畢業(yè)設(shè)計（論文）不同能源物質(zhì)對脫硫微生物生長的影響

1、不同能源物質(zhì)對脫硫微生物生長的影響摘要摘要本實驗研究了 9k 基礎(chǔ)鹽中以 cus、feso4、硫鈷精礦為能源物質(zhì)培養(yǎng)氧化亞鐵硫桿菌和在 wakesman 培養(yǎng)基中培養(yǎng)氧化硫硫桿菌時細(xì)菌生長情況。實驗表明，通過對細(xì)菌的富集培養(yǎng)，細(xì)菌濃度達(dá)到成熟期的周期變短。細(xì)菌在wakesman 培養(yǎng)基中生長最快，經(jīng)過多次富集后細(xì)菌達(dá)到成熟期需 7 天最高濃度為 17.10106個/ml。在 9k 基礎(chǔ)鹽中以硫鈷精礦為能源時，細(xì)菌生長速度次之，細(xì)菌達(dá)到成熟期需 10 天，最高濃度為 12.45106個/ml。9k 基礎(chǔ)鹽加入 feso4細(xì)菌達(dá)到成熟期需 12 天最高濃度為 12.45106個/ml 和 9k 基

2、礎(chǔ)鹽加入 cus 細(xì)菌達(dá)到成熟期需 14 天最高濃度為 11.00106個/ml。培養(yǎng) t.f 菌時以硫鈷精礦為能源時生長最好。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氧化亞鐵硫桿菌，氧化硫硫桿菌，富集培養(yǎng)the diffrernt energy material the influence which grows to the desulohurization microorganismabstractthis experiment studied the different energy material cus, feso4, cobalt pyrite add into 9k substrate to infl

3、uence thiobacillus ferrooxidanands bacteria and wakesman to influence thiobacillus thiooxidans bacteria. the experiment indicated that via enrichment cultivate of bacteria, the autumn period of the density of bacteria become shorten. bacteria at wakesman inside grow most quickly,with many times of e

4、nrichment chltivate ,bacteria to the autumn needs 7 days, the highest density is 17.10106 entries per milliliter,next is 9k substrate add cobalt pyrite, bacteria to the autumn needs 10 days, the highest density is 12.45106 entries per millilitre,9k substrate add feso4, the bacteria to the autumn nee

5、ds 12 days the highest density is 12.45106 entries per millilitre and 9k substrate cus needs 14 days the highest density is 11.00106 entries per millilitre.with the energy material of cobalt pyrite to influence the thiobacillus ferrooxidanands bacteria grows the best.key words：thiobacillus ferrmxida

6、ns, thiobacillus thiooxidans, enrichment cultivate目目 錄錄摘要.iabstract.ii第一章第一章 緒論緒論.11.1 引言.11.2 礦物微生物脫硫的研究概況.21.2.1 煤炭的微生物脫硫基本方法 .31.3 浸礦細(xì)菌的種類及其特點(diǎn).41.4 細(xì)菌的浸出機(jī)理.51.4.1 直接間接作用機(jī)理 .51.4.2 微生態(tài)作用與直接間接作用機(jī)理 .51.4.3 初級次級反應(yīng)機(jī)理 .61.5 影響微生物浸礦過程的因素 .61.5.1 菌種 .71.5.2 細(xì)菌的適應(yīng)性 .71.5.3 培養(yǎng)基的成分及氮和氧 .71.5.4 有害組分和抑制組分 .71

7、.5.5 鐵離子 .71.5.6 ph 值.71.5.7 溫度 .71.6 t.f 菌與礦物的作用特性 .81.7 t.f 菌的分離 .81.7.1 平板接種法 .81.7.2 酸選育法 .81.7.3 稀釋法 .81.7.4 單細(xì)胞分離法 .81.7.5 重金屬離子選育法 .81.8 研究目的意義.8第二章第二章 細(xì)菌富集培養(yǎng)的實驗細(xì)菌富集培養(yǎng)的實驗.112.1 實驗原料.112.1.1 浸礦原料 .112.1.2 實驗試劑 .112.1.3 菌種 .122.2 實驗試劑.122.3 試劑配置.122.3.1 wakesman 溶液(g/l).122.3.2 9k 基礎(chǔ)鹽(無鐵) (g/l)

8、.122.3.3 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液 0.01500mol/l.122.3.4 草酸胺結(jié)晶紫染液 .132.3.5 硫磷酸 .132.3.6 二苯胺磺酸鈉指示液 .132.3.7 1:1 鹽酸 .132.3.8 5mol/l 硫酸.132.4 實驗方法.132.4.1 細(xì)菌的富集分離培養(yǎng) .132.4.2 細(xì)菌濃度測定 .132.4.3 亞鐵離子濃度測定 .132.4.4 ph 值的測定.142.5 儀器和設(shè)備.142.6 消毒與滅菌.14第三章第三章 細(xì)菌富集培養(yǎng)的結(jié)果與探討細(xì)菌富集培養(yǎng)的結(jié)果與探討.153.1 微生物生長曲線的特性.153.1.1 延遲期 .153.1.2 對數(shù)期 .15

9、3.1.3 恒定期 .153.1.4 衰亡期 .153.2 相同能源物質(zhì)對細(xì)菌培養(yǎng)的比較.153.2.1 以 cus 為能源時 t.f 菌的富集培養(yǎng).153.2.2 以 feso4 為能源時 t.f 菌的富集培養(yǎng).163.2.3 以硫鈷精礦為能源時 t.f 菌的富集培養(yǎng).183.2.4 以 wakesman 溶液為能源時 t. t 菌的富集培養(yǎng).193.3 不同種能源物質(zhì)對細(xì)菌培養(yǎng)的比較.203.3.1 細(xì)菌生長曲線比較 .203.3.2 ph 值的比較.213.2.3 fe2+濃度的比較.213.4 各種菌種形態(tài)的比較.21第四章第四章 結(jié)論與展望結(jié)論與展望.244.1 生物浸出的結(jié)論.24

10、4.2 生物浸出的展望.24參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).26致謝致謝.27第一章 緒論1.1 引言引言很早以前，人們便在采礦廢石堆及煤礦堆的礦坑水中發(fā)現(xiàn)有金屬及酸的存在。利用酸性礦坑水從硫化礦中浸出銅的經(jīng)驗性生產(chǎn)早在菲尼基及羅馬時代就有發(fā)現(xiàn)。之后，16 世紀(jì) welsh 在 anglesey、18 世紀(jì) riotinto 在 spain 曾用有細(xì)菌存在的酸性水進(jìn)行硫化礦的生物浸出，在 1922 年有 rudolf 等用自養(yǎng)菌浸出硫化鐵及硫化鋅的報道，但直到 20 世紀(jì)四五十年代，bryner、kelly 及其同事們的研究才使人們開始全面認(rèn)識細(xì)菌的作用。接著，較大規(guī)模微生物提取金屬的研究及應(yīng)用開始展開，除

