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嗜酸混合硫杆菌与铜绿假单胞菌对低品位磷矿的浸磷研究

作　者: 贾伟伟
导　师: 吕早生
学　校: 武汉科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 混合菌铜绿假单胞菌中低品位磷矿黄铁矿生物浸磷
分类号: TF18
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文研究了从湖北某矿的酸性坑水中分离到的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans, At. t)混合菌为浸磷菌进行低品位磷矿的浸磷实验。At. f和At. t混合菌浸磷率比同源单一At.f菌提高32%,浸出速度快,且对能源物质的消耗少。亚铁和黄铁矿的加入对At. f和At. t混合菌的浸磷有显著的助浸作用,最佳用量分别为7 g/100 mL和0.5 g/100 mL;适量表面活性剂吐温40、60和80的加入对混合菌浸磷也有一定的促进作用。以初始pH、接种量和矿浆浓度为正交试验因素得出最佳浸磷条件为初始pH =1.5;菌种量为15%;矿浆浓度为15 g/L;浸磷率达51.07%。诱变处理对黄铁矿存在条件下混合菌浸出磷矿粉中的磷的最佳工艺条件为:微波595 W辐射混合菌20 s,浸磷率提高了65%;30 W紫外灯下20 cm照射混合菌3 min,浸磷率提高了67%;超声波400 W处理混合菌工作次数30次(超声时间3 s/次,间歇时间7 s/次),浸磷率提高了一倍;浓度为0.2 mol/L的亚硝酸钠0.6 mL诱变处理20 min,浸磷率提高了17%;超声波400 W处理微波正突变菌工作次数30次,浸磷率提高了一倍;30 W紫外灯下20 cm照射微波正突变菌3 min,浸磷率提高了78%。混合菌在代谢过程分泌了有机酸如苹果酸,柠檬酸,草酸等与硫酸共同参与浸磷。本文从浸磷矿液中分离和纯化出一株浸磷菌LLJQ-1,研究了该菌的形态,生理生化特征,糖、醇利用研究,16S rDNA序列分析以及系统发育树分析,结果表明菌株LLJQ-1为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,P. aeruginosa)。本文首次发现LLJQ-1为溶磷微生物。该菌在初始pH= 2.5、接种量10%和矿浆浓度为10 g/L的条件下,浸磷率达83.9%。在pH均为2.5的条件下,利用该菌溶解磷矿粉的浸磷率比稀硫酸直接溶解提高了45%。菌株LLJQ-1在代谢过程中分泌有机酸主要是柠檬酸,苹果酸和酒石酸,其中产生的柠檬酸含量最高,达74.815 mg/L。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第一章综述  9-19
  1.1 我国磷矿资源分布及特点  9-11
  1.2 微生物冶金技术  11
  1.3 磷矿微生物浸出的意义  11-12
  1.4 磷矿微生物浸出研究及应用的现状  12-13
    1.4.1 自养菌  12
    1.4.2 异养菌  12-13
  1.5 铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，P. aeruginosa）  13-14
  1.6 生物冶金中混合菌的作用  14
  1.7 影响微生物浸出的因素  14-17
    1.7.1 微生物因素  14-16
    1.7.2 物理化学因素  16
    1.7.3 工艺技术因素  16-17
    1.7.4 其它影响因素  17
  1.8 生物生理生化特性研究及鉴定  17
  1.9 课题的目的及意义  17-18
  1.10 研究目标、内容  18-19
    1.10.1 研究目标  18
    1.10.2 研究内容  18-19
第二章实验材料和研究方法  19-32
  2.1 矿物材料  19-20
    2.1.1 矿物的元素分析  19
    2.1.2 昌盛矿的物相分析  19-20
  2.2 菌种  20-21
    2.2.1 菌种来源  20
    2.2.2 培养基  20-21
    2.2.3 菌种富集和驯化  21
    2.2.4 菌种分离纯化  21
    2.2.5 菌种保藏  21
  2.3 研究方法  21-30
    2.3.1 混合菌摇瓶浸出实验及正交实验  21-22
