氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化活性与其对低品位铜矿浸矿速率关系的研究

氧化亚铁硫杆菌是一个具有很强生物浸矿能力的细菌,本文对3株分离得到的氧化亚铁硫杆菌及一株来自菌种中心(Acidithiobacillus ferrooxidans A．f)的铁氧化活性及其这些菌株对低品位黄铜矿浸出速率进行了研究。结果显示,在所有的4株A．f菌中,菌株CMS—F1和F10—ATCCC23270的铁氧化活性较高,其对黄铜矿生物浸出速率也高。进一步分析亚铁氧化活性对生物浸矿效率的影响时发现,在A．f菌中,氧化活性高的菌株,其对低品位黄铜矿的生物浸出效果也高。     

浸矿细菌的遗传工程

硫杆菌属(Thiobacillus)的一些种,氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans),广泛分布于硫化矿床的酸性矿水中,最适生长pH为2.0—2.5,是一类革兰氏阴性专性自养细菌。这类细菌广泛应用于有用金属的浸出,特别适合于从低品位的     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌的高效培养及浸出黄铜矿初探

采用向硫化矿培养基中补加FeSO4的方式以维持Fe2+ 浓度为4～8 g/L,可使嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌浓在培养39 h时达到6.25×108 cells/mL,并在比生长速率几乎不降低的前提下提高了转化率和生产强度.然后对低氧化还原电位下低品位黄铜矿的浸出进行初步研究,结果表明经过30 d浸出,铜的浸出率可达28.5%...     

细菌浸出中贫镍硫化矿的研究

用酸性矿水浸出中贫镍矿直接富集培养出浸镍有效的氧化亚铁硫杆菌菌株T-7(Thioba-cillus ferrooxtdans)。细菌在20％矿浆里浸出七天,浸出70—80％镍,无菌对照只浸出5—6％,细菌浸出的速度较无菌对照快12一15倍。浸出的条件：矿石粒160目以下,矿浆浓度20％,温度32℃接种量10％。细菌浸出较纯酸浸出节省耗酸量一半以上。摇瓶振荡浸出和柱式通气搅拌浸出,用矿量由20克到2000克,浸出效果均一致。     

嗜酸异养菌对自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans金属离子抗性和生物浸出的影响

【目的】了解嗜酸异养菌在诸如酸性矿坑水(AMD)和生物浸出体系等极端酸性环境中对浸矿微生物产生的影响。【方法】研究由嗜酸异养菌Acidiphilium acidophilum和自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans经长期驯化后形成的共培养体系分别在Cd2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+胁迫下的稳定性;并将此共培养体系应用于黄铁矿和低品位黄铜矿的生物浸出实验。【结果】在上述4种金属离子分别存在的条件下,异养菌Aph.acidophilum均能促进At.ferrooxidans对亚铁的氧化,提高其对能源利用的效率。共培养体系中的异养菌Aph.acidophilum使At.ferrooxidans对Cu2+的最大耐受浓度(MTC)由2.0 g/L提高到5.0 g/L,而且共培养的细胞数量与2.0 g/L Cu2+条件下生长的At.ferrooxidans纯培养相似。另外,共培养中的At.ferrooxidans对Mg2+的MTC也由12.0 g/L提高到17.0 g/L。生物浸出实验中嗜酸异养菌Aph.acidophilum促进了At.ferrooxidans对黄铁矿样品的浸出,浸出率较其纯培养提高了22.7%;但在含铁量较低的低品位黄铜矿浸出体系中共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均低于33%。在加入2.0 g/L Fe2+的低品位黄铜矿浸出体系中,共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均得到提高,分别达到52.22%和41.27%。【结论】以上结果表明,Aph.acidophilum与At.ferrooxidans共培养在一定的环境胁迫下仍能保持其稳定性并完成各自的生态功能,并且嗜酸异养菌Aph.acidophilum适合在含铁量较高的浸出体系中与铁氧化细菌共同作用来提高生物浸出的效率。     