11、對銅、鈾礦物生物浸出工藝的研究外，對于鎳、鈷、鋅的細(xì)菌浸出，高砷金礦的預(yù)氧化，以及細(xì)菌浸礦的原理進(jìn)行了研究。進(jìn)入 20世紀(jì)八九十年代，微生物浸礦已成為礦冶領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)并取得了長足進(jìn)步。1980 年，第 1 個商業(yè)化規(guī)模的低品位銅礦生物浸出堆浸廠在智利 santiago 附近的 minera pudahuel 礦山公司(smp)建成，10 年以后，利用該技術(shù)又在智利另外兩個礦山 cedoc010rado 和 quebrada b1anca 建成更大規(guī)模的細(xì)菌堆浸廠。目前國外部分礦山公司低品位及廢銅礦物細(xì)菌堆浸的工業(yè)應(yīng)用狀況如表 l 所示。在國內(nèi)，微生物浸礦的研究最早始于 20 世紀(jì) 60 年代

12、，中科院微生物研究所對銅官山銅礦進(jìn)行試驗研究，后因種種原因而一度停止。80 年代至 90 年代，中南大學(xué)、北京有色金屬研究總院、中科院微生物研究所、中科院化工冶金研究所、東北大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)、沈陽黃金研究所、昆明理工大學(xué)、北京礦冶研究總院等單位分別對銅、鎳等低品位礦的生物提取及高砷金礦預(yù)氧化的理論及工藝進(jìn)行了廣泛研究。90 年代中后期，由中南大學(xué)與江西銅業(yè)公司等單位合作，在江西銅業(yè)公司德興銅礦建成了我國第 1 家年產(chǎn) 2000t 電銅的低品位銅礦生物提取堆浸廠。之后，廣東大寶山、福建紫金山相繼建成千噸級生物提銅堆浸廠。目前，由北京有色金屬研究總院與福建紫金山礦業(yè)有限公司承擔(dān)的國家“十五”攻關(guān)項

13、目“生物冶金技術(shù)工程化”的完成，將在福建紫金山建成萬噸級的生物提銅堆浸廠。生物冶金技術(shù)因其投資小、成本低、能耗少、工藝流程簡單和對環(huán)境友好等特點(diǎn)，己成為 2l 世紀(jì)資源處理的主要工藝技術(shù)。生物冶金在低品位礦的有價金屬回收，難處理復(fù)雜硫化礦生物預(yù)氧化以及礦山污染治理等方面取得重大進(jìn)展。經(jīng)過多年試驗研究和工業(yè)應(yīng)用實踐，現(xiàn)己獲得多株工業(yè)用浸礦菌株。如氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、氧化鐵鐵桿菌等。目前所采用的菌大都從自然界分離馴化，存在浸礦周期長、生長速度慢、氧化能力弱、適應(yīng)力差等問題。并且實際浸礦體系中往往含有表面活性劑，各種重金屬離子等，當(dāng)其含量超過一定濃度，將抑制細(xì)菌生長，甚至造成菌體死亡；此外

14、還受外界環(huán)境因素影響，限制了細(xì)菌冶金工藝的進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用。因此，從自然界中不斷選育新的優(yōu)良菌株以及用現(xiàn)代生物技術(shù)改良菌種成為生物冶金技術(shù)的一個重要領(lǐng)域生物浸礦技術(shù)是生物、冶金、化學(xué)、礦物等多學(xué)科交叉技術(shù)。從開發(fā)到部分工業(yè)應(yīng)用盡管國內(nèi)外已有二三十年的歷史，從事該領(lǐng)域的研究工作者從浸礦微生物生長、選育，微生物與礦物的作用等方面展開了研究，但至今對微生物浸礦過程的機(jī)理、浸礦微生物的種類及其特征尚不十分清楚。起初研究認(rèn)為，thiobacillus ferrooxidans(t.f)菌是唯一的浸礦菌株，之后的研究表明，其它菌株對浸礦亦有作用。目前，已知的浸礦菌種有多種，它們可在有氧的情況下，通過氧化硫化

15、礦、鐵離子、元素硫等來獲得能量，并通過固定碳或其它有機(jī)營養(yǎng)物而生長。細(xì)菌浸出是當(dāng)前世界各國研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)1，其中銅、鈾、金的細(xì)菌浸出己實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。然而目前所使用的仍為天然或人工馴化菌種，其活性低、抗性差，浸出速度慢，從而限制了工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。20 世紀(jì) 80 年代，人們開始對氧化亞鐵硫桿菌等浸礦自養(yǎng)菌的生理、生化和遺傳及育種等進(jìn)行比較綜合、深入的研究。在浸出體系中，細(xì)菌是能動的生命體，而冶金工作者一般僅將其視之為一種“催化劑” ，并根據(jù)浸出結(jié)果提出了直接作用和間接作用機(jī)理。這樣的機(jī)理是一種綜合效果的解釋，不能區(qū)分各菌種在浸出中所起的作用與所處的地位，因而不能指導(dǎo)菌種的篩選與改良。因此，從

16、細(xì)菌這一浸出主體入手，從細(xì)菌學(xué)角度探討細(xì)菌浸出機(jī)理，了解各菌種的生理特性及其在浸出中的作用、地位及其相互關(guān)系，才能指導(dǎo)菌種的選育工作，并通過提高菌種氧化活性及優(yōu)化菌種浸出工藝條件來解決浸出速度較慢這一難題。細(xì)菌氧化浸出實際上是一項古老的技術(shù)，早在 300 多年前西班牙的里奧一廷托礦就曾經(jīng)應(yīng)用堆浸法來浸取銅，但當(dāng)時人們對其機(jī)理并不情楚，技術(shù)本身的發(fā)展也極為緩慢。進(jìn)入 20 世紀(jì)后，一方面由于不斷開采使易處理礦和富礦越來越少，人們不得不設(shè)法利用難處理礦和貧礦，另一方面社會對環(huán)境問題日益關(guān)注，是否對環(huán)境有重大影響己經(jīng)成為評價一項技術(shù)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。由于細(xì)菌氧化浸出設(shè)備投資小，操作成本低，對環(huán)境影響小

