微生物在洁净煤领域中的研究与应用

近年来,国内外对微生物的应用和理论研究非常活跃,涉及范围较广。其中对与煤炭有关的微生物的研究也日益增多,随着煤炭可持续发展战略的逐步实行,微生物在洁净煤领域中的作用愈来愈重要,使得对该领域内微生物的研究和应用得到进一步发展。1煤炭微生物脱硫煤炭脱硫是目前国际上急待解决的课题。根据煤中硫的形态分布,约60％～70％为黄铁矿硫,30％～40％属于有机硫,硫酸盐硫含量极少且易洗脱。就黄铁矿疏而言,物理洗选只能除去其中一部份,而且伴有煤粉损失;对于煤中有机硫,物理方法则根本无法去除。而燃前微生物脱硫技术由于具有…     

氧化亚铁硫杆菌的铁和硫氧化系统及其分子遗传学

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)是典型的化能自养菌,由于能生长在亚铁,元素硫和硫化物矿物上,因而成为生物湿法治金(Biohydrometallurgy)中最有应用价值的一个种。目前南非,美国,加拿大等国应用它提取铜,铀,金等已获得工业生产,另外它在煤和原油的脱硫方面也展现了广阔的应用前景[1]。多年来,我们对氧化亚铁硫杆菌在冶金和煤脱硫方面的应用研究也取得一定进展,如铜,铀,锰,金等金属提取,有的已进行了扩大试验或半工业试验[2,3]。     

嗜酸热硫球菌(S-5)对硫化物的氧化

从中国一热泉区分离到一种新的嗜热菌——嗜酸热硫球菌(Sulfosphaerellus thermoarido- philum)S-5能直接氧化元素硫(S)和黄铁矿(FcS2)等硫化物,氧化元素硫的温度范围是55—80℃,最适70℃;pH范围是1．0—5．5,最适2．5。在最适条件下,含元素硫1％,静置10天,细菌氧化元素硫溶液中的硫酸根(soi一)使浓度从1．10 g／L增加到6．56g/L,pH从2．35降到1．00。还发现嗜酸热硫球菌与中温的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)T一9以同样方式氧化黄铁矿,但是前者的氧化能力比后者的更强,而且温度范围也更广。当使用一200目黄铁矿矿粉、矿浆浓度10％、振荡氧化20天时,在接人嗜热菌的溶液中,可溶性铁浓度从1．79 g/L增加到16．40 g／L,pH从2．23降到0．85,而接人中温菌的溶液中可溶性铁浓度从1．23 g,L只增加到7．37 g,L,pH从2．23只降到1．20。     

黄铁矿的细菌氧化

本文研究了氧化亚铁硫杆菌(Thiobarillus ferrooxidam,T-M)菌株在黄铁矿I和II上的生长和氧化的效果。用粒径一300网目的矿粉,进行了5％矿浆浓度的摇瓶浸出试验,获得细胞量108—109个/ml,浸出铁分别为18.9g/L和18.6g/L,比无菌对照快56—60倍,说明黄铁矿只靠空气化学氧化极其缓慢。浸出的铁和生成硫酸量的计算值与化学理论值基本相似。扩大矿石粒径至一20 mn,用矿量20 kg的柱式细菌连续浸出近一年的结果表明,浸出铁速度稳定在0．6—1．5 g／L／d,pH值下降至0·95一l·0的最佳水平。最佳浸出pH为2．0,pH范围1．0—5．0。适应菌株T—py在黄铁矿上生长比原始菌T—M的生长迟缓期缩短,加速了铁的浸出和硫酸产生的速度。在黄铁矿浸出系统中,未发现元素硫存在。此文还讨论了细菌 氧化黄铁矿的机制。     

固体平板磁泳分离细菌新方法的研究

氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）能够在胞内形成电子致密的磁性颗粒,它的这种特性使利用氧化亚铁硫杆菌合成生物纳米磁性材料成为了可能。本课题组为了筛选出合成磁性颗粒能力强的菌株,对原有的液体磁泳进行了改进,采用了新的固体平板磁泳方法来筛选纯化目的菌株。经过磁泳分离后,细菌中含磁性颗粒的细胞比例由原始菌群的30％上升到90％,胞内含有的磁颗粒数目也由1~2颗增加至2~5颗,筛选得到的细菌在人工磁场下会进行趋磁运动。实验结果表明,氧化亚铁硫杆菌具有较弱的趋磁性,在人工磁场下会进行趋磁运动,但仅在地磁场作用下不能定向运动,利用固体平板磁泳筛选纯化含有磁性颗粒的氧化亚铁硫杆菌的方法是切实可行的,磁泳分离技术的进一步完善和改进为传统的微生物菌种分离提供了新的途径,为研究纯氧化亚铁硫杆菌菌株胞内磁性颗粒的形成条件及机理提供了前提条件,也为今后从浸矿细菌中分离筛选更多的含有磁性颗粒的菌株打下基础。     