    2.3.2 混合菌（At.f 菌& At.t 菌）与氧化亚铁硫杆菌（At.f 菌）的浸磷比较  22
    2.3.3 微波与超声波处理磷矿粉  22-23
    2.3.4 诱变方法  23-24
    2.3.5 优化培养基  24-28
    2.3.7 16S rDNA 鉴定  28-30
    2.3.8 构建系统发育树  30
  2.4 分析检测方法  30-32
    2.4.1 细菌生长特性曲线的测定  30
    2.4.2 浸磷率的测定方法  30
    2.4.3 浸矿液酸度及电势测定  30
    2.4.4 有机酸测定  30-31
    2.4.5 红外光谱分析  31
    2.4.6 X 射线衍射分析方法  31
    2.4.7 电镜扫描观察  31
    2.4.8 元素分析  31-32
第三章结果与讨论  32-63
  3.1 混合菌的富集、分离、筛选及鉴定  32-33
    3.1.1 混合菌的富集  32
    3.1.2 混合菌生长特征  32
    3.1.3 不同培养基对混合菌生长的影响  32-33
  3.2 混合菌（At.f 菌& At.t 菌）与At.f 菌的浸磷比较  33-34
  3.3 浸磷工艺研究  34-40
    3.3.1 磷矿粒度对混合菌浸出磷的影响  34-35
    3.3.2 浸出初始pH 值的影响  35
    3.3.3 初始接种量对混合菌浸出中磷浸磷率的影响  35
    3.3.4 不同底物对浸磷的影响  35-36
    3.3.5 黄铁矿含量对混合菌浸出中磷浸磷率的影响  36
    3.3.6 不同磷矿量对混合菌浸出中磷浸磷率的影响  36-37
    3.3.7 二价铁离子含量对混合菌浸磷率的影响  37
    3.3.8 表面活性剂对混合菌浸磷率的影响  37-38
    3.3.9 微波处理磷矿粉对混合菌浸出磷的影响  38-39
    3.3.10 超声波处理磷矿粉对混合菌浸出磷的影响  39-40
  3.4 混合菌正交实验  40-41
    3.4.1 正交实验结果  40-41
    3.4.2 结果分析  41
  3.5 诱变菌对浸磷效果的影响  41-45
    3.5.1 微波诱变菌对浸磷效果的影响  41-42
    3.5.2 超声波诱变菌对浸磷效果的影响  42-43
    3.5.3 紫外诱变菌对浸磷效果的影响  43
    3.5.4 亚硝酸诱变菌对浸磷效果的影响  43-44
    3.5.5 微波-超声波诱变菌对浸磷效果的影响  44-45
    3.5.6 微波-紫外诱变菌对浸磷效果的影响  45
  3.6 混合菌在不同培养基中的浸磷效果  45-46
  3.7 硫酸和混合菌浸磷比较  46-51
    3.7.1 二者磷浸出率  46-47
    3.7.2 混合菌浸矿滤渣SEM 分析  47
    3.7.3 混合菌浸矿滤渣XRD 分析  47-50
    3.7.4 混合菌浸矿滤渣IR 分析  50
    3.7.5 混合菌浸矿液HPLC 分析  50-51
    3.7.6 混合菌浸矿机理分析  51
  3.8 溶磷微生物菌株分离、筛选及菌株培养特性  51-53
    3.8.1 菌株分离、筛选  51
    3.8.2 菌株LLJQ-1 培养特性  51-53
  3.9 菌株LLJQ-1 生理生化特性及16S rDNA 鉴定  53-57
    3.9.1 菌株LLJQ-1 的生理生化特性  53-54
    3.9.2 菌株LLJQ-1 16S rDNA 鉴定  54-57
  3.10 菌株LLJQ-1 浸磷研究  57-63
    3.10.1 不同培养基中的浸磷效果  57
    3.10.2 菌株LLJQ-1 在浸矿培养基YSG 中的浸磷率及pH 变化  57-58
    3.10.3 菌株LLJQ-1 浸矿滤渣XRD 分析  58-60
    3.10.4 菌株LLJQ-1 浸矿滤渣IR 分析  60-61
    3.10.5 菌株LLJQ-1 在K 氏培养基中培养菌液的HPLC 分析  61-62
    3.10.6 菌株LLJQ-1 浸矿滤渣元素分析  62
    3.10.7 菌株LLJQ-1 浸矿机理分析  62-63
第四章结论  63-65
参考文献  65-68
附录一  68-69
附录二  69
附录三  69-73
致谢  73-74
硕士期间完成的学术论文  74

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