17、的優(yōu)點(diǎn)，所以這項技術(shù)開始受到重視。1.2 礦物微生物脫硫的研究概況礦物微生物脫硫的研究概況細(xì)菌浸出是當(dāng)前世界各國研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，其中銅、鈾、金的細(xì)菌浸出己實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。目前所使用的天然或人工馴化菌種活性低、抗性差，浸出速度慢，從而限制了工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。20 世紀(jì) 80 年代，人們開始對氧化亞鐵硫桿菌等浸礦自養(yǎng)菌的生理、生化和遺傳及育種等進(jìn)行比較綜合、深入的研究，根據(jù)浸出結(jié)果提出了細(xì)菌浸出的直接作用和間接作用機(jī)理。1.2.1 煤炭的微生物脫硫基本方法煤炭的微生物脫硫基本方法細(xì)菌的微生物脫硫在脫除煤炭中的硫的實驗最成功。下面以煤炭微生物脫硫為例介紹幾種脫硫方法2：(1) 生物浸出法生物浸出法

18、生物浸出法就是利用微生物的氧化作用將煤中黃鐵礦氧化分解成鐵離子和硫酸，硫酸溶于水后將其從煤炭中排除的脫硫方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是裝置簡單，只需在煤堆上面撤上含有微生物的水，通過水浸透在煤中實現(xiàn)微生物脫硫。生成的硫酸在煤堆的底部收集，從而達(dá)到從煤中去除硫的目的.這種方法已經(jīng)有幾十年的研究歷史，技術(shù)上是比較成熟的脫硫效率也令人滿意。由于是將煤中的硫直接代謝轉(zhuǎn)化當(dāng)采用合適的微生物時，還能同時處理煤中的無機(jī)硫和有機(jī)硫，理論上具有很大的應(yīng)用價值。但其致命的缺點(diǎn)是處理的時間較長，因為所用的硫桿菌屬于自養(yǎng)型微生物，生長速度慢。采用這種方法處理一批煤、一般需要 30 天以上的時間、而且其浸出的廢液如果不能及時處

19、理很易造成二次污染。美國匹茲堡能源研究中心利用氧化亞鐵硫桿菌對脫除煤中無機(jī)硫進(jìn)行了研究，30 天后能脫除煤中無機(jī)硫 95%，美國礦務(wù)局研究所進(jìn)行放大示范試驗用 252 天脫除黃鐵礦硫 61%68%；愛達(dá)華國家工程試驗所生物加工技術(shù)部用伊利諾斯煤在充分氣槽水煤漿反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行脫硫，40 天后，黃鐵礦脫除率約 70%。為提高浸出率、開發(fā)了空氣攪拌式反應(yīng)器、管道式和水平轉(zhuǎn)簡式反應(yīng)器等，以縮短處理時間。(2) 表面處理法表面處理法以前的研究人員認(rèn)為，用微生物處理煤炭中的硫必須將煤炭中的硫氧化成易溶解于水的硫酸，因而多采用浸出法。但對一個火力發(fā)電廠來說，每天要將幾千噸的煤脫硫。最關(guān)鍵的是脫硫效率。即脫硫時

20、間。為此，從 90 年代開始，日本電力工業(yè)中央研究所的研究人員把微生物處理技術(shù)與選煤技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)了微生物浮選脫硫技術(shù)，即微生物表面處理法。這種方法把煤粉碎成微粒并與水混合在其懸浮液下面吹進(jìn)微細(xì)泡煤和黃鐵礦的表面均附著氣泡。由于空氣和水的浮力作用兩者一起浮于水面不能分開。如果將微生物加到水溶液中，由于微生物附著在黃鐵礦微粒的表面。使得黃鐵礦的表面由疏水性變成親水性，與此同時，微生物卻難以附著在煤炭顆粒表面而仍保持其疏水表面的特點(diǎn)。在浮選柱中氣泡的推動下，煤炭顆粒上浮而黃鐵礦顆粒則下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開。這種方法可以大大地縮短處理時間，實驗表明。實驗所采用的微生物為硫桿菌屬氧化亞鐵

21、硫桿菌，它對黃鐵礦有很強(qiáng)的專一性，能在數(shù)秒鐘之后就起作用，顯著地抑制黃鐵礦的懸浮性。經(jīng)過 330 分鐘的處理能去除約 80%的黃鐵礦，并且還可去除一部分灰分。英國科學(xué)家用此法脫硫，整個過程數(shù)分鐘就可完成，脫硫高達(dá) 50%，但與浸出法相比，煤炭的回收率較低。1.3 浸礦細(xì)菌的種類及其特點(diǎn)浸礦細(xì)菌的種類及其特點(diǎn)氧化亞鐵硫桿菌3(thiobacillus.ferrmxidans)。革蘭氏陰性菌，棒狀形態(tài)。它棲居于含硫溫泉、硫和硫化礦礦床、煤和含金礦床，也存在硫化物礦床氧化帶中，能在上述的礦坑水中生存。最佳生長 ph 范圍是 2.03.0。它屬于嚴(yán)格自氧性微生物，有較強(qiáng)的合成能力，能利用簡單無機(jī)物質(zhì)如

22、 co2和無機(jī)鹽合成本身所需的糖、蛋白質(zhì)、核酸、維生素等復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì)。因此，培養(yǎng)自氧性微生物的培養(yǎng)基是由簡單的無機(jī)物組成，以二價鐵和還原硫復(fù)合物為能源。氧化亞鐵硫桿菌是目前生物冶金中最常用的細(xì)菌。氧化硫硫桿菌3(thiobacillus thiooxidans)。革蘭氏陰性菌，棒狀形態(tài)。它棲居于硫和硫化礦礦床，能氧化元素硫與一系列硫的還原性化合物，只能利用還原態(tài)的硫為電子供體。最佳生長 ph 范圍為 2.02.5。leptospidlum ferrmxidans 及混合嗜酸菌4，1974 年，balashova 等人從armenia 銅礦中分離出 leptospidlum.ferrmxida

23、ns 純菌株，發(fā)現(xiàn)它只能氧化溶液中的亞鐵離子，對元素硫及硫化礦物無氧化作用。norris、kelly 認(rèn)為，自然混合菌種含有 l.ferrooxidans，t.ferroxidans，t.organoparus 等菌株，并可以黃鐵礦為培養(yǎng)基而生長。tsuchiya 等人研究表明，l.ferrooxidans 及其它菌株的存在可加速 t.ferrooxidans 對銅、鎳硫化礦的浸出。 thermophillic.thiobacilli4，早在 1929 年 emoto 便在礦坑水中分離出這種菌株，之后 zavarzin 在 1966 年、williams 等在 1972 年、le roux 等

24、在 1977 年也分離出該菌株，但直到 70 年代末，norris 等人才運(yùn)用該菌株研究了fes2、cufes2、cus 的浸出行為，研究發(fā)現(xiàn)該菌種對硫化礦及 fe2+均具有氧化作用，并具有較高的耐溫性能。norris 等人還研究了其特殊的 dna 片段，根據(jù)其基因提供的信息對 t.ferrooxidans 進(jìn)行了誘變，期望得到耐高溫、高效優(yōu)良的浸礦菌株。sulfo1obus karavaiko 等人在 1973 年從銅、銅礦坑水中首次分離出該菌株c193，brock、konig 等人研究認(rèn)為，sulfolobus 可氧化元素硫，并將 fe2+氧化為 fe3+，在浸礦體系中會和 t.ferro

