硫杆菌浸出废旧MH/Ni电池中重金属研究

生物淋滤法具有对环境友好、反应温和、运行成本低等优点,近年来主要用于回收难浸提矿石中有用金属及城市污泥有毒重金属脱除。应用氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌对废旧MH/Ni电池电极材料中重金属进行了生物淋滤处理可行性及工艺技术研究,考查了初始pH值、电极材料投加量、温度及底物单质硫添加量对金属Ni、Co浸出率的影响。试验结果表明:硫杆菌可以浸出电极材料中的重金属Ni和Co,初始pH值及温度对生物淋滤过程金属Ni、Co浸出率影响显著。在初始pH值1.0、电极材料质量分数为1.0%、温度30℃、底物单质硫质量浓度为4.0g·L-1条件下,经过20d生物淋滤,废旧MH/Ni电池中金属Ni和Co浸出率分别为95.7%和72.4%。     

小分子有机物对自养型氧化硫硫杆菌与异养型胶红酵母菌共培养的影响

在污泥生物淋滤过程中起主要作用的微生物是嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans),污泥中大量的可溶性小分子有机物对氧化硫硫杆菌的生长有抑制作用,而异养型胶红酵母菌(Rhodotorula mucilaginosa)对这些小分子有机物具有吸收和降解作用。通过研究小分子有机物对自养型氧化硫硫杆菌与异养型胶红酵母共培养的影响,探寻能加快生物淋滤进程,缩短生物淋滤周期的方法。采用复合菌体系(氧化硫硫杆菌和胶红酵母菌)和单菌体系(氧化硫硫杆菌)的比较实验,探讨了乙酸、丙酸、柠檬酸、草酸和腐殖酸5种小分子有机物对自养型氧化硫硫杆菌和异养型胶红酵母菌共培养的影响。结果表明:乙酸、丙酸、柠檬酸、草酸和腐殖酸5种小分子有机物对氧化硫硫杆菌的生长及氧化产酸能力均有一定的抑制作用,其抑制作用大小顺序为乙酸丙酸腐殖酸草酸柠檬酸,但实验后期抑制作用都有所消减;在实验前期复合菌体系的氧化硫硫杆菌氧化产酸能力均好于单菌体系,而在实验后期,复合菌体系与单菌体系变化差距逐渐缩小;有机物的分子量越小,对氧化硫硫杆菌的影响越大,胶红酵母菌消除有机物对氧化硫硫杆菌的抑制作用越明显。因此,胶红酵母菌与氧化硫硫杆菌的共培养在一定程度上能有效加快生物淋滤进程,缩短淋滤周期,提高淋滤效率,在污泥生物淋滤技术中有着良好的应用前景。     

一株踝节霉菌的培养特性及其在污泥生物淋滤中的应用

于实验室嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)淋滤处理城市污泥酸性废液中分离出一株踝节霉菌ZJ-1,并对其进行了摇瓶液体培养特性研究.单因素试验结果表明:该菌株的最适碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母膏,最适温度为28℃,最适转速为140 r/min,最适初始pH值为5.0.正交试验优化得到碳、氮源的最优水平分别为葡萄糖70 g/L,酵母膏15 g/L.采用HPLC对该菌株PDA培养液中的有机酸进行了分析,发现其中含有丙酮酸.初始PDA培养液中丙酮酸含量为0.039 g/L,接菌培养d 5.5时其含量达0.106 g/L.为探讨踝节霉菌ZJ-1对嗜酸氧化亚铁硫杆菌淋滤污泥过程的影响,在生物淋滤起始阶段接种10%A.ferrooxidans和4%踝节霉菌ZJ-1,以仅接种10%A.ferrooxidans作为对照.结果表明A.ferrooxidans和踝节霉菌ZJ-1的复合菌组与对照组相比,淋滤耗时由7 d缩短至4 d,淋滤处理时间缩短了43%.     

