胞外多聚物对A.f菌在黄铜矿与黄铁矿表面吸附影响的研究

论文摘要

微生物-矿物界面的相互作用研究是当今生物浸出机制研究的前沿领域之一,细菌与矿物的界面作用涉及到了生物化学、表面化学和电化学过程,细菌被自身所产生的胞外多聚物（EPS）所包裹,而EPS又介导了细菌与黄铜矿、黄铁矿等硫化矿物能源的接触,生物膜的形成在细菌—矿物的界面作用中起着十分重要的作用。研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）在矿物表面生长时产生的胞外多聚物（EPS）对生物浸出的影响,对于理解浸矿微生物-矿物界面的作用机制具有非常大的理论意义。现在,大家普遍接受的是"EPS接触浸出机制”。近年来,有关浸矿微生物EPS接触浸矿机制研究基本上集中在黄铁矿上,而有关浸矿细菌胞外多聚物（EPS）在矿物浸出的过程中的具体作用还不确定,对黄铜矿的研究还停留在观察阶段；铁离子在细菌浸矿中具有重要作用,但铁离子在EPS环境中的作用及其影响的研究却很少有文献报道。本文运用超声波结合离心的方法提取A.ferrooxidans的胞外多聚物（EPS）,并尝试性的用2-酮基-3-脱氧辛酸（KDO）作为表征EPS含量的指标,采用分光光度法对该提取方法进行了评估。此外通过一系列的对比性的实验研究了EPS对A.ferrooxidans在黄铜矿与黄铁矿表面吸附的影响。未处理的A.ferrooxidans与经处理脱去EPS层的A.ferrooxidans分别与EPS悬液、Fe2+和Fe3+重新混合。在两小时的反应过程中,实时检测混合液中游离的细菌的含量。结果表明细菌表面EPS的存在是其吸附于黄铁矿和黄铜矿表面的一个重要因素。当缺失EPS层时,A.ferrooxidans吸附于矿物表面的能力有所下降,但当向重新加入EPS混合液时这种能力能大部分恢复,这种恢复程度在黄铁矿中较黄铜矿中更加明显。当EPS和Fe3+加入时其细菌吸附于黄铜矿表面的程度有所升高,而加入Fe2+时吸附程度明显降低,这个结果表明静电的相互作用也许是细菌最初吸附于矿物表面的一个主要原因,并且这也许是细菌生产EPS的一种驱动力以使细菌吸附于硫化铜矿物后重新获得其吸附能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物冶金的发展
• 1.3 浸矿菌的类型
• 1.4 微生物浸矿工艺
• 1.4.1 堆浸法
• 1.4.2 槽浸法
• 1.4.3 地浸法
• 1.4.4 搅拌浸出法
• 1.5 生物浸出过程的机理
• 1.5.1 直接作用
• 1.5.2 间接作用
• 1.5.3 联合作用
• 1.6 生物浸出的影响因素
• 1.6.1 微生物性质
• 1.6.2 矿石性质
• 1.6.3 环境条件
• 1.7 胞外多聚物在细菌浸出中的作用
• 1.7.1 A.ferrooxidans菌中EPS的组成及特性
• 1.7.2 EPS接触浸矿机制
• 1.8 课题的研究目的与主要研究内容
• 1.8.1 研究目的和意义
• 1.8.2 研究主要内容
• 1.8.3 论文课题受资助情况
• 第二章 A.ferrooxidans菌EPS提取方法的比较与评估
• 2.1 胞外多聚物提取方法概述
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 菌种
• 2.2.2 矿样
• 2.2.3 实验试剂
• 2.2.4 实验仪器设备
• 2.3 实验原理
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 A.ferrooxidans扩大培养及生长曲线的测定
• 2.4.2 A.ferrooxidans菌富集
• 2.4.3 超声破碎及EPS提取
• 2.4.4 KDO含量测定
• 2.5 分析方法
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 溶液细菌浓度变化与分析
• 2.6.2 超声波-离心法提取EPS的评估
• 2.7 本章小结
• 第三章 EPS对A.ferrooxidans在黄铜矿表面吸附的影响
• 3.1 概述
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 黄铜矿样品
• 3.2.2 浸出溶液
• 3.2.3 菌种
• 3.2.4 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 A.ferrooxidans的扩大培养
• 3.3.2 EPS提取
• 3.3.3 吸附实验
• 3.4 分析方法
• 3.5 结果与讨论
• 3.6 本章小结
• 第四章 EPS对A.ferrooxidans在黄铁矿表面吸附的影响
• 4.1 概述
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 黄铁矿样品
• 4.2.2 浸出溶液
• 4.2.3 菌种
• 4.2.4 实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 EPS提取
• 4.3.2 吸附实验
• 4.4 分析方法
• 4.5 结果与讨论
• 4.6 本章小结
• 2+和Fe³⁺对A.ferrooxidans菌吸附程度的影响'>第五章 Fe²⁺和Fe³⁺对A.ferrooxidans菌吸附程度的影响
• 5.1 概述
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 黄铜矿样品
• 5.2.2 浸出溶液
• 5.2.3 菌种
• 5.2.4 实验仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 EPS提取
• 5.3.2 吸附实验
• 5.4 分析方法
• 5.5 结果与讨论
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间研究成果