25、oxidans 形成氧化還原對，其在氧化元素硫的同時可將 mo6+還原為 mo5+。其它菌株及菌株的混合4，harrison 等人研究了其它酸性菌株的特性及各浸礦菌株混合使用效果，他們認(rèn)為，由于各菌株對鐵離子、元素硫及其它金屬離子的不同作用，混合菌株的使用具有優(yōu)勢互補(bǔ)作用。微生物浸礦的一個重要的限制性為浸出速度慢，浸礦菌種對環(huán)境溫度、酸度的適應(yīng)性較差，應(yīng)用生物工程技術(shù)選育耐高溫、高效、酸度適應(yīng)范圍寬的浸礦菌種是十分必要的。主要浸礦菌種的主理特性5，浸礦場所菌種很多，根據(jù)能源利用的不同，主要有以氧化亞鐵硫桿菌 ferrobacillus ferrooxidans（簡稱 f.f 菌）為代表的亞鐵營

26、養(yǎng)菌，以氧化硫桿菌 thiobacillus thiooxidans（簡稱 t.t 菌）為代表的營硫細(xì)菌，以及既能以亞鐵又能以元素硫和還原態(tài)硫化物為能源的氧化亞鐵硫桿菌，其中大多數(shù)浸出場之所以以 t.f 菌為主，這與浸礦場所存在硫化礦物是相適應(yīng)的。其它兩類菌則與浸出過程中產(chǎn)生中間產(chǎn)物 s0和 fe2+相適應(yīng)。1.4 細(xì)菌的浸出機(jī)理細(xì)菌的浸出機(jī)理細(xì)菌直接浸出7是指細(xì)菌與礦物表面接觸，將金屬硫化物氧化化為酸溶性的二價金屬離子和硫化物的原子團(tuán)。細(xì)菌間接浸出是凡利用 fe3+為氧化劑的金屬礦物浸出都是間接浸出。1.4.1 直接間接作用機(jī)理直接間接作用機(jī)理對于細(xì)菌浸出機(jī)理6，至今仍有很大爭議，目前較普遍

27、接受的是直接間接作用機(jī)理。浸出過程既有附著細(xì)菌的直接浸出作用，也有細(xì)菌代謝產(chǎn)物為（so42-） 。間接浸出作用。例如黃銅礦的細(xì)菌浸出可由化學(xué)反應(yīng)式表示為：4cufes2 + 17o2 + 2h2so4 = 4cuso4 + 2fe2(so4)3 + 2h2o （1-1）cufes2 + 2fe(so4)3 = cuso4 + 5feso4 + 2s （1-2）4feso4 + 2h2so4 +o2 =2fe2(so4)3+ 2h2o （1-3）2s+2h2o+3o2=2h2so4 （1-4）可見這一機(jī)理只是細(xì)菌浸出效果的一種綜合，不能區(qū)分不同菌種在浸出中所起的具體作用、地位及其相互關(guān)系，因而不

28、能指導(dǎo)菌種的選育工作。1.4.2 微生態(tài)作用與直接間接作用機(jī)理微生態(tài)作用與直接間接作用機(jī)理細(xì)菌的生理6和生態(tài)決定著直接間接作用的發(fā)生。t.f 菌能利用硫化礦中的還原硫和亞鐵兩部分能源，因而能使礦物徹底氧化分解，宏觀上表現(xiàn)為直接作用。t.t 等營硫菌和 f.f 等營鐵菌不能利用礦物中的還原硫，因而當(dāng)它們單獨(dú)存在時，皆不能使硫化礦物氧化分解；當(dāng)它們通過種間共棲關(guān)系共同存在時，可以通過 fe3對礦物的間接氧化作用來獲得能源，發(fā)生式（1-2） 、 （1-3） 、 （1-4）的反應(yīng)，在宏觀上表現(xiàn)為間接作用機(jī)理。研究表明，t.f 菌在無鐵情況下對還原硫化物有很強(qiáng)的直接利用能力，而對元素硫的利用能力則很弱；

29、t.t 菌則不能利用還原硫化物，但對元素硫有很強(qiáng)的利用能力，這表明 t.f 菌的生理特性主要起直接作用，而 t.t 和 f.f 菌的生理特性主要起間接作用。細(xì)菌在不同浸出階段存在著群落演替現(xiàn)象，因此在不同階段可能有不同的作用機(jī)理。黃銅礦浸出 l4 天主要為 t.f 菌，浸出 510 天主要為 l.f 菌，浸出 11 天后主要為硫化葉菌（sulfolobus spp） 。每種細(xì)菌的豐度可能隨礦種性質(zhì)的不同而有差異，因而機(jī)理也各不相同。當(dāng)硫化礦物的細(xì)菌氧化速度大于 fe3+的化學(xué)氧化速度時，則直接作用占主導(dǎo)地位，如黃銅礦的細(xì)菌氧化作用，所以在黃銅礦浸出中主要為 t.f 菌。當(dāng)細(xì)菌的生物氧化速度小于

30、高鐵的化學(xué)氧化速度時，間接作用占主導(dǎo)地位，如硫化鋅（zns）的細(xì)菌浸出。由干還原硫轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物元素硫，元素硫能富集 t.t 等菌，所以 t.t 等菌是主導(dǎo)菌種。在此方面，有關(guān)浸出動力學(xué)問題己有不少學(xué)者研究過。因此，在育種時，應(yīng)根據(jù)不同的浸礦種類選擇不同的細(xì)菌育種對象，當(dāng)浸出黃銅礦時則以 t.f 菌為育種對象；當(dāng)浸出閃鋅礦時則還應(yīng)考慮 t.t 等菌的選育。1.4.3 初級次級反應(yīng)機(jī)理初級次級反應(yīng)機(jī)理關(guān)于 t.f 菌如何直接氧化分解硫化礦物，killy 提出了初級次級反應(yīng)機(jī)理6。他認(rèn)為砷黃鐵礦（ feass）和黃鐵礦（fes2）的細(xì)菌氧化是分階段進(jìn)行的。首先是砷黃鐵礦和黃鐵礦被氧化成硫酸亞鐵和亞

