氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌对铊矿尾矿浸出实验研究

分别利用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简称T.f菌)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans,简称T.t菌)及以上两种混合菌对铊矿尾矿进行浸矿实验。实验结果表明:随着浸出时间的增加,各实验组p H不断降低,EC不断升高,Fe2+浓度先降后升;重金属As的浸出效果为:T.f菌混合菌T.t菌空白,Cu的浸出效果为:T.t菌T.f菌混合菌空白,Tl的浸出效果为:混合菌T.t菌T.f菌空白,Zn的浸出效果为:混合菌T.f菌T.t菌空白;单菌和混合菌实验组对重金属的浸出能力依次为:CuAsZnCrTlCd。表明T.f菌和T.t菌的存在将会促进铊尾矿中重金属的溶出,从而将加剧矿区环境污染。     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响

以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌为受体材料,通过分析培养过程中培养液pH、Fe2+氧化率和总铁(TFe)沉淀率研究不同浓度As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响。结果表明:As(Ⅲ)胁迫显著降低反应体系的pH降幅、Fe2+氧化速率和TFe沉淀率;低浓度As(Ⅴ)的加入对反应体系的pH降幅、Fe2+氧化速率和TFe沉淀率没有明显影响;随着初始浓度的增大,pH降幅、Fe2+氧化速率和TFe沉淀率也逐渐降低。As(Ⅲ)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响较As(V)更明显。同一胁迫水平下,该菌对As(Ⅲ)的响应更强烈。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌处理线路板行业污泥的无害化

研究了一株用于浸出线路板中Cu的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans简称:A.f菌)在高固液比下无害化处理线路板污泥的影响.实验以A.f菌为原始菌种,通过周期性的驯化培养,在不同的浸出条件下探究了生物浸出时间、培养基pH值、菌种驯化周期、固液比和硫酸亚铁浓度等因素对A.f菌浸出线路板行业污泥中有价金属的影响.结果表明:当固液比高于1:20时,溶液中高浓度的重金属对微生物浸出有抑制作用,但通过连续的驯化培养可以提高菌种的耐受性,在FeSO4·7H2O投加量为60g/L、9k培养基初始pH为0.5、浸出时间为6d、固液比为1:10的条件下, Cu、Ni和Zn的浸出率可达:78%、53%和74%.     

两种硫杆菌对河涌底泥重金属的生物沥滤

自矿山酸性废水中分离纯化得到氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans , T.f)与氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans, T.t),利用这2 种硫杆菌对广州郭村河涌底泥中Cd、Cr、Pb、Ni、Cu 和Zn 6 种重金属进行序批式生物沥滤试验.结果表明,T.f 菌对重金属的浸出能力高于T.t 菌.对Cd、Cr、Ni、Cu 和Zn 的浸出率T.f 菌最高可达60%、45%、70%、90%和75%,T.t 菌则分别为45%、34%、50%、65%和55%.二者对Pb 的去除率相当,均在25%左右.向T.f 菌分别提供S 粉与Fe²⁺,2 种底物对Cd、Ni、Cu 和Zn 的浸出效果无明显影响,而对Cr和Pb 的浸出,投加S 粉的浸出效果更好.同时向T.f 菌投加S 粉与Fe²⁺ 2 种底物,其浸出效果反而下降.可能是T.f 菌代谢生成的SO₄^2-与Fe³⁺易生成黄铁矾等沉淀物质,与溶出的重金属发生共沉淀,从而降低其浸出效果.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿的生物氧化研究

针对矿区硫化矿氧化产生的酸性矿山废水(AMD)对生态环境造成严重影响的问题,以矿区常见的黄铜矿(CuFeS2)为研究对象,采用已筛选的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌)为实验菌株,探讨在A.f菌作用下黄铜矿的氧化过程。实验结果表明,A.f菌可显著促进黄铜矿的氧化,第18天有菌体系中的铜离子浓度是无菌体系中的5倍;同时细菌可促进溶液中Fe2+氧化为Fe3+,使氧化还原电位升高,从而对黄铜矿保持较高的氧化速率,并导致体系的pH值降低;还发现黄铜矿的氧化过程中可形成中间产物方黄铜矿(CuFe2S3),而细菌氧化还可产生硫磷化钴(CoPS),中间产物的形成并没有明显延缓黄铜矿的氧化速率;生物氧化可造成矿样表面侵蚀多坑,可能是细菌对黄铜矿的直接氧化作用造成的。由于黄铜矿的生物氧化明显控制其氧化进程,抑制黄铜矿的生物氧化对酸性矿山废水的源头治理具有十分重要的意义。     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响

