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溶磷菌株选育及菌群协同作用研究

作　者: 黄腾
导　师: 龚文琪
学　校: 武汉理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 鲕状赤铁矿 生物冶金 溶磷菌
分类号: TF18
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 56次
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内容摘要


随着国民经济的发展,我国对铁矿石的需求量日益增大,而现存的大量铁矿石资源,由于品位较低,远不能适应钢铁工业和经济发展的需求,产需矛盾日益突出。因此对难选赤铁矿的开发利用已成为学者们普遍关注的问题,鲕状赤铁矿就是其中的一种。鲕状赤铁矿石因原矿品位低,形态复杂,加之选矿成本高,已成为世界公认的最难选铁矿石之一,而采用传统的选矿方法亦难以获得较理想的效果。本文利用从广西某温泉和大冶铜矿等地采集来的三种溶磷菌——嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,以下简称At.f菌）,嗜酸氧化硫硫杆菌（Acidithiobacillus thiooxidans,以下简称At.f菌）和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonassp.）的浸矿研究,从中发现:1)在低矿浆浓度条件（1%）下,与单一菌浸矿相比,将At.f和At.t进行不同比例混合后,细菌能明显提高铁矿石的脱磷率,其中最佳混合比例为（At.f:At.t）1:3,通过进一步XRD和SEM分析后发现,混合菌较At.f单独浸矿相比,能减少代谢产物铁矾沉淀的生成量,从而更利于矿粉与细菌的接触,提高细菌的脱磷率。而适当降低培养基中能源物质FeSO4和硫粉的含量,仍然可以获得较为理想的脱磷效果,同时在一定程度上降低了固相的硫含量。2)通过改变At.f菌的培养基成分后发现,能源物质Fe2+的存在形式对其生长和浸矿具有极为重要的影响。在含FeCl2的培养基中,由于过量Cl-存在,对At.f的生长和浸矿具有明显的抑制作用。3)对采集于大冶铜矿的野生菌进行富集和纯化,通过逐渐改变培养基中FeSO4和葡萄糖的比例,选育出一株异养菌Sphingomonas sp.,该菌能利用有机能源物质进行化能异养。对浸矿的研究后发现,Sphingomonas sp.较At.f和At.t相比,具有明显的优势。在低矿浆浓度条件下,能显著提高矿石的除磷率,同时也解决了固相成分中元素硫含量过高的问题,具有广泛的应用前景。进一步研究后发现,矿浆浓度是制约磷浸出率的主要影响因素。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 我国铁矿资源及其开发现状  10-11
  1.2 现有选矿方法及存在的问题  11-12
  1.3 溶磷微生物  12-13
    1.3.1 我国生物冶金的发展  12
    1.3.2 微生物对磷的转化  12-13
    1.3.3 细菌的溶磷作用  13
    1.3.4 真菌的溶磷作用  13
  1.4 影响微生物浸出的主要因素  13-16
    1.4.1 微生物的性质  13
    1.4.2 矿石的性质  13-14
      1.4.2.1 矿石粒度  14
      1.4.2.2 矿石的化学成分  14
    1.4.3 环境条件  14-16
      1.4.3.1 温度  14
      1.4.3.2 介质pH值  14
      1.4.3.3 金属离子浓度  14-15
      1.4.3.4 表面活性剂  15
      1.4.3.5 培养基  15-16
  1.5 菌种的选育和鉴定  16-17
    1.5.1 菌种的选育  16
    1.5.2 菌种的鉴定  16-17
  1.6 生物湿法冶金技术的发展趋势  17-18
  1.7 本课题的目的及意义  18
  1.8 本课题的研究目标及内容  18-20
    1.8.1 研究目标  18
    1.8.2 研究内容  18-20
第2章 实验材料、仪器与方法  20-29
  2.1 实验材料  20-24
    2.1.1 菌种  20
    2.1.2 实验药剂  20-21
    2.1.3 培养基  21
    2.1.4 铁矿样  21-24
      2.1.4.1 矿样制备  21-22
      2.1.4.2 矿石化学成分  22-23
      2.1.4.3 矿物组成及含量  23
      2.1.4.4 磷的存在形态及矿物粒度特性  23-24
  2.2 实验仪器  24
  2.3 实验方法  24-26
    2.3.1 灭菌方法  24-25
    2.3.2 细菌培养方法  25
    2.3.3 细菌浸矿方法  25-26
  2.4 分析方法  26-29
    2.4.1 pH测定  26
    2.4.2 细菌活性的测定  26
    2.4.3 细菌浸磷效果的测定  26-29
第3章 硫杆菌的培养特性研究  29-36
  3.1 At.t菌  29-31
    3.1.1 细菌学描述  29
    3.1.2 菌种的富集及培养特性  29-30
    3.1.3 菌种的纯培养特性  30-31
  3.2 At.f菌  31-34
    3.2.1 细菌学描述  31-32
    3.2.2 菌种的富集及培养特性  32-33
    3.2.3 菌种的纯培养特性  33
    3.2.4 16SrRNA鉴定  33-34
  3.3 本章小结  34-36
第4章 混合菌浸矿最佳混合比例研究  36-44