31、砷酸，此反應(yīng)發(fā)生在細(xì)菌細(xì)胞壁與礦物接觸界面（初級反應(yīng)）：4feass + 11o2 + 6 h2o = 4feso4 + 4 h3aso3 （1-5）fes2 + 4o2 = feso4 + h2so4 （1-6）接著是初級反應(yīng)產(chǎn)生的 fe2和 aso33+被氧化（次級反應(yīng)） ，此反應(yīng)發(fā)生干溶液中，但部分 fe2+可以再回到附著細(xì)菌的細(xì)菌胞質(zhì)區(qū)被氧化：4feso4 + 2h2so4 + o2 = 2fe2(so4)3 + 2h2o （1-7）h3aso3 + fe2(so4)3 + h2o = h3aso3 + 2feso4 + h2so4 （1-8）因此，礦物的分解在初級反應(yīng)就己發(fā)生，次級反

32、應(yīng)則只決定分解產(chǎn)物去向和進(jìn)一步氧化分解產(chǎn)物。細(xì)菌浸出的本質(zhì)是生命活動，是一種生命獲能方式；細(xì)菌起能動作用，不可簡單地將其視之為一種“催化劑” 。細(xì)菌微生態(tài)的作用是直接間接作用的微觀原因。t.f 菌主要起直接作用，t.t菌和 f.f 菌等只起間接作用，直接作用與間接作用在不同浸出時期隨不同礦種可能有差異。在指導(dǎo)細(xì)菌選育工作中，當(dāng)直接作用大時，宜以 t.f 菌為主要育種對象，當(dāng)間接作用大時，還應(yīng)考慮 t.t 菌等細(xì)菌的育種。細(xì)菌浸出分初級反應(yīng)和次級反應(yīng)兩個過程，首先是還原硫部分的氧化，然后是亞鐵部分的氧化。初級次級反應(yīng)機(jī)理是生物進(jìn)化的表現(xiàn)，還原硫部分的氧化是礦物分解的關(guān)鍵，提高還原硫氧化酶活性是育

33、種工作的重點(diǎn)。無論是直接間接作用浸出機(jī)理，還是初級次級反應(yīng)浸出機(jī)理，都是由不同細(xì)菌所具有的不同的生理特性及其相互的生態(tài)關(guān)系所決定的，因此，從細(xì)菌學(xué)的角度來看它們是統(tǒng)一的。1.5 影響微生物浸礦過程的因素影響微生物浸礦過程的因素微生物影響因素7有：菌種，培養(yǎng)基，細(xì)菌的適應(yīng)性及有害成分。1.5.1 菌種菌種不同的細(xì)菌對礦物的氧化和浸礦作用是不同的。因此，根據(jù)礦石礦物質(zhì)類型培養(yǎng)所需細(xì)菌時至關(guān)重要的。1.5.2 細(xì)菌的適應(yīng)性細(xì)菌的適應(yīng)性所選的細(xì)菌，如氧化亞鐵硫桿菌能否有效的對礦石發(fā)生微生物氧化作用，還決定于他對這種礦石的適應(yīng)性。具有較強(qiáng)適應(yīng)能力的細(xì)菌能使微生物氧化能力大為縮短。1.5.3 培養(yǎng)基的成分

34、及氮和氧培養(yǎng)基的成分及氮和氧氮：氮由氨鹽提供，是浸礦細(xì)菌最重要的養(yǎng)料之一，用于蛋白質(zhì)和鐵酸的合成。磷：磷不僅能在能量轉(zhuǎn)換時需要，而且是亞鐵離子在細(xì)胞外壁氧化所不可缺少的。能量：除提供細(xì)菌所需的營養(yǎng)外，還需提供細(xì)菌代謝所需的能量。氧和二氧化碳：浸礦細(xì)菌一般是需氧微生物，氧的供給量會影響到鐵的氧化速度和金屬的提取率。1.5.4 有害組分和抑制組分有害組分和抑制組分如果硫化礦中含有大量的黃鐵礦和毒砂時，微生物浸礦過程中會產(chǎn)生大量各種可溶性物質(zhì)。當(dāng)這些物質(zhì)和元素的濃度超過細(xì)菌的忍耐程度時細(xì)菌會中毒，其生長將會受到抑制。1.5.5 鐵離子鐵離子低價的亞鐵離子是氧化鐵硫桿菌的能源，細(xì)菌將亞鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵離

35、子而獲得能量，三價鐵又是金屬礦物的氧化劑。三價鐵金屬礦物被還原為二價鐵離子，細(xì)菌又將二價鐵還原為三價鐵離子，此氧化還原過程將被不斷的反復(fù)進(jìn)行，所以，浸出礦漿中同時含二價鐵離子和三價鐵離子，并且它們是浸出礦漿電位和酸度的重要影響因素。1.5.6 ph 值值不同的細(xì)菌對 ph 只有不同的適應(yīng)范圍。ph 值的改變會引起微生物表面電荷的改變，進(jìn)而影響它們對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。ph 值的改變會影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的電離，改變它們進(jìn)入微生物細(xì)胞的難以程度。ph 值的改變會影響酶的活性，從而影響到微生物細(xì)胞內(nèi)部化學(xué)過程的正常進(jìn)行。1.5.7 溫度溫度它對細(xì)胞的影響表現(xiàn)在兩個方面：一方面溫度上升，細(xì)胞中的生物化

36、學(xué)反應(yīng)速率加快，生長速率加快。另一方面溫度上升到一定程度，開始對機(jī)體產(chǎn)生不利影響，如，細(xì)胞功能急劇下降直至死亡，從而影響浸礦過程。1.6 t.f 菌與礦物的作用特性菌與礦物的作用特性 細(xì)菌對礦物的吸附是有選擇性的，細(xì)菌往往吸附在有缺陷的礦物表面，礦物品格的形狀、定向?qū)?xì)菌的吸附都是有影響的。不同細(xì)菌對礦物的吸附性也是不同的，細(xì)菌吸附到礦物表面，是攝取營養(yǎng)物的需要，也是一種能量要求。細(xì)菌生存所需的物質(zhì)如 fe2+、s2-等富集在固液界面。細(xì)菌吸附到自由礦物表面可使體系自由能降低。參與細(xì)菌礦物之間吸附的生理結(jié)構(gòu)是細(xì)菌細(xì)胞壁及外膜，而細(xì)胞內(nèi)膜及其它細(xì)胞器幾乎不影響吸附作用。外膜結(jié)構(gòu)影響著細(xì)菌礦物之間