以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌为受体材料,通过分析培养过程中培养液pH、Fe²⁺氧化率和总铁(TFe)沉淀率研究不同浓度As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响。结果表明:As(Ⅲ)胁迫显著降低反应体系的pH降幅、Fe²⁺氧化速率和TFe沉淀率;低浓度As(Ⅴ)的加入对反应体系的pH降幅、Fe²⁺氧化速率和TFe沉淀率没有明显影响;随着初始浓度的增大,pH降幅、Fe²⁺氧化速率和TFe沉淀率也逐渐降低。As(Ⅲ)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响较As(V)更明显。同一胁迫水平下,该菌对As(Ⅲ)的响应更强烈。     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出铅锌硫化矿尾矿及浸出过程中重金属形态分析研究

研究嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)对铅锌硫化矿尾矿重金属离子的生物浸出和重金属形态变化有助于了解生物浸出作用的过程变化.通过考察生物浸出体系中不同的矿浆浓度对pH值和浸出尾矿重金属的影响,探究生物浸出过程的重金属形态变化情况.结果表明,生物浸出作用对pH值和尾矿重金属的浸出影响巨大,随着矿浆浓度的增加,pH值下降速率呈现先升高后降低、重金属浸出率也呈现先增加后降低的趋势,最佳的生物浸出矿浆浓度为50 g·L~(-1),Fe和Zn的最佳浸出率分别为85.45%和97.85%.重金属形态分析表明,生物浸出作用对尾矿重金属形态变化产生巨大的影响,随着浸出时间的延长,重金属形态逐渐改变,首先易迁移的重金属被生物浸出,然后稳定的重金属也逐渐被生物浸出.     

氧化亚铁硫杆菌的分离及生长特性研究

从酸性矿坑水中分离得到3株细菌S1、S2和S3,经16S rRNA序列分析,S3为氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)。对S3菌,选取初始Fe2+浓度和初始pH值为影响因子,设计正交试验,通过测定培养过程中pH值、氧化还原电位Eh、Fe2+浓度和总Fe浓度的变化,并计算Fe2+氧化速率,研究初始Fe2+浓度和初始pH值对细菌生长的影响。     

物理诱变处理氧化亚铁硫杆菌的育种研究

以氧化亚铁硫杆菌作为出发菌,采用物理诱变进行处理。研究结果表明,经过微波和超声波诱变均能加快氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+和转化SO32-的速度。尤其是经过90 s微波处理的氧化亚铁硫杆菌进入对数期的时间比未经诱变前缩短12 h,48 h时Fe2+的氧化率达到99%,4小时后SO32-基本全部转化为SO42-。     

Penetration analysis of elements and bioleaching treatment of spent refractory for recycling

Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC23270 and Acidithiobacillus thiooxidans TM-32 were used for bioleaching of spent refractories of aluminium and copper melting furnaces for their recycling.Firstly,penetration of elements into aluminium melting furnace refractory was investigated and it was found that up to 7 cm from surface was contaminated.Comparison on leaching efficiency by the strains ATCC23270 and TM-32 found that the strain ATCC23270 could treat larger amount of the refractories than the strain TM-32 could do.In the experiment of bioleaching of spent refractory aluminium melting furnace by the strain ATCC23270,high leaching efficiency were obtained on Al,Si,and Ca,and extremely low leaching performance was,however,shown on the rest of elements i.e.,Na,Mn,and Zn.Under the strain TM-32 use,relatively high leaching performance was recognized on Al,Si,Ca,Na,Mn,and Zn.In the experiment of bioleaching for spent refractory copper melting furnace,almost the same leaching trends were shown on Cu,Zn,Al,and Si under the strains ACTT23270 and TM-32 uses.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对龙门挂架表面铜的浸出效果