氧化亚铁硫杆菌培养过程中沉淀的研究

为了减少氧化亚铁硫杆菌培养过程中产生的沉淀,对氧化亚铁硫杆菌培养过程中产生的沉淀物进行了研究,确定了在pH为1．5,K2HPO4用量为0．25g/l,KH2PO4为0．195g/l时菌体可以保持其最高氧化活性,同时产生最少量沉淀物的培养条件,并发现沉淀物对菌体的生长和氧化Fe^2 没有影响。利用饥饿状态的氧化亚铁硫杆菌证明了菌体在一定条件下可以利用黄铁钒沉淀中的部分离子进行生长繁殖。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组学研究进展

嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan,A.ferrooxidans)广泛存在于酸性矿物废水中,与生物冶金和环境净化紧密相关。不同来源嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的测序,为我们利用比较基因组学和功能基因组学的方法去洞察嗜酸氧化亚铁硫杆菌功能基因,提供了坚实的研究基础和丰富的科研信息。简述了嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组学的基本特征;从比较基因组学和功能基因组学发现了嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株基因组水平的差异;通过生物信息学概述了该菌的铁和硫代谢机制,并从细菌的功能基因组学对其在生物冶金与环境治理等应用进行了展望。     

细菌浸出高硫锰矿及菱锰矿的试验

本报告用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)把硫酸亚铁氧化产生酸性硫酸高铁溶液。在Fcs+浓度25克／升,pH1．8,矿石粒度120目,矿浆浓度7％,浸矿温度60℃条件下搅拌浸出高硫锰矿及菱锰矿,2．5和4小时锰浸出率分别达82％及98％。硫锰矿石中除硅酸锰不能浸出外,矿石中可溶浸的锰矿物浸出了99．2％。硫酸高铁在程矿反应时全部水解为氧氧化铁沉淀,不能矬续循环使用。但以氢氧化铁吸收高硫锰矿焙烧脱硫时排出的含低浓度二氧化硫烟道废气,使还原为亚铁。亚铁液经加温等处理后,由新接种的细菌氧化再生成硫酸高铁,反髭浸矿,如此循环。     

氧化亚铁硫杆菌及其硫氧化机理

烟气SO2引起的酸雨污染是当代世界面临的重大环境问题之一。对烟道气脱硫用微生物—氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)进行了介绍,并在文献分析的基础上,对T.f催化氧化S(IV)机理进行了讨论。     

氧化亚铁硫杆菌分离复壮及固定化的研究

用稀释涂布平板法从已退化的氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）菌液中分离出氧化活性较高、生命力强的氧化亚铁硫杆菌T1。以H2软性填料作为氧化亚铁硫杆菌的固定化载体,构建了固定床生物反应器。考察了固定床生物反应器氧化Fe2+的情况：Fe2+最大氧化速率达7.67g/(L·h)。并对固定床生物反应器运行过程中在载体表面形成的沉淀物进行了研究,通过X衍射证明此沉淀物为黄钾铁矾［Kfe3(SO4)2(OH)6］。     

采矿工业中应用基因操纵的微生物

<正> 一种以硫离子作为食物的新奇细菌,将很快能帮助金属制造者减少能源、污染和资金。这种具有多种功能的微生物就是氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)。在煤的脱硫方面和从废水河流中回收有用的或有毒的金属方面也是有希望的。现在,微生物处理作为一种最好的方法广泛用于从低品位矿石中提取铜和铀,并正在考虑作为一种从高品位矿石中得到各种金属的方法。这种应用基因操纵的微生物方法不同于其它微生物方法,预期这种方法将在2—3年内得到大规模应用。     

利用细菌脱除金、锡和铜精矿中砷的研究

本文报道用从毒砂矿酸性水中分离得到的氧化毒砂和对砷毒害耐受力高的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)C-3菌株,进行浸出砷的试验结果。以毒砂矿物形态存在的砷,主要是在细菌直接氧化下溶出的。影响细菌浸出砷的因素较多,其中精矿含砷量的高低是关键因素。含砷量为11.94％的金精矿,当矿浆浓度为10％时,采用两次浸出,砷的脱除率仍可达70％以上。     