硫杆菌的分离鉴定及其对煤矿废弃物的氧化脱硫特性

从宁夏大武口高硫煤矸石山的酸性废水中分离得到一株自养硫氧化细菌CMTF-32．该菌极端耐酸，能氧化低价态硫化物，氧化单质硫的能力强，在d11时单质硫的氧化率达到65．6％，日产硫酸能力最高时能达3．0g／L．培养基pH值在培养过程中明显下降．16S rDNA序列分析表明，该菌株与Acidithiobacillus thiooxidans相似性为99％，结合形态、生理生化实验结果，确定菌株CMTF-32为嗜酸氧化硫硫杆菌．煤矸石的脱硫实验表明，在煤矸石粒径小于2mm，初始pH为1．5，30℃培养条件下脱硫效果最佳，d14时脱硫量为2．72g／L，脱硫率可达到84．5％，使煤矸石的硫污染得到了有效的控制．图5表1参13     

利用硫杆菌淋滤电镀污泥中的重金属(英文)

从广东云浮硫铁矿矿山酸性废水中分离得一株氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxdans),从新兴县含硫化氢温泉中分离得一株氧化硫硫杆菌 (Thiobacillus thiooxidans), 并将其应用于电镀污泥的生物淋滤的研究,该污泥含铬、镍及铜分别为80.74 g/kg自然风干污泥、37.34g/kg自然风干污泥和13.42 g/kg自然风干污泥.利用未经驯化的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌,以底物类型、菌液比、初始pH值和污泥浓度为四个因素,设置3个水平进行L9(34)正交实验,得出电镀污泥的最适淋滤条件:污泥浓度0.1%、硫酸亚铁和硫代硫酸钠作底物、菌液比T.f:T.t=:1:1、初始pH值2.0.为了将分离得的两种硫杆菌应用于更高浓度的电镀污泥,对所得菌进行驯化,以提高该菌种的重金属耐性,并应用于高浓度污泥的生物淋滤.经过驯化后的细菌,成功地适应了电镀污泥环境.结合上述最适条件,加入了合适的营养底物及还原剂之后,电镀污泥中的重金属,如铜、镍等,在30℃酸性好氧的环境中,能够在7天内被有效地淋滤出来,混合菌对污泥浓度为0.5%的污泥中铜的滤出率达90%以上,镍的滤出率40%以上;对1%的污泥的淋滤效果较差;对铬的淋滤效果不明显.本文还讨论了两株硫杆菌对高毒性电镀污泥的适应性.即在一定的污泥浓度范围内,氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌能够氧化底物,并产生硫酸将污泥中的重金属溶解,两株硫杆菌能够加快镍和铜的滤出效率.     

一株嗜酸硫单质还原菌的分离鉴定及其在酸性重金属废水处理中的作用

采用Hungate厌氧滚管法,从酸性重金属废水中筛选了1株嗜酸性的硫单质还原菌NAU-16.经形态学和16S r DNA基因序列分析鉴定为脱硫菌属硫磺细菌种Desulfurella amilsii.研究了其在不同温度(20—60℃)、p H(1.0—7.0)和碳源(乙酸、丙醇、乳酸、葡萄糖、丙三醇、丙酮酸)条件下的生长特性,并通过序批式厌氧瓶培养考察了该菌株对污泥生物沥浸酸液中Zn~(~(2+))、Cu~(~(2+))、Ni~(~(2+))的去除效果.结果表明,菌株NAU-16最适生长温度为35—45℃,可在p H值3.0—7.0范围内较好生长,能利用乙酸、葡萄糖作为电子供体和碳源.同时,Desulfurella amilsii NAU-16介导的生物硫单质还原可有效处理含Zn~(~(2+))、Cu~(~(2+))、Ni~(~(2+))的污泥生物沥浸酸液.对于初始p H 3.0—4.0的沥浸液,处理12 d,Zn~(~(2+))、Cu~(~(2+))的去除率达99%以上,Ni~(~(2+))的去除率90%—99%.上述研究结果为酸性重金属废水生物处理提供了一种新途径.     