37、粘著強(qiáng)度和吸附速度。t.f 菌一端生有鞭毛，鞭毛使細(xì)菌可動并使吸附具有趨向性。粘膜中分布著許多膜蛋白，含有多種極性基團(tuán)，如羥極（0h） 、羧基(c00h)、巰基(sh)、氨基(nh4)等，這些極性基團(tuán)使細(xì)菌表面帶上電荷，可與礦物表面產(chǎn)生靜電作用，還可與礦物表面或與溶液中的某些組分產(chǎn)生靜電以外的其它化學(xué)鍵力，如氫鍵、范德華力等。1.7 t.f 菌的分離菌的分離t.f 菌的分離8主要有五種方法：1.7.1 平板接種法平板接種法首先用修正的 9k 固體培養(yǎng)基平板接種，然后挑個菌落，用 9k 液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，終后再平板接種，再液體培養(yǎng)，為了保證純的菌種，往往要重復(fù)幾次。 1.7.2 酸選育法酸選育法多

38、數(shù)異養(yǎng)菌在酸度低于 ph1.7 時不能生存，在 ph10 時，用 9k 培養(yǎng)基富集 t.f 菌，除去不耐酸的雜菌，連續(xù)移種 6 次以上即可，理想的方法是將此法與下面的方法結(jié)合。1.7.3 稀釋法稀釋法用顯微鏡對細(xì)胞計數(shù)，然后不同程度稀釋后移種到不同的含培養(yǎng)基的試管中，稀釋的程度要使大多數(shù)試管中不含細(xì)菌。當(dāng)其中一支試管中有細(xì)菌生長時，在顯微鏡下計數(shù)，然后再重復(fù)操作。這種方法的好處在于兩種以上 t.f 菌共存時，占優(yōu)勢的 t.f 菌被選育出來。1.7.4 單細(xì)胞分離法單細(xì)胞分離法用顯微分析的方法分離出單個細(xì)胞。1.7.5 重金屬離子選育法重金屬離子選育法比如在 9k 培養(yǎng)基中加入 15g/lcu2

39、+來培養(yǎng) t.f 菌，t.f 菌對金屬離子有較高的耐受性，而異養(yǎng)菌不易適應(yīng)。1.8 研究目的意義研究目的意義由于釩鈦磁鐵精礦中的硫是以磁黃鐵礦為主要形態(tài)存在，在燒結(jié)過程中容易分解，所以鐵精礦在燒結(jié)過程中脫硫率達(dá) 95%左右，比鞍鋼 2 燒高 25.4%。比首鋼燒結(jié)高 7.75%。按脫硫率 95%計，燒結(jié)后鐵精礦隨從燒結(jié)前含硫 0.7%，降到含硫 0.035%，攀鋼燒結(jié)礦含硫量低于普通礦，一般均在 0.03%以下，低于燒結(jié)礦含硫不超過 0.04%0.06%的要求。但是,燒結(jié)過程中所產(chǎn)生的硫氧化物排放空氣中,是酸雨產(chǎn)生的主要原因，嚴(yán)重污染了環(huán)境。因此，采用生物浸礦的方法從原料上脫硫10生物冶金技術(shù)

40、從源頭上治理了礦山廢石場的污染。由于廢石堆存每年礦山上會產(chǎn)生上萬立方米的酸性廢水，這種現(xiàn)狀是傳統(tǒng)火法冶煉技術(shù)所無法避免的。這些廢礦石產(chǎn)生的酸性廢水中含有可溶解的金屬離子，如用硫酸處理廢礦石反復(fù)進(jìn)行溶浸試驗，只有 2%的浸出率。如有細(xì)菌參與情況下浸出率高達(dá)50%60%。生物冶金技術(shù)讓廢石場成為天然的生物提煉場。生物冶金技術(shù)可以使礦山上酸性廢水變成提煉商品鐵的寶貝。低成本高產(chǎn)出，生物冶金技術(shù)是礦山最好的選擇。在紫金山銅礦上經(jīng)實驗室馴化培養(yǎng)后的氧化亞鐵硫桿菌浸礦，試驗表明細(xì)菌在礦石中新陳代謝，經(jīng)過6 個月的時間，礦石中 80%的銅就融解在溶液中。這個數(shù)據(jù)說明，實驗室培養(yǎng)馴化好的菌種可以在礦山進(jìn)行半工

41、業(yè)試驗。變廢為寶，生物冶金技術(shù)給礦山帶來了機(jī)遇和希望。紫金山銅礦中礦石的主要化學(xué)成分是硫化亞銅，細(xì)菌吸附在礦石表面，然后鉆進(jìn)礦石中尋找食物。細(xì)菌把礦物中的硫吞噬以后，硫化亞銅的晶格結(jié)構(gòu)遭到破壞，細(xì)菌從中獲取能量后生長繁殖，礦物中的銅就這樣溶解出來。生物浸礦過程很有意思，微生物需要空氣、水等營養(yǎng)素，這些自然界都有?？諝?、水也需要營養(yǎng)素。比如氮磷鉀，這些東西礦石基本都具備。所以生物浸出的過程基本不需要外加其他東西。7 個月中，細(xì)菌不停地消耗礦堆中的養(yǎng)分。同時，礦石里的銅離子不斷地溶解，順勢流入礦堆下面的池子里，但是硫酸銅溶液中銅離子的濃度很低，因而浸出的合銅溶液進(jìn)入下一個階段。使銅離子濃度升高并且

42、除掉溶液中的雜質(zhì)，最后溶液進(jìn)入傳統(tǒng)冶煉工序時同樣需要在電解車間中進(jìn)行。電解完成后，銅離子濃度降低了的溶液又可用于礦堆噴淋，與此同時，電解銅在不斷地堆積。用生物冶金辦法生產(chǎn)出來的銅，很容易達(dá)到高純陰極銅的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因為這個過程是在常溫常壓、平靜溫和的條件下進(jìn)行的，所以雜質(zhì)很少。生物冶金溫和的反應(yīng)過程不僅可以得到優(yōu)質(zhì)的銅，而且處理礦石的整個過程都不會對周圍的環(huán)境造成任何污染，沒有廢氣產(chǎn)生，形成的酸性廢水還可以在礦堆中循環(huán)使用，既可以回收金屬，又可以節(jié)省用水。礦石經(jīng)過細(xì)菌侵蝕后，最后的遺留物將在礦山水遠(yuǎn)地存留，而不會像傳統(tǒng)工藝中的廢渣成為礦山永遠(yuǎn)的棄物。11攀鋼燒結(jié)礦含硫量低于普通礦，一般均在 0.