氧化亚铁硫杆菌在琼脂平板上的生长及其计数

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)是一类专性嗜酸自养细菌,在细菌浸矿中起着重要的作用,它已被广泛应用于有用金属的浸出,特别是铜和铀。由于该菌处理矿石时浸出效果与其     

三种浸矿细菌协同作用的回顾及展望

生物浸矿技术相比于传统的矿物加工技术具有成本低、易操作和污染小的特点,可以用来处理金精矿、低品位金矿、难处理金矿或者是高硫煤炭。为了更好地利用多种浸矿细菌的协同作用,本文综合阐述了生物浸矿的协同作用优势和存在的一些问题,对今后协同浸矿的发展做了预测。本文首先分析了3种主要浸矿细菌,包括氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌等各自的生物学特性,接着重点分析了国内外近些年来浸矿细菌的协同作用研究进展情况和作用机制,最后展望了未来二十年内浸矿技术研究的发展方向。     

细菌浸出含砷硫化矿中钴的研究

从毒砂矿酸性矿水中分离到对毒砂分解能力和耐砷力强的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans),确定了利用该菌从含砷硫化矿中浸出钴的主要条件：pH2—2.3,32℃±,通气量0.19—0.21米3／分／米3·溶液,试料粒度一160目,矿浆浓度20％,经5—7天气流搅拌浸出,钴的浸出率为80％,有时可达90％以上。     

两株不同来源的嗜酸氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿浸出的研究

为了比较两株不同来源的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株在不同培养基中的亚铁氧化活性和黄铜矿浸出能力,本研究采用了分离自广东梅山酸性矿坑水中的菌株M1和标准菌株ATCC 23270,对其在9K培养基中的亚铁氧化活性和矿物培养基中氧化还原电位以及浸矿效率进行了测定,该矿物培养基中黄铜矿来自广东梅山.研究结果表明,菌株M1在9K培养基中需5天才能将亚铁完全氧化.而ATCC 23270只需4天,但是菌株MI的铜离子浸出效率(38%)却高于ATCC 23270(31%),浸出30天后,菌株M1浸矿体系的氧化还原电位从最初348 mV上升到520 mV,而ATCC 23270上升较小,仅从最初350 mV上升到491 mV.氧化还原电位的变化说明从广东梅山分离得到的菌株M1在浸矿体系中亚铁氧化活性比ATCC 23270更高.菌株M1比长期实验室培养的标准菌株ATCC 23270更适合当地矿物的微生物浸出,因而在生物浸出工艺中,应考虑采用分离或富集当地原生菌株来进行浸矿.     

脂环酸芽孢杆菌A1的分离鉴定及其对中低品位磷矿的溶磷研究

微生物溶磷技术为充分利用我国丰富但难选的中低品位磷矿开辟了一条新的途径。旨在筛选出针对中低品位磷矿的高效溶磷菌,从湖北宜昌磷矿的酸性矿坑水中分离出一株兼性嗜酸异养菌A1。经菌株形态特征、生理生化指标和16S r DNA序列分析,鉴定属于Alicyclobacillus aeris。分析A1菌在4种不同培养基的生长及浸磷情况,结果显示,菌株A1在YSG培养基中生长及溶解中低品位磷矿的情况最佳,其中磷的浸出率高达77.22%,与无菌对照的化学浸出相比约提高了62%。根据原始磷矿和A1菌在YSG培养基中溶解的磷矿矿渣的物相分析及相应浸矿液的高效液相色谱检测,结果表明,A1菌发酵有机碳源代谢产生以草酸和柠檬酸为主的混合有机酸,磷矿石中的氟磷灰石、碳氟磷灰石经过这些有机酸的溶解,析出可溶性磷酸盐并同时生成石膏。     