大肠杆菌磷酸果糖激酶基因在氧化硫硫杆菌Tt-7中的表达

专性自养极端嗜酸性氧化硫硫杆菌缺乏EMP、ED途径以及三羧酸循环的关键酶 (如磷酸果糖激酶等 ) ,不能氧化有机物获得能量 .本文利用PCR技术扩增E .coliK 12磷酸果糖激酶 1基因 (pfkA) ,将该基因与广泛寄主的IncQ质粒pJRD2 15连接构建重组质粒pSDK 1,该质粒可与pfk基因缺陷株E .coliDF10 10互补 .通过接合转移的方式将其导入氧化硫硫杆菌Tt 7中并得到表达 .pSDK 1在宿主Tt 7中有较好的稳定性 ,在无选择压力条件下连续传 5 0代仍可保留 75 % .酶活性测定表明 ,pSDK 1的pfkA基因在缺陷株E .coliDF10 10中表达水平〔(96 .6± 0 .6 6 )U/g蛋白〕略高于原始菌株E .coliK 12〔(85 .9± 1.12 )U/g蛋白〕 ;而在氧化硫硫杆菌中则以较低水平进行表达〔(12 .4± 0 .73)U/g蛋白〕 ,并且其表达水平不受培养基中葡萄糖的影响 .实验表明 ,在无机盐培养基中加入葡萄糖时 ,含质粒pSDK 1的氧化硫硫杆菌Tt 7可利用培养基中的葡萄糖而加快生长 ,而对照菌株的生长则未受明显影响 ;但是重组菌利用葡萄糖的速度较缓慢 .图 5表 2参 16     

模拟风化过程硫铁矿尾矿的产酸性及污染物的释放行为

以广东某硫铁矿为研究对象,静态评价了3个尾矿的产酸潜力,结合40周左右氧化淋滤风化实验,揭示出硫铁矿尾矿在风化过程中的地球化学行为.静态结果显示其中两个尾矿具有强产酸潜力,一个为产酸不确定.动态氧化淋滤实验结果表明:(1)受CaCO3的缓冲作用控制,产酸潜力尾矿淋滤液pH值从初始7.2缓慢阶梯式下降到5.2,并呈现酸化趋势;(2)pH 6.5左右氧化还原电位Eh出现拐点,从负值转变为正值,体系氧化性增强;(3)可溶物在氧化淋滤初期表现出较强的释放能力,pH值降到6.5、Eh转向正值后急剧减弱并趋于平缓.风化产物硫酸钙及铁氧化物对金属离子的吸附与共沉淀作用可能是导致含金属离子固溶物溶解释放减弱的主要原因.     

微生物絮凝剂生产菌T1的鉴定及其对生活污水絮凝特性

从活性污泥中分离筛选絮凝剂产生菌,得到一株对高岭土悬浊液具有较高絮凝活性的微生物絮凝菌T1.根据菌株的生理生化鉴定以及16S r DNA基因序列分析,确定该菌株为芽孢杆菌(Bacillus sp),该菌的絮凝活性物质分布在发酵液上清液中.通过正交实验确定最佳生活污水絮凝条件为絮凝剂投加量5%,污水p H值7.0,助凝剂Ca Cl2投加量为2%,在此条件下,T1发酵上清液对生活污水的絮凝率为83.85%.     

生物质电厂底渣对水溶液中Cu~(2+)的吸附特性

本实验选用安徽某生物质发电厂燃烧炉底渣,通过研究吸附等温线、吸附时间以及电厂灰投加量和溶液初始p H对生物质灰吸附Cu2+的影响,以确定其对水溶液中Cu2+的吸附特性.结果表明,Cu2+初始浓度在50—100 mg·L~(-1)范围内,Langmuir模型能很好地描述生物质电厂底渣对Cu2+的等温吸附规律,其理论饱和吸附量为20 mg·g~(-1),非常接近实际饱和吸附量19.45 mg·g~(-1).溶液初始p H值在2—6范围时,Cu2+的去除率随p H值的升高而增加,当p H在6附近时去除率最佳,接近100%.溶液Cu2+初始浓度为100 mg·L~(-1),体积为50 m L时,随生物质电厂底渣投加量增加,其对Cu2+的去除率上升,但去除效率下降,0.2 g左右可能是达到最佳去除效率和去除率的用量.溶液中Cu2+的去除率随吸附时间的增加而升高,用量越大达到吸附平衡的时间越短,但90 min左右时各个用量的去除率均趋于稳定.     

