氧化亚铁硫杆菌水文地球化学作用实验初步研究

在某些地球化学环境中，微生物对水─岩相互作用有重要影响。本文通过氧化亚铁硫杆菌与硫化物相互作用试验，初步研究了氧化亚铁硫杆菌作用引起水─岩介质变化特征，分析了氧化亚铁硫杆菌水文地球化学作用的一些规律。     

影响浸铀细菌活性的因素初探

微生物浸铀技术可以大幅度提高难浸铀矿石的浸出率 ,其关键技术是培养高活性的菌种。为了培养能适应多种恶劣条件的高活性菌种 ,必须对影响浸铀微生物活性的各种因素进行研究。通过实验室对浸铀细菌硫杆菌属中的氧化亚铁硫杆菌的活性因素的研究 ,并结合实际对从江西山南矿区的野外矿样中分离筛选出的菌株的活性的影响因素作了初步探讨 ,认为pH值为 1 8、温度为 30℃、接种量为 2 0 %及 90r/min的充气条件是该硫杆菌最佳的培养条件。通过对磷、铀两种元素在不同浓度下对细菌活性影响的试验 ,得出高浓度的磷、铀对细菌有明显的抑制作用 ,但通过驯化可以降低及弱化这种抑制作用。     

氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的氧化作用初探

利用自行分离培养的氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)为实验菌株,比较了黄铁矿化学氧化和生物氧化过程中溶液铁离子浓度的变化。研究发现,Fe3 对黄铁矿的氧化速率较低,而在细菌的作用下可以不断将Fe2 氧化成Fe3 使得黄铁矿的氧化速率明显加快,因此生物氧化具有更高的效率。经过44 d的氧化之后,利用扫描电镜对氧化后的黄铁矿表面进行了显微观察,发现Fe3 的化学氧化主要集中在化学键较弱的晶棱部位,而在生物氧化的情况下矿物表面充满了密集的溶蚀坑,溶蚀坑的形状与A.f菌的外形非常相近,且规则排列。这说明A.f菌能够吸附到黄铁矿表面,并且这种吸附具有定向排列的特点。     

施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验研究

在金属硫化物的表生氧化过程中,施氏矿物是最常见的一种次生矿物.施氏矿物具有粒度小、比表面积大、表面吸附能高的特点,能够吸附环境流体中的重金属离子和微生物细胞,从而影响重金属元素及微生物的表生地球化学行为.利用化学合成的施氏矿物,开展了施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验.结果显示:施氏矿物对金属Cu2+及氧化亚铁硫杆菌均有较强的吸附性;施氏矿物对Cu2+的吸附基本符合Langmuir吸附模型,而对氧化亚铁硫的吸附行为不符合Langmuir模型,可用Freundlich模型描述;施氏矿物的存在对流体中微生物的活动性及其地球化学行为有重要影响,可能会降低氧化菌分解金属硫化物的效率.     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌与硫化物矿石相互作用的实验研究

实验研究了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f)与硫化物矿石之间的相互作用,以观察不同矿石矿物发生微生物氧化和形成次生矿物的差异。采用ICP-OES分析了反应前后溶液成分变化,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等分析手段研究了矿石表面形貌的变化和沉淀物的矿物组成。分析结果表明,A.f对同一矿石中不同矿物作用强度存在明显差异,方铅矿、闪锌矿发生强烈氧化分解,而与黄铁矿的相互作用则较弱。这种差异可能与矿物晶体结构有关,在多种矿物并存的情况下,可能发生了原电池反应,作为阴极的黄铁矿受到保护,而作为阳极的闪锌矿、方铅矿的氧化作用得到促进,总体上表现为A.f对矿石硫化矿物的选择性作用。     