龙门挂架(下称挂架)是线路板生产过程必用的固定支架,生产线路板时挂架表面会附着大量铜,使得挂架需经酸法处理后才能回用,造成大量废液和恶劣的工作环境. 为此,采用环境友好的微生物技术回收挂架表面的Cu,分析了A.f菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,嗜酸氧化亚铁硫杆菌)脱除挂架表面Cu的效果及9K培养基不同配比(以w计,分别为100%、50%、25%)的影响,并初步解析其浸出过程. 结果表明:①添加100%的9K培养基时,A.f菌浸出挂架及其配件的溶液中ρ(Cu2+)均最高,分别达2.31和1.06 g/L,挂架及其配件表面Cu均已脱除. ②结合浸出液中ρ(Cu2+)、ρ(Fe2+)和pH随时间的变化及三者之间的相互影响关系可知,浸铜过程为A.f菌先将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+再将挂架表面的Cu氧化为Cu2+. ③利用一级动力学和二级动力学模型,对3种配比培养基下配件浸出液中的ρ(Cu2+)进行曲线拟合,二级动力学模型的R2(相关系数)分别为0.888 4、0.900 8、0.844 4,均高于一级动力学的R2,表明二级动力学模型更适用于Cu的浸取行为. 该生物浸出方法有望在线路板行业中进行应用.      

嗜酸硫杆菌双组分信号转导系统多样性分析

为探索嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus)对极端矿山环境条件感知和反应分子机制的差异,利用生物信息学方法鉴定和分析了两株嗜酸氧化亚铁硫杆菌、一株喜温嗜酸硫杆菌和一株耐冷嗜酸硫杆菌的双组分信号转导系统(TCS)结构多样性特征.结果表明,4株嗜酸硫杆菌拥有27~38个TCS蛋白,聚类分析显示有16组配对的TCS族、4组孤儿组氨酸蛋白激酶(HK)和9组孤儿反应调节蛋白(RR),与其进化分支有较好的相关性;其中9个配对和5个不配对的TCS 蛋白族为嗜酸硫杆菌菌株所共有,其余特有TCS均在一个或几个菌株中缺失.嗜酸硫杆菌菌株共有的TCS功能涉及氮素固定及代谢调节、柠檬酸/苹果酸代谢调节等,特有TCS功能涉及如趋化性调控、重金属响应、铜抗性调控等,这可能有助于菌株在极端矿山环境中生存.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌脱除废手机PCB表面元器件的方法研究

通过微生物法实现废手机PCB基板与其表面元器件分离,并探究最佳的工艺条件.采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,以下简称A.f菌）脱除废手机PCB表面元器件,研究结果表明,经接种处理,浸出3d后,PCB表面元器件有少量脱除;浸出5d后,PCB表面元器件大部分可被脱除,仍有个体较大的元器件未被脱除;浸出7d后,PCB表面元器件被完全脱除;未接种对照组中PCB表面元器件未发生脱除.通过ICP-OES测得A.f菌作用7d的浸出液中含有大量的金属离子,而这些金属离子是构成元器件与PCB衔接处焊脚的主要组成成分,其中Ni、Zn、Al通过A.f菌作用后以离子形态进入浸出液中,焊脚中的单质Sn通过A.f菌作用后转化为离子态进入浸出液中,在浸出液中又迅速形成含锡沉淀物,在浸出第1d浸出液中Sn离子含量急速下降.通过设置不同浸出条件的单因素实验,结果表明：当培养基初始pH值为1.0,固液比为3：50,接种量为15%,温度为30℃,转速为125r/min时,A.f菌脱除手机PCB表面元器件效果最佳.浸出7d后,PCB表面元器件可被完全脱除.     

黄铁矿与硫粉配合提高污泥重金属的淋滤效果

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了黄铁矿与硫粉2种底物配合使用对污泥中重金属生物淋滤效果的影响.结果表明,2种底物配合可加速污泥中重金属(Zn, Cu)的浸出,显著提高其去除率.经过18d的生物淋滤,在2种底物配合并接种的处理中,Zn和Cu的去除率分别可达89.2%,56.5%;而在单独加黄铁矿并接种的处理中两者的去除率分别为12.0%, 0.9%;单独添加硫粉并接种处理中分别为85.2%,37.6%,进一步验证了生物淋滤技术去除污泥中重金属的可行性.     