功能菌群耦合黄铁矿浸出软锰矿的研究

【目的】将3种不同来源的环境样品混合后接种至含1%黄铁矿和1%软锰矿的培养基中进行富集培养,初步得到有一定浸矿功能的混合微生物菌群。【方法】菌群继续用于黄铁矿和低品位软锰矿共同浸出,设置未接种的体系作为对照。【结果】对浸出过程中菌群结构的变化、pH、锰浸出率和浸出残渣的成分进行分析,结果发现接种过微生物菌群的浸出体系在反应15 d后,锰浸出率达到92.48%,远高于未接菌对照组的40.34%;菌群中Thiomonas sp.所占比例从最初的2%上升到浸出结束时的93%。实验组的pH从最初的4.0下降到2.5;X射线衍射(XRD)分析发现,通过生物作用浸出的残渣中含有黄钾铁矾,说明生物代谢产生了大量的硫酸。【结论】证明微生物在两矿浸出过程中通过促进黄铁矿解离,维持体系低pH等作用加速反应的进行。结果为进一步研究微生物浸矿的作用机制和开发低品位锰矿的生物浸出工艺打下了基础。     

古矿区高活性高抗性氧化亚铁硫杆菌的分离鉴定及其特性研究（英文）

从湖北省大冶市古铜矿区域分离得到1株具有较高Fe~(2+)氧化活性的嗜酸氧化亚铁硫杆菌SY,16S rDNA序列分析表明,该菌与Acidithiobacillus ferrooxidans(DQ 062116.1)的序列相似性最高。生理生化性质测定表明,菌株SY化能自养型,最适pH值为2.0,最适生长温度为30℃。菌株SY对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)等重金属离子抗性的最低抑菌浓度分别为300、350、700和800 mmol/L,表明其对多种重金属离子均有很高的抗性。SY浸矿数据表明该菌对湖北大冶本土矿石浸出率为84.28%,高于其他地区矿石浸出率,在本土矿石生物浸出中显示出很大的优势。     

矿石粒度对西藏玉龙次生硫化铜矿柱浸的影响研究

目的:以西藏玉龙次生硫化铜铜矿为研究对象,考察了该矿石生物浸出的可行性,并且研究了矿石粒度对生物浸出的影响。方法:在小型柱式反应器中,利用实验室在45℃条件下富集获得的一种中等嗜热浸矿富集物进行了小型生物柱浸试验。结果:与常规酸浸相比,中等嗜热浸矿微生物的存在很大幅度地促进了Cu的浸出,可以使Cu的浸出率提高25%,硫酸消耗量减少33%。该矿石经过110天的生物浸出后,5~10 mm粒级矿石最终浸出率高达89%,而15~25 mm粒级矿石最终浸出率为57%,浸出渣相经过XRD分析发现,5~10 mm粒级渣相中出现大量的黄钾铁矾和少量的硫单质。结论:微生物存在可以显著地提高该矿石铜的浸出率,同时降低酸耗。并且随着该矿石粒度的减小,铜的浸出速率显著加快。     

葡萄糖对嗜酸氧化亚铁硫杆菌与Acidiphilium acidophilum共培养的影响

【目的】深入了解自养的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)与异养的Acidiphilium acidophilum之间的协同作用, 为嗜酸异养微生物在生物浸出体系和酸性矿坑水(AMD)等极端酸性环境中的生态功能研究提供基础, 并为AMD环境的修复提供参考。【方法】应用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)及特异性引物, 定量At. ferrooxidans与Aph. acidophilum在类似自然状态下的共培养物受葡萄糖抑制时的生物量变化, 同时检测其生长过程中Fe2+氧化和pH值的变化。【结果】无论是否加入葡萄糖, 共培养对Fe2+氧化的效率均较At. ferrooxidans纯培养高。当葡萄糖浓度为5 g/L时, At. ferrooxidans纯培养失去对Fe2+的氧化能力, 而共培养仍能在100 h内将所有的Fe2+氧化完, 且加入葡萄糖越多的培养体系氧化终点的pH值也越高。在不加入葡萄糖的条件下, At. ferrooxidans 与Aph. acidophilum 数量比在100:1的数量级, 表明以这两种菌为代表的自养菌和异养菌在自然条件下生物量的比例。无论纯培养还是共培养的At. ferrooxidans数量均随葡萄糖浓度的提高而减少, 且延滞期则变长; 而异养生长的Aph. acidophilum则相反。【结论】适合进行Fe2+氧化的At. ferrooxidans与Aph. acidophilum的数量比例范围应在100:1的数量级。由于Aph. acidophilum能促进At. ferrooxidans对亚铁的氧化, 并能缓解或消除葡萄糖对At. ferrooxidans的抑制, 所以不能以加入类似于葡萄糖的有机物作为AMD环境生物修复的手段。     