粤北大宝山多金属矿氧化亚铁硫杆菌对闪锌矿的生物氧化作用初步研究

利用从大宝山尾矿库酸性矿山废水培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.菌)和闪锌矿进行初始pH 2.00和pH 3.00条件下的无菌氧化、含菌含铁氧化和含菌不含铁氧化实验.通过测定实验过程溶液的阳离子、硫酸根离子含量和pH值,实验固体产物的XRD分析和反应前后闪锌矿表面的电镜扫描(SEM)对比分析,获得如下结论:①在不含铁离子的情况下,闪锌矿在pH为2.00的环境下比pH为3.00的环境下更容易被氧化;②氧化亚铁硫杆菌对闪锌矿的氧化有明显的促进作用,其氧化速率比无菌氧化速率要提高10～30倍;③铁离子存在对闪锌矿生物氧化有明显的促进作用,最高可达300倍;④氧化亚铁硫杆菌以及铁离子存在使闪锌矿的生物氧化作用最终溶液pH值明显低于无菌氧化作用的pH值;⑤闪锌矿的微生物氧化的最佳pH条件在2.0～2.4之间.闪锌矿的生物氧化过程中,细菌的直接氧化作用和间接氧化作用可能都是存在的.     

污泥浓度对城市污泥中重金属生物沥浸效果的影响

以硫酸亚铁盐为能源物质,采用9K液体培养基培养,继以9K固体培养基平板接种法直接从污泥中分离出一株嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,T.f)菌株.利用该菌株作为沥滤微生物,对5种不同浓度的城市污泥中重金属进行生物沥浸试验.结果表明,生物沥浸的污泥浓度宜控制在2%(w/w),沥滤12 d后,污泥中Zn、Cu、Pb、Cr的去除率可分别达到99.57%,94.97%,36.95%,43.40%.     

酸性矿山废水中生物成因次生高铁矿物的形成及环境工程意义

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是一类pH低并含有大量有毒金属元素的废水。AMD及受其影响的环境中次生高铁矿物类型主要包括羟基硫酸高铁矿物(如黄铁矾和施威特曼石等)和一些含水氧化铁矿物(如针铁矿和水铁矿等),而且这些矿物在不同条件下会发生相转变,如施氏矿物向针铁矿或黄铁矾矿物相转化。基于酸性环境中生物成因次生矿物的形成会"自然钝化"或"清除"废水中铁和有毒金属这一现象所获得的启示,提出利用这些矿物作为环境吸附材料去除地下水中砷,不但吸附量大(如施氏矿物对As的吸附可高达120mg/g),而且可直接吸附As(III),还几乎不受地下水中其他元素影响。利用AMD环境中羟基硫酸高铁矿物形成的原理,可将其应用于AMD石灰中和主动处理系统中,构成"强化微生物氧化诱导成矿-石灰中和"的联合主动处理系统,以提高AMD处理效果和降低石灰用量。利用微生物强化氧化与次生矿物晶体不断生长的原理构筑生物渗透性反应墙(PRB)并和石灰石渗透沟渠耦联,形成新型的AMD联合被动处理系统,这将有助于大幅度增加处理系统的寿命和处理效率。此外,文中还探讨了上述生物成因矿物形成在AMD和地下水处理方面应用的优点以及今后需要继续研究的问题。     

铁细菌利用天然金红石光生电子能量研究

天然金红石和铁氧化细菌在自然界中广泛存在,并且可能分布于同一区域,发生能量的交互作用.本文通过实验探讨了铁细菌利用金红石光生电子的可能性及其机理.研究发现,天然金红石在日光下可以很好地将Fe3 还原成Fe2 ,其速度达101.8 mg/L·24 h-1;而细菌又可以将Fe2 氧化成Fe3 ,从中获得新陈代谢的能量.依靠这种作用,本文通过一种实验装置将金红石的光生电子导出并传递给Fe3 ,然后通过Fe3 /Fe2 的变化将电子传递给细菌,从而实现了细菌对光生电子能量的利用.在96 h内,光催化作用下的细菌浓度可以达到空白样品的100倍,说明光催化作用促进了细菌的生长.     

生物技术在煤炭脱硫过程中的应用

以沈阳红阳三矿的煤样为研究对象，用氧化亚铁硫杆菌对其进行了生物直接浸出脱硫和生物预处理浮选脱硫的实验研究。结果表明，在煤样含硫（全硫）2.30%的条件下，用细菌浸出20d，可以使煤样的含硫量下降到1.20%，脱硫率达47.83%，当对煤样进行生物预处理浮选脱硫时，氧化亚铁硫杆菌菌液可明显改善脱硫效果，在适宜的菌液用量下，经过3～10min的预处理，可以使脱硫率比不经预处理时提高10%左右。