  4.1 实验方法  36
  4.2 实验结果与讨论  36-40
    4.2.1 混合菌生长特性研究  36-38
      4.2.1.1 pH值  36-37
      4.2.1.2 Fe~(2+)氧化活性  37
      4.2.1.3 XRD分析  37-38
    4.2.2 混合菌浸矿研究  38-40
      4.2.2.1 pH值  39
      4.2.2.2 液相浸磷率  39-40
      4.2.2.3 固相浸磷率  40
  4.3 XRD分析  40-42
  4.4 SEM分析  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章 能源物质对细菌浸磷的影响  44-47
  5.1 实验方法  44
  5.2 试验结果与讨论  44-46
    5.2.1 pH值  44-45
    5.2.2 液相浸磷率  45-46
    5.2.3 固相元素分析  46
  5.3 本章小结  46-47
第6章 矿浆浓度对细菌浸磷的影响  47-50
  6.1 实验方法  47
  6.2 试验结果与讨论  47-49
    6.2.1 pH值  47-48
    6.2.2 液相浸磷率  48
    6.2.3 固相元素分析  48-49
  6.3 本章小结  49-50
第7章 培养基对At.f菌浸矿的影响  50-57
  7.1 实验方法  50
  7.2 实验结果与讨论  50-56
    7.2.1 pH值  50-51
    7.2.2 Fe~(2+)氧化活性  51-52
    7.2.3 液相浸磷率  52-53
    7.2.4 固相浸磷率  53
    7.2.5 XRD分析  53-55
    7.2.6 SEM分析  55-56
  7.3 本章小结  56-57
第8章 Sphingomonas sp.培养特性研究  57-62
  8.1 菌种的分离纯化  57-59
    8.1.1 菌种的分离  57-58
    8.1.2 菌种的纯化  58-59
  8.2 菌种对能源物质的利用  59-60
  8.3 16SrRNA鉴定  60
  8.4 鞘氨醇单胞菌结构特征  60-61
  8.5 本章小结  61-62
第9章 Sphingomonas sp.与At.f混合作用研究  62-67
  9.1 实验方法  62-63
  9.2 实验结果与讨论  63-66
    9.2.1 菌液生长pH值  63
    9.2.2 矿浆pH值  63-64
    9.2.3 固相浸磷率  64
    9.2.4 XRD分析  64-65
    9.2.5 SEM分析  65-66
  9.3 本章小结  66-67
第10章 矿浆浓度的影响研究  67-74
  10.1 实验方法  67
    10.1.1 At.f:Sphingomonas sp.=3:1时矿浆浓度的影响  67
    10.1.2 At.f:Sphingomonas sp.=1:3时矿浆浓度的影响  67
    10.1.3 单独Sphingomonas sp.矿浆浓度的影响  67
  10.2 实验结果与讨论  67-72
    10.2.1 At.f:Sphingomonas sp.=3:1时矿浆浓度的影响  67-69
      10.2.1.1 pH值  67-68
      10.2.1.2 液相浸磷率  68-69
      10.2.1.3 固相浸磷率  69
    10.2.2 At.f:Sphingomonas sp.=1:3时矿浆浓度的影响  69-70
      10.2.2.1 pH值  69-70
      10.2.2.2 固相浸磷率  70
    10.2.3 单独Sphingomonas sp.矿浆浓度的影响  70-72
      10.2.3.1 pH值  70-71
      10.2.3.2 固相浸磷率  71
      10.2.3.3 XRD分析  71-72
  10.3 浸矿工艺条件初探  72-73
    10.3.1 实验方法  72
    10.3.2 结果与讨论  72-73
  10.4 本章小结  73-74
第11章 细菌溶磷机理分析  74-83
  11.1 微生物溶磷机理研究现状  74
  11.2 硫杆菌浸矿机理研究  74-76
  11.3 Sphingomonas sp.浸磷机理研究  76-80
    11.3.1 硫酸与Sphingomonas sp.浸矿的比较  76-78
      11.3.1.1 实验方法  76
      11.3.1.2 结果与讨论  76-78
    11.3.2 Sphingomonas sp.溶解Ca_3(PO_4)_2实验  78-79
      11.3.2.1 实验方法  78
      11.3.2.2 结果与讨论  78-79
    11.3.3 Sphingomonas sp.最佳浸矿时间研究  79-80
      11.3.3.1 实验方法  79
      11.3.3.2 结果与讨论  79-80
  11.4 数学分析  80-81
  11.5 本章小结  81-83
第12章 结论  83-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
附录(一)  90-91
  At.f 菌测序结果  90-91
附录(二)  91-92
  Sphingomonas sp.测序结果  91-92
附录(三)  92

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 微生物冶金
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