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嗜酸性硫杆菌的耐氟培养及其在重金属浸出中的应用研究

李立松  
【摘要】:在钢铁生产加工后会产生大量的酸洗污泥,酸洗污泥中含有重金属离子,若处理不当会对环境造成污染,所以实现酸洗污泥的无害化、资源化和减量化逐渐受到人们的关注。研究从微生物角度出发,探究了微生物在酸洗污泥中重金属浸出中的应用;因生物法对硫化矿物中重金属也有浸出作用,对微生物与金属硫化物的作用也进行了研究。对从南京市某污水处理厂二沉池的污泥中筛选出的菌株进行富集培养,培养后的菌株在2:2固体培养基中进行分离纯化,经16S rDNA和PCR扩增测序分析鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌株(Acidithiobacillus ferrooxidans, A.f),命名为NJLGS18。氧化亚铁硫杆菌株在生物浸出应用中对重金属离子和酸根离子都有一定的耐受性,但少量氟离子的存在会对氧化亚铁硫杆菌株的活性产生影响,氟离子是抑制氧化亚铁硫杆菌生长的重要因素。为了提高氧化亚铁硫杆菌NJLGS18对氟离子的耐受性,获得能耐受一定氟离子浓度的氧化亚铁硫杆菌株,在不同初始pH下采用连续转接驯化方法对分离纯化得到的菌株NJLGS18进行了耐氟培养,在培养过程中会产生代谢产物,通过XRD、FTIR、SEM等方法对在不同氟离子浓度条件下培养时产生的代谢产物做了分析表征。结果表明:氟浓度小于5 mg/L时,菌株NJLGS18的生长发育良好;当其浓度大于5 mg/L时,菌株的生长活性受到的影响较大;菌株的耐氟能力可以通过培养提高,培养后菌株适应氟浓度能力可达40 mg/L;在不同氟离子条件下培养时产生的代谢产物主要是黄钾铁矾,黄钾铁矾的结构形态可能随条件的不同会有所差异。以酸洗污泥为研究对象,对污泥的基本成分进行了分析并探究了在不同初始亚铁量、不同能源物质条件和不同污泥投加量条件下菌株对污泥中重金属Cu和Mn的浸出效果。在不同初始亚铁量下,Cu和Mn的浸出效果不同,随着初始亚铁浓度的增加,Cu和Mn的浸出率也会随着增加,Cu和Mn的浸出率分别可达到50.2%和47.27%;以亚铁和硫为不同能源物质浸出时,由于菌株对亚铁和硫的利用方式不同,使得菌株对Cu和Mn的浸出效果有所差异;在不同污泥投加量下,一定条件下,随污泥投加量的增加,菌株对Cu和Mn的浸出率会随之下降。以硫化铜和硫化锌为研究对象,研究了在不同培养条件、不同初始pH和不同硫化物投加量条件下菌株与硫化物的相互作用效果。研究结果表明:在一定条件下,菌株与硫化物产生相互作用,对硫化物中金属Cu和Zn有一定的溶出效果;初始pH不同对菌株与硫化铜的作用稍有影响,而菌株与硫化锌的作用受初始pH的影响不大;一定条件下,在不同硫化铜和硫化锌投加量条件下,菌株与硫化物作用过程中对Cu和Zn的溶出效果随投加量的增加而降低。


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