溴代阻燃剂对氧化亚铁硫杆菌浸提废旧电脑主板覆层铜的影响

以破碎至10~20目(0.84~2.00 mm)的废旧电脑主板颗粒为试验材料,分为未处理(未去除溴代阻燃剂的主板颗粒)、处理(去除30%溴代阻燃剂的主板颗粒)、加萃取物(处理主板颗粒和萃取物)、对照4组. 以CCl₄作为萃取剂,采用固液萃取技术,分析了在微生物作用下不同处理组中ρ(Cu2+)、ρ(Fe3+)、E_h(氧化还原电位)和pH的变化,以考察溴代阻燃剂对氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)浸Cu率的影响. 结果表明:随着浸提时间的增加,氧化亚铁硫杆菌对未处理、处理和加萃取物3组的浸Cu率不同,其中处理组最好,加萃取物组最差. 浸提过程中,ρ(Fe3+)、E_h和pH与微生物活性、浸Cu率显著相关,表现为微生物活性越好,ρ(Cu2+)和pH越大,ρ(Fe3+)和E_h越小. 浸提24和168 h,处理组的浸Cu率比未处理组分别提高了14.11%和17.37%; 而加萃取物组的浸Cu率比未处理组分别降低了27.69%和21.67%. 表明废旧电脑主板中的溴代阻燃剂是影响微生物浸Cu率的重要因素之一. 为进一步提高浸Cu率,必须考虑溴代阻燃剂对微生物生长的影响.      

含铜尖晶石催化剂在苯酚催化湿式氧化降解中铜溶出的研究

利用溶胶-凝胶法制备了Cu0.10Zn0.90Al1.90Fe0.10O4尖晶石结构催化剂,并用于苯酚的催化湿式氧化降解反应,考察了催化剂在H2-TPR实验中的氧化-还原性能,苯酚作为还原剂、反应温度和苯酚,催化剂质量比对铜离子溶出量的影响.结果表明,在较低反应温度或较高苯酚/催化剂质量比的情况下,被还原的催化剂活性组分不易被再氧化是导致铜离子大量溶出的主要因素.当反应温度较高和苯酚/催化剂质量比较低时,铜离子溶出量显著减少.在190℃、苯酚浓度为4.29 g·L-1、催化剂用量为25 g·L-1的条件下反应2 h,铜离子溶出量仅为0.96 mg·L-1.     

嗜酸性细菌对废旧线路板浸出的吸附行为及动力学

探究嗜酸性细菌对废旧线路板浸出的吸附行为及其动力学模型是生物浸出机制研究的重要基础.本研究通过考察接种不同浓度氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)浸出线路板中铜的吸附行为,探索了菌体在线路板粉末表面的吸附过程,分析了其吸附行为的动力学特性.结果表明,A.ferrooxidans在线路板粉末表面的吸附均于5 h内达到平衡.随着初始菌浓度的增大,吸附速率和吸附的微生物量也随之增大.初始菌体浓度为2.4×105、2.4×107和2.4×109cells·m L-1时对应的最大吸附量分别为1.8701、2.3552和2.9833 mg·g-1,吸附的微生物量占总生物量的比例分别为43.75%、53.97%和55.94%,铜的浸出率分别达到71.20%、88.33%和95.05%.进一步的非线性拟合结果显示,一级动力学模型适用于A.ferrooxidans与线路板粉末的吸附行为,模型拟合度(R2)分别达到0.9321、0.9134和0.9193.     

苯酚降解菌的筛选及其降解性能研究

苯酚是造纸、塑料、农药、医药合成等行业生产的原料或中间体。随着经济的发展,未经处理的含酚废水对人类的生存环境已经造成了严重的威胁。利用微生物降解的方法处理含酚废水是一种经济有效且无二次污染的方法。论文通过从被苯酚废水污染的污泥和污水中进行筛选细菌,得到11株耐受菌和降酚菌,在以苯酚为单碳源的培养上筛选降酚菌,通过药物培养得到7株高效降解酚菌。选择8号菌为研究菌种,进一步测定苯酚降解的影响因素。考察了温度、pH值、苯酚初始浓度、接种量对苯酚降解的影响。得出该菌的最适温度为30℃,最适降酚pH为8.0～9．0,最适初始苯酚浓度为200—240mg/L,最适接菌量为10％～15％。通过对8号菌降解苯酚的应用价值进行研究,得出8号菌的苯酚降解率可达到90．01％,耐酚浓度可达1．6g/L。