采用SELDI蛋白质芯片技术研究氧化亚铁硫杆菌对磷酸盐缺失的反应

氧化亚铁硫杆菌(At.f)是能够利用Fe2 和硫化矿来获取能量的一种化能自养菌.这种细菌在金属硫化矿的生物浸出中起着重要的作用.在硫化矿的生物浸出过程中,浸矿细菌通常会遇到多种胁迫条件,如温度的变化、营养成分的缺失和pH值的变化等,这些因素会影响到细菌的活性.因此对在胁迫条件下这类细菌的应急反应生理机制的研究具有重要的意义.SELDI蛋白质芯片技术是近年一种高通量的蛋白质组学研究技术.测定了以Fe2 为能源正常条件培养的At.f和磷酸盐缺失培养At.f的生长情况,绘制了相应的生长曲线;采用NP20蛋白质芯片,对At.f总蛋白的蛋白质芯片上样量进行了优化.在此基础上,采用IMAC-Cu、SAX2、WCX2三种特异性SELDI蛋白质芯片技术,获取了磷酸盐缺失培养At.f与正常条件培养的At.f的比较蛋白质图谱,采用软件对比较蛋白质图谱进行分析,发现了磷酸盐缺失培养At.f的13个明显差异表达的蛋白质分子,为进一步分离鉴定这些差异表达蛋白质奠定了基础.     

一株嗜酸兼性异养菌的分离和系统发育分析

从广东大宝山矿区硫化矿酸性矿坑水中分离获得一株嗜酸兼性异养菌DBS4-1,对该菌株进行了形态、生理生化特性研究及16S rRNA序列分析。分析结果显示:该菌株为革兰氏阴性细菌,球状,菌体直径约为4.0±0.5μm;该菌株兼性异养,具有广泛的底物利用特性,可以利用有机物进行异养生长,同时在自养环境中,还可以利用三价铁、单质硫获得能量进行生长,最适生长温度为30℃左右,最适生长pH约为3.5;该菌16S rRNA序列与Thiobacillus acidophilus(D86511)同源性高达99%。结果表明DBS4-1属于嗜酸硫杆菌属(Acidiphilium sp.),嗜酸种(acidophilum)。     

磁选育浸矿菌种新方法的研究--磁泳分离菌种

世界无处不有磁,磁场对整个世界产生着重大的影响。本文通过大量镜检工作,观察到从酸性矿坑水中初步分离培养得到的部分细菌对外加磁场均有微弱的趋磁性。基于菌种的这种特性,设计了磁泳装置用不同的磁场梯度分离细菌,磁泳分离的方法可以初步分离出近磁、远磁菌,这两个菌群的生理特性有着很大的差异,主要体现在其对亚铁氧化和对金属离子的浸出上,远磁菌亚铁氧化活性比近磁菌高将近50%,远磁菌对铜离子的浸出效果也比近磁菌好。近磁菌在强磁性矿物培养基中生长情况较好,而远磁菌在弱磁性矿物培养基中生长情况较好。而且,在近磁菌的纯培养菌体中分离到磁性颗粒。实验结果证明,采用磁泳用于分离体内含有磁性颗粒的细菌是可行并且有效的,这一分离技术和工艺的结合也将大大促进我国生物冶金的步伐。     