43、03%以下，低于燒結(jié)礦含硫不超過 0.04%0.06%的要求，由于燒結(jié)過程中所產(chǎn)生的硫氧化物排放空氣中是酸雨產(chǎn)生的主要原因，嚴(yán)重污染了環(huán)境。因此本次實驗采用生物浸礦的方法從原料中脫硫。本次實驗采用微生物脫硫法脫除攀鋼釩鈦磁鐵精礦中的硫。采用微生物脫硫的優(yōu)點(diǎn)是：微生物浸礦法是一種潔凈無污染的方法，占地少，用經(jīng)培養(yǎng)馴化了的細(xì)菌浸礦脫出硫，而且脫硫率高。不像普通鐵礦浮選法脫硫占地面積大，造成大量廢渣，廢酸水，嚴(yán)重影響環(huán)境。而且沒有脫除的硫直接進(jìn)入煉鐵中脫除，但經(jīng)燒結(jié)后的硫一般難以脫除，造成有害雜質(zhì)的混入。本次實驗采用的攀鋼釩鈦磁鐵精礦由于原料本身的電極電位低，所以采用微生物脫硫法比普通脫硫法更易脫除

44、原料中的硫。而且微生物脫硫具有一定的資源和經(jīng)濟(jì)意義，既可以高效脫硫減少大氣污染，又可以變廢為寶，效益可觀。第二章 細(xì)菌富集培養(yǎng)的實驗2.1 實驗原料實驗原料2.1.1 浸礦原料浸礦原料本次浸礦試驗所用礦石均為攀鋼的釩鈦鐵精礦。礦石中主要金屬礦物為鈷磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦鐵晶石，另有少量的磁赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦。硫以硫化物的形式存在。硫化物在攀枝花釩鈦磁鐵礦中的含量約占 1.6%-2%。粒度較細(xì)，一般為 0.01-0.2mm。大多數(shù)呈不規(guī)則浸染狀分布于快、鈦氧化物與硅酸鹽礦物顆粒間，少數(shù)呈乳滴狀或不規(guī)則狀分布于鈦磁鐵礦和鈦鐵礦物內(nèi)，呈細(xì)脈狀沿裂隙穿插于鈦磁鐵礦與鈦鐵礦中。硫化物約 90%以上為磁黃

45、鐵礦，其次為黃鐵礦、鈷鎳黃鐵礦和少量的硫鈷礦、黃銅礦等。 磁黃鐵礦礦物特征為：均以它形狀或粒狀集合呈星散浸染于其它礦物顆粒間，其嵌布粒度大小很懸殊，一股以0.25mm 為主。最小可0.01mm。次為0.250.5mm，少數(shù)達(dá) 0.51.0mm。其它鈷鎳硫化礦物與磁黃鐵礦緊密共生，并成包裹于磁黃鐵礦中或分布其邊緣，不易單體解離?？梢?，釩鈦磁鐵礦中的硫化物嵌布粒度細(xì)，呈不規(guī)則狀態(tài)包裹于其它礦物中，所以硫化物需要細(xì)磨才能得到較好的單體解離，否則將呈連生體或包裹體進(jìn)入精礦和尾礦中。另外，從硫在釩鈦磁鐵礦中的含量看，硫的含量較高。地質(zhì)資料提供的攀枝花礦區(qū)的原礦含硫量，高品位礦石為 0.55%。中品位礦石

46、為 0.61%。低品位礦石為 0.6%。表外礦礦石為 0.47%。1990 年攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司的生產(chǎn)勘探結(jié)果表明，朱礦含硫為 0.83%，蘭山礦含硫為 0.61%，尖山礦含硫為 0.5%，全礦區(qū)礦石平均含硫為 0.7%。從礦體埋藏深度看，硫含量從上部到深部呈增加趨勢，隨著開采深度的增加，硫含量逐漸增高。本次實驗所用的能源物質(zhì)有 cus、feso4、硫鈷精礦以及 s。本次實驗脫硫所用的原材料為攀鋼釩鈦磁鐵精礦。其中硫鈷精礦中含 s%為 35%以上，釩鈦磁鐵精礦的各種物質(zhì)含量如表 1-1。表 1-1 實驗所用的釩鈦磁鐵精礦的各種物質(zhì)含量sio2%cao%mgo%tfe%s%4.322.55.895

47、4.50.692.1.2 實驗試劑實驗試劑氯化鉀 分析純 中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司無水氯化鈣 化學(xué)純 宜興廣匯助劑化工長硝酸鈣 分析純 中國醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司磷酸二氫鉀 分析純 中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司硫酸鎂 分析純 上海金山興塔美興化工廠硫酸亞鐵 分析純 上海山海工學(xué)團(tuán)實驗二廠結(jié)晶紫 分析純中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司硫化銅 分析純 上海振欣試劑廠硫酸 分析純 中國醫(yī)藥集團(tuán)上海凌峰化學(xué)試劑公司鹽酸 分析純 中國醫(yī)藥集團(tuán)上海凌峰化學(xué)試劑公司磷酸 分析純 中國醫(yī)藥集團(tuán)上海凌峰化學(xué)試劑公司二甲苯香柏油2.1.3 菌種菌種氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌，均由中南大學(xué)提供。2.2 實驗試劑

48、實驗試劑wakesman 溶液：培養(yǎng)氧化硫硫桿菌，9k 基礎(chǔ)鹽（無鐵）：培養(yǎng)氧化亞鐵硫桿菌，0.01500mol/l 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：用氧化還原法滴定溶液中 fe2+濃度，草酸胺結(jié)晶子染液：對細(xì)菌進(jìn)行染色，1:1 鹽酸：由于清洗沉將在燒瓶壁上的被細(xì)菌氧化了的產(chǎn)物，10mol/l 硫酸溶液：調(diào)整 9k 基礎(chǔ)鹽（無鐵） 、wakesman 溶液、培養(yǎng)的各菌液的 ph 值，二苯胺磺酸鈉指示液：用于指示重鉻酸鉀滴定的終點(diǎn)，硫磷酸：作為重鉻酸鉀滴定用的緩沖液。2.3 試劑配置試劑配置2.3.1 wakesman 溶液溶液(g/l)先稱硫黃粉 10g 放入 1000ml 的容量瓶中，然后取(nh4)

49、2so4 0.2g；mgso47h2o 0.5g；feso47h2o 0.01g ；cacl22h2o 0.25g。放入1000ml 的燒杯中，再在燒杯中放入大約 900ml 的蒸餾水待其全部溶解后，調(diào)ph 值在 23.5 的范圍內(nèi)，再將溶液倒入剛才的容量瓶中加蒸餾水到刻度線，搖勻即可。2.3.2 9k 基礎(chǔ)鹽基礎(chǔ)鹽(無鐵無鐵) (g/l) 稱取(nh4)2so4 3.0g；kcl 0.1g；mgso47h2o 0.5g；k2hpo4 0.5g；ca(no3)2 0.01g。放入 1000ml 的燒杯中，再在燒杯中放入大約 900ml 的蒸餾水待其全部溶解后，調(diào) ph 值約 2.0 左右，再將