硫氧化菌Halothiobacillus neapolitanus筛选、鉴定及其脱硫性能

硫氧化菌是生物脱硫的关键因素,因此筛选耐受性强、脱硫效率高的菌株具有重要意义.以硫代硫酸钠为能源底物,从无锡市某污水处理厂硝化污泥中分离到一株硫氧化菌株,通过菌落形态、TEM电镜观察,并结合16S rRNA测序以及系统进化树分类等分子生物学分析,鉴定该菌为那不勒斯硫杆菌(Halothiobacillus neapolitanus),命名为LJN1-3.确定该菌的最适脱硫条件为pH 6.8,温度30℃,在该条件下,适量葡萄糖、蔗糖、乙醇等有机物以及Ni~(2+)可刺激细胞生长,该菌对酸类和Mn~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)等金属离子呈现一定耐受性.该菌在内循环气升式反应器脱硫性能分析表明,其最大比生长速率和最大比消耗速率分别为0.38/h和6.5×10~(-4)g/h,24 h内硫代硫酸钠消耗率达99%,此时单质硫浓度0.88 g/L,呈现较强的脱硫潜力. SEM分析形成的单质硫表面呈现粗糙、不规则的形貌.本研究表明,H. neapolitanusLJN1-3硫代硫酸钠去除率高且具有较强的耐受能力,在生物脱硫等领域具有一定的应用价值.     

含铜多金属复杂矿区的一株浸矿细菌的分离与鉴定

为寻找新的浸矿细菌,从江西城门山矿区硫化矿矿坑水中使用平板分离法得到了一株能够浸矿的细菌,命名为CMS.经电镜和生理生化试验,鉴定该菌株为革兰氏阴性细菌,短杆状,菌体大小为(0.4±0.1)靘祝±0.5)靘, 最适生长温度为25～30 ℃,最适pH值为2.0,化能自养型,能利用亚铁、单质硫和葡萄糖生长,不能利用硫代硫酸钠、蛋白胨生长.16S rRNA系统发育树的结果表明,CMS菌株与嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f)AFY菌株位于系统发育树一个同的分支中,相似度99.72%.克隆其代谢系统关键基因亚铁氧化酶(Iro protein)基因并测定其序列,与其他相关菌株比对,结果显示编码区的核酸序列与报道序列完全一致.另外,其铁闪锌矿(ZnFe)S摇瓶浸出试验显示,在浸出28 d后,含菌株的摇瓶的锌离子质量浓度即达到615.50 mg·L-1,而无菌浸出仅有392.25 mg·L-1.     

高产木聚糖酶细菌的筛选、鉴定及其部分酶学特性

细菌木聚糖酶具有优良的酶学特性,发掘和研究高产菌株资源对促进木聚糖酶工业生产具有十分重要的意义.采用刚果红透明圈法从采集的土样样品中筛选分离得到1株高产细菌木聚糖酶的菌株SD4-4,通过形态特征及16S r DNA序列分析进行鉴定,并以本实验室保存的细菌木聚糖酶工业生产用菌枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis SL作为对照,对比研究SD4-4的产酶水平及酶学性质.结果表明,SD4-4为短小芽孢杆菌(B.pumilus),利用小麦麸皮摇瓶发酵,其上清酶活可达1 166.0 U/m L,而SL上清酶活为281.0 U/m L.SD4-4所产木聚糖酶作用最适温度约为50℃,最适p H约为5.0.粗酶液在30-50℃的环境下处理10 min,相对酶活均保持在90%以上;在p H 4.0的条件下处理30 min,相对酶活仍有76%,酸性环境下稳定性较好.因此,菌株SD4-4产酶水平高于对照菌株SL,酶学特性更为优良,工业应用前景良好,尤其在饲料添加剂行业具有较大的开发潜力.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对煤炭脱硫影响的研究

嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)广泛应用于湿法冶金和煤炭脱硫。不同的实验条件对煤炭脱硫效率的影响很大。以QXS菌株为实验对象,分别考查了处理时间、初始pH、煤样粒度、煤浆质量分数等因素对煤炭脱硫效率的影响,结果表明:处理时间达到10d后,全硫脱除率达到65%且不再继续增加;初始pH的影响符合钟罩形曲线,最佳pH条件为2.0左右;伴随煤样粒度和煤浆质量分数的增加,脱硫的效果均呈现减弱趋势。此外,对具有不同Fe2 氧化能力的菌株的脱硫能力进行了对比分析,结果表明它们的脱硫效率与Fe2 氧化能力呈正相关。采用QXS菌株,煤浆质量分数为20%,煤样粒度为200目(<0.074mm),初始pH为2.0,温度30℃,摇床转速为175r/min,接种量为1010～1011·g-1时,10d后煤炭的全硫脱除效率可达65.1%。     

一株耐盐嗜热菌Aneurinibacillus thermoaerophilus H7的分离及其油脂降解特性

针对高盐、高油餐厨垃圾高温堆肥功能菌株缺乏的问题,以大豆油为唯一碳源,通过测定生物量、脂肪酶活性和油脂降解率,从餐厨垃圾堆积处的土壤样品中分离筛选出一株嗜热油脂降解菌H7.通过形态特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,对筛选的菌株进行鉴定,考察其耐盐能力、油脂降解和生长特性.结果表明,菌株H7为嗜热嗜气解硫胺素芽孢杆菌(Aneurinibacillus thermoaerophilus),最高耐盐浓度为30 g/L.菌株H7在油脂浓度为15 g/L的发酵培养基中发酵72 h,油脂降解率为60.11%,菌体浓度OD600为1.88,脂肪酶活性为11.65 U/mL.菌株H7可生长的温度为40-60℃,pH值为5-8,摇床转速为120-240 r/min,最适生长的温度为50℃,pH值为6,摇床转速为220 r/min.本研究获得了具有耐盐性和能降解高浓度油脂的嗜热菌株H7,可为高盐高油脂含量的餐厨垃圾堆肥提供微生物菌种资源.(图8表2参34)     

化学沉淀结合Fenton法预处理脱硫废液的原理与效果分析

脱硫废液因含有高浓度氰化物、硫氰化物、硫化物等有毒组分而影响焦化废水处理的生物工艺.以焦化企业产生的实际脱硫废液为研究对象,选用化学沉淀-Fenton氧化的串联方法尝试预处理及分析方法的可行性,通过单因素实验,考察了硫酸亚铁投加剂量、反应前后溶液pH值、反应时间3种条件对脱硫废液中总氰及易释放氰去除效果的影响,在优化条件下对经硫酸亚铁沉淀后的脱硫废液残液进行Fenton氧化实验.结果表明,当硫酸亚铁投加量为理论值的1.2倍,H2O2投加量为COD当量的0.3倍时,可使脱硫废液的COD去除率达到76.65%,使初始浓度分别为327.7、704.6和2087.3 mg.L-1的氰化物、硫氰化物及硫化物基本得到去除,为后续生物处理创造了有利条件.化学沉淀结合Fenton法是脱硫废液预处理效率高且实用的方法.     

微生物淋滤法去除城市污泥中重金属的效果

以广州市城市污泥作为培养介质,利用以硫代硫酸钠作为生长基质进行生命活动的氧化亚铁硫杆菌(T.f]和氧化硫硫杆菌(T.t)来淋滤去除污泥中的重金属,研究了不同底物含量及不同驯化污泥接菌量对重金属去除效果的影响.结果表明,在无驯化污泥接种的条件下,最佳基质投配率为10 g·L-1;驯化污泥接种培养可以缩短污泥的酸化周期,并且在相同投配比条件下,接种培养较不接种培养的去除效果明显提高.驯化污泥接种量为10%、投配比为7 g·L-1时,污泥中主要超标元素Cu、Zn、Cd和Ni的去除率分别达到67.2%,88.9%,82.4%,和68.4%.同时,处理后污泥中的重金属含量可满足污泥农用的国家标准.     