污泥中重金属的生物淋滤

生物淋滤法(Bioleaching)是指利用自然界中一些微生物(硫细菌)的直接作用或其代谢产物的间接作用,产生氧化、还原、络合、吸附或溶解反应,将固相中某些不溶性成分(如重金属、硫及其他金属)分离浸提出来的技术.在生物淋滤中,嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)和嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.f)被用作有效的淋滤载体[1].这种嗜酸性的化能自养型细菌以大气中的CO2为碳源,以无机物铁或硫为能源来维持生长,不需要提供外来的碳源和电子供体.另外,由于pH值很低,抑制了其他细菌的生长,所以在实际的操作过程中不需要严格的无菌条件.氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌去除重金属适宜于污水处理厂的开放系统,采用土著嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f)和氧化硫硫杆菌(A.f)进行重金属去除.也就是说,处理什么地方的污泥,就在什么地方分离A.f和A.t,这样分离的微生物在生物淋滤过程中能发挥较好的作用.这也是微生物在自然界生长繁殖的特点之一. 本期介绍了王聪、宋存江等[2]从剩余活性污泥中分离得到两株土著硫杆菌,对两株菌进行了分类鉴定,确定二者分别为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌杆(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)和嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.t),将二者的单菌和混合菌分别接种于剩余活性污泥中,进行了为期9 d的生物淋滤,对淋滤过程中的pH变化、氧化还原电位(ORP)以及重金属含量进行了检测.结果表明,生物淋滤9 d的混合菌对于As、Cr、Cu、Ni和Zn的去除效果最好,去除率分别达到了96.09%、93.47%、98.32%、97.88%和98.60%.混合菌生物淋滤对于Cd和Pb的去除率在第6天之后迅速下降,但是A.t单菌淋滤保持较高的去除率,此结果为进一步的应用打下了良好的基础.     

中等嗜热细菌浸出黄铜矿过程中pH对群落结构的影响

为了优化浸出工艺,研究了pH对浸矿过程主要微生物种群结构的影响。用中度嗜热混合菌槽浸黄铜矿精矿,在不控制pH,控制pH为2．5及控制pH为1．2时,应用PCR-RFLP（限制性酶切片段长度多态性）方法对上述浸出条件下的细菌群落动态变化进行研究。结果表明,浸出体系只有两种微生物,一种为Acidithiobacillus Caldus,一种为Leptospirillum ferriphilum。pH对群落结构有明显影响。不控制pH时,浸出开始阶段At．caldus是优势种群,占群落的96％,随着浸出的进行,L．ferriphilum增多,在浸出后期代替At．caldus成为优势菌种,占69％。控制pH时,L．ferriphilum始终占主导地位,同时发现pH为2．5时At．caldus在群落中的丰度比pH为1．2时高。     

磁选育浸矿菌种新方法的研究——磁泳分离菌种

世界无处不有磁,磁场对整个世界产生着重大的影响。本文通过大量镜检工作,观察到从酸性矿坑水中初步分离培养得到的部分细菌对外加磁场均有微弱的趋磁性。基于菌种的这种特性,设计了磁泳装置用不同的磁场梯度分离细菌,磁泳分离的方法可以初步分离出近磁、远磁茼,这两个菌群的生理特性有着很大的差异,主要体现在其对亚铁氧化和对金属高于的浸出上,远磁菌亚铁氧化活性比近磁菌高将近50％,远磁菌对铜离子的浸出效果也比近磁茼好。近磁菌在强磁性矿物培养基中生长情况较好,而远磁茼在弱磁性矿物培养基中生长情况较好。而且,在近磁茼的纯培养茼体中分离到磁性颗粒。实验结果证明。采用磁泳用于分离体内舍有磁性颗粒的细菌是可行并且有效的,这一分离技术和工艺的结合也将大大促进我国生物冶金的步伐。