方法
• 4.4 黄铜矿培养条件下A.F菌的生长情况及生长阶段分析
• 4.5 黄铜矿培养条件下的A.F菌在不同生长阶段所产生的EPS含量及其对铜铁离子的吸附能力的演变
• 4.6 A.F菌在不同生长培养体系下所产生的EPS含量及其对铜铁离子的吸附能力的比较研究
• 4.6.1 三种体系下A.f菌所产生的EPS含量比较
• 4.6.2 三种体系下A.f菌EPS所吸附的铜铁离子含量比较
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间研究成果