模拟酸雨对不同营养水平湖泊pH值的影响

长江中下游湖区是全球的强酸雨中心之一,为了研究酸雨对该地区湖泊p H值的影响,通过野外调查和实验模拟展开了研究。对长江中下游68个湖泊的调查结果表明,酸雨区湖泊p H均值显著低于非酸雨区(P0. 05)且湖泊p H值与水温、溶解氧含量和叶绿素a含量呈显著正相关,与总氮、硝酸盐、溶解性无机碳含量和浊度呈显著负相关。模拟实验结果表明,在不同p H值(2. 5、4. 0和5. 0)酸雨作用下,虽然各处理组p H值日变化趋势相同,但低营养组p H值低于高营养组且p H值增加速率慢于后者,低和高营养组不同酸雨处理p H值差异均随时间推移逐渐减小。实验结束时,实验组和对照组p H值无显著差异。湖泊富营养化会增加叶绿素a含量,增强水体对酸雨的缓冲能力,但持续性酸雨会对湖泊p H值、水生生物和生物地球化学循环产生潜在影响。     

矽卡岩型钼矿尾砂中重金属Mo的淋滤实验研究

运用动态淋滤法实验研究了辽宁葫芦岛地区矽卡岩型辉钼矿浮选法产生的尾矿中重金属钼的淋滤行为(15 ℃和35 ℃,淋溶液pH值4～9).结果表明:淋滤液均呈碱性,钼的质量浓度为7.5～14.2 mg·L-1,淋滤累积质量为54～69 mg,占总钼的12.56%～16.54%;与Pb、Cu和Zn等重金属随酸性排水淋滤迁移不同,钼在碱性环境中具有较强迁移性;尾砂中斜长石和钠长石等矿物因具有较强的产碱能力形成了尾砂内部的碱性环境;尾矿中MoS2和MoO3在碱性环境下转化为MoO42-是迁移的主要机制.pH值为5～9时,淋滤累积质量与pH值正相关.因酸可溶态钼发生溶解,pH值为4淋滤累积质量大于pH值为5时的淋滤累积质量,排水仍为碱性.温度能够加速淋滤速率,35 ℃淋滤液中钼质量浓度比15 ℃的高7%～10%.因此,对该区尾砂应该设置标准尾矿库封存管理,否则将对环境造成严重影响.     

从原料到产品:生物基丁二酸研究进展

丁二酸作为一种重要的有机化工原料及中间体,广泛用于生物高分子、食品与医药等行业,市场潜在需求量巨大;同时作为一种优秀的C4平台化合物,被认为是未来12种最具发展前景的生物炼制产品之一.近年来随着石化资源的日益枯竭及环境污染问题的日益严峻,以生物质为原料生产丁二酸等生物基产品的研究备受国内外研究者的关注.本文从产丁二酸菌种的种类及常见菌株产丁二酸的代谢途径、产丁二酸工程菌的改造、丁二酸发酵过程控制与优化、丁二酸的分离提取工艺等4个方面综述近年来国内外生物基丁二酸研究进展,其中以产丁二酸工程菌的改造为重点展开详细阐述.为提高菌株产丁二酸的能力,研究者们常采用代谢工程技术改造菌株,皆取得显著效果.近来也出现了利用ARTP法和基因组重排技术选育高产丁二酸的菌株.此外,高效的丁二酸发酵与其发酵原料,发酵过程中相关控制因素如p H、CO2和H2浓度以及发酵方式密切相关;相比其他的丁二酸分离法,原位分离法回收丁二酸具备优势.最后对产丁二酸菌种的改造进行展望,认为利用适应性进化和最小基因组等技术筛选优良丁二酸生产菌是未来的趋势.