铜蓝精矿的生物浸出

采用两种嗜酸硫杆菌(嗜酸氧化亚铁硫杆菌和喜温硫杆菌)对铜蓝进行生物浸出,实验在有或没有4 g/L硫酸亚铁pH 2．0、150转/分、35℃的三角瓶中进行。实验结果表明:用两种菌混合浸出的铜几乎等于嗜酸氧化亚铁硫杆菌单独浸出的铜;另外,亚铁的加入能提高铜的浸出。     

氧化亚铁硫杆菌中磁小体形成相关基因在不同亚铁浓度刺激下的差异表达

氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的生物控制矿化作用可以使其在胞内形成黑色电子致密颗粒—磁小体。本研究利用生物信息学方法对氧化亚铁硫杆菌标准菌株ATCC 23270的全基因组进行分析, 并通过Real-time PCR技术研究氧化亚铁硫杆菌中与磁小体形成相关的mpsA、magA、thy和mamB四个基因在不同亚铁浓度刺激下的差异表达, 结果发现它们在转录层面的表达量受亚铁浓度的影响, 当亚铁浓度达到150~200 mmol/L范围内达到最高表达,这对进一步深入研究氧化亚铁硫杆菌中磁小体的形成机理有积极的意义。     

氧化亚铁硫杆菌胞外多聚物在生物浸出中的作用

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)是一种重要的浸矿微生物。它与矿物的界面作用机理是复杂的,涉及物理化学的和生物化学的参数。本文运用电镜细胞化学方法对氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)的胞外多聚物(EPS)的脂类、多糖、蛋白质等生物大分子以及铁离子进行了研究,并探讨了EPS与吸附、生物膜形成的关系以及生物膜在浸矿过程中的作用。     

补料发酵法批量培养磁敏感氧化亚铁硫杆菌

磁敏感氧化亚铁硫杆菌胞内可以生成磁性颗粒,探索其培养条件对趋磁细菌的研究有重要意义。利用补料发酵法,实现了磁敏感氧化亚铁硫杆菌的实验室批量培养。发酵终体积为2L的摇瓶发酵条件下,培养40h后一次补Fe2+(5%),使最高菌体浓度达到2.33×107个/ml,比不补料对照提高了60.69%;同样条件下,补入9K全料则可达到2.47×107个/ml,比不补料对照提高70.34%;原子力显微镜磁扫描结果显示发酵得到的菌体有明显磁性,即胞内含有大量磁性颗粒。     

硫杆菌染色及计数的改进方法

硫杆菌是一类生活在金属硫化矿床酸性矿水内的化能矿质营养细菌,对金属矿床的形成、破坏及矿物的分解起重要作用。其中的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)氧化硫     

低品位黄铜矿生物氧化的研究

从黄铜矿矿床酸性矿水中分离得到的氧化亚铁硫杆菌T-185,类似于Thiobacillus ferro-oxidans,用于直接溶浸低品位黄铜矿。浸出液成分的变化(Cu、Fe、pH)与细菌的生长相关。用扫描电子显微镜(配能谱分析)直接观察了不同浸出时间细菌对矿石表面的附着作用,细菌选择性地优先附着于硫化物相表面(主要是黄铜矿 Cu、Fes和黄铁矿FeS);附着的细菌量随时间而增加;细菌生长速度及其对矿物的氢华速率与基质表面积有关,并从数学上进行了讨论。     

煤炭脱硫微生物技术的若干进展

煤炭中一般都含有一定量的硫,主要为无机硫如黄铁矿硫,其次为有机硫。煤炭的含硫量依煤的品种而异,一般在0.25%—7.0%之间。煤炭燃烧后,其中的硫变成SO_2进入大气中,是造成大气污染和产生酸雨的主要原因之一。据估算,英国、前苏联和美国每年由煤炭燃烧排放到大气中的SO_2分别高达100万吨、1000万吨和2500万吨,由此可见它     

细菌浸锰及其半工业性试验

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus,ferrooxidans)T—M菌株氧化黄铁矿产生铁离子和硫酸用于浸锰的研究,已在实验室和半工业性的试验中获得成功。T—M菌株对不同地质成因和产地的黄铁矿均具有较强的氧化力,可以快速和连续地提供含总铁量25g／L,硫酸根量74—75g／L和pH 0．7—0．8的浸矿剂,用于含碱性脉石较高、高磷低锰难选矿的浸出效果显著,浸出锰溶液含锰12g／L,锰浸出率90％以上,获得符合国家标准的电解r-MnO2产品,全工艺中锰的总回收率83.77％,达到锰与磷分离的目的,是一种可以就地取材、成本低、工艺流程简单、易于操作、效果稳定、又无环境污染的细菌浸锰新技术。