50、溶液倒入 1000ml 容量瓶中加蒸餾水到刻度線，搖勻即可。2.3.3 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液 0.01500mol/l稱取 0.735g 預(yù)先在 120干燥至恒量的基準(zhǔn)重鉻酸鉀（gb 1259） ，置于250ml 燒杯中，加水溶解后，移入 1000ml 的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。2.3.4 草酸胺結(jié)晶紫染液草酸胺結(jié)晶紫染液取結(jié)晶紫 2g；95%已醇 20ml；草酸銨 0.8g；蒸餾水 80ml ，倒入燒杯先加 60ml 的蒸餾水將試劑全部溶解后倒入棕色瓶，再將剩下的 20ml 的蒸餾水到入即可。2.3.5 硫磷酸硫磷酸150mlh2so4緩緩加入 500ml 蒸餾水

51、中，待其冷卻后加入 150mlh3po4，冷卻后倒入 1000ml 容量瓶中稀釋至刻度線，混勻即可。2.3.6 二苯胺磺酸鈉指示液二苯胺磺酸鈉指示液稱取 0.5g 二苯胺磺酸指示劑，溶解于 100ml 水中，加入 1 到 2 滴硫酸，搖勻，貯于棕色試劑瓶中。2.3.7 1:1 鹽酸鹽酸相同體積鹽酸和蒸餾水混合均勻配置而成。2.3.8 5mol/l 硫酸硫酸2.4 實驗方法實驗方法2.4.1 細(xì)菌的富集分離培養(yǎng)細(xì)菌的富集分離培養(yǎng)稱取 10gcus，置于 250ml 的燒瓶中，然后加入 90ml 9k 基礎(chǔ)鹽(無鐵) ，10ml 原始菌液，用 10mol/l 硫酸調(diào) ph 至 2.0 左右，記為

52、a 樣。稱取4.478gfeso4，置于 250ml 的燒瓶中，然后加入 90ml 9k 基礎(chǔ)鹽(無鐵) ，10ml原始菌液，用 10n 硫酸調(diào) ph 至 2.0 左右，記為 b 樣。稱取 10g 硫鈷精礦，置于 250ml 的燒瓶中，然后加入 90ml 9k 基礎(chǔ)鹽(無鐵) ，10ml 原始菌液，用 10n硫酸調(diào) ph 至 2.0 左右，記為 c 樣。在 250ml 的燒瓶中加入 90ml wakesman 溶液，10ml 原始菌液，用 10mol/l 硫酸調(diào) ph 至 2.0 左右，記為 d 樣。放入 30的恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)。檢測培養(yǎng)的菌液的細(xì)菌濃度、菌液的 ph 值大小、fe2+濃度。2.

53、4.2 細(xì)菌濃度測定細(xì)菌濃度測定顯微鏡直接計數(shù)法：利用血球計數(shù)板在顯微鏡下直接計數(shù)，優(yōu)點(diǎn)使直觀、快速。本次實驗所用的血球計數(shù)板為一個大方格有 25 個中方格的計數(shù)板，設(shè)五個中方格總菌數(shù)為 a，溶液未經(jīng)稀釋所以一個大方格中的總菌數(shù)（即 0.1mm3中的總菌數(shù)）為（a/5）25。因為，1ml=1cm3=1000mm3，故 1ml 菌液中的總菌數(shù)（a/5）25101000=50000a（個） 。2.4.3 亞鐵離子濃度測定亞鐵離子濃度測定重鉻酸鉀滴定法：取菌液的上清夜 2ml，置于三角燒瓶中，加入 10ml 硫磷酸，加 5 滴（5g/l）二苯胺磺酸鈉，逐滴加入 k2cr2o7溶液（0.01500mo

54、l/l ）滴定至藍(lán)紫色，保持半分鐘不退色，記下所用的 k2cr2o7溶液的體積 vml。亞鐵離子濃度計算公式：fe2+（g/l）=（0.01500/2/6）v56（g/l） 。2.4.4 ph 值的測定值的測定每次抽取試樣后，用 ph 測定儀進(jìn)行測定，并記錄下 ph 值的變化。2.5 儀器和設(shè)備儀器和設(shè)備予華牌 kqb 烘干器hangping fa1004n 型電子天平（max=100g d=0.0001g）民橋牌 mp502 型電子天平（max=510g d=0.01g）shzb 型水浴恒溫振蕩器phs3tc 酸度儀spx150b2 型生化培養(yǎng)箱不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌器(yxq-sg46-

55、208s)xsp9c 生物顯微鏡2.6 消毒與滅菌消毒與滅菌由于實驗的要求因此實驗中根據(jù)需要對燒瓶、移液管、滴管進(jìn)行消毒滅菌，防止其含有其他菌種影響實驗結(jié)果。滅菌設(shè)備為不銹鋼手提式壓力蒸汽滅菌器。操作步驟：（1）首先將內(nèi)層滅菌桶取出，再向外層鍋內(nèi)加入適量的水，使水面與三角擱架相平為宜。（2）放回滅菌桶，并裝入待滅菌物品。注意不要裝得太擠，以免防礙蒸汽流通而影響滅菌效果。三角燒瓶不要與桶壁接觸，以免冷凝水淋濕包口的紙而透入棉塞。（3）加蓋，并將蓋上的排氣軟管插入內(nèi)層滅菌桶的排氣槽內(nèi)。再以兩兩對稱的方式同時旋緊相對的兩個螺栓，使螺栓松緊一致，勿使漏氣。（4） 通電加熱，并同時打開排氣閥，使水沸騰以

56、排除鍋內(nèi)的冷空氣。待冷空氣完全排盡后（約從排氣起 3060 秒） ，關(guān)上排氣閥，讓鍋內(nèi)的溫度隨蒸汽壓力增加而逐漸上升。當(dāng)鍋內(nèi)壓力升到所需壓力時，控制開關(guān)，維持壓力至所需時間。本實驗用 1.05kg/cm2，121.3，20 分鐘滅菌。（5）滅菌所需時間到后，切斷電源，讓滅菌鍋內(nèi)溫度自然下降，當(dāng)壓力表的壓力將為 0 時，打開排氣閥，旋松螺栓，打開蓋子，取出滅菌物品。待用。第三章 細(xì)菌富集培養(yǎng)的結(jié)果與探討3.1 微生物生長曲線的特性微生物生長曲線的特性本次實驗使用的是釩鈦磁鐵精礦，其硫化物主要是以磁黃鐵礦形式存在的，因為磁黃鐵礦的電極電位比較低，所以適合用微生物脫硫方法來脫硫，根據(jù)細(xì)菌生長速度不同

57、可將菌體生長劃分為 4 個時期：3.1.1 延遲期延遲期延遲期又叫調(diào)整期、停滯期、或延緩期。在這一時期內(nèi)生長速度近乎于零，細(xì)菌數(shù)幾乎不變。3.1.2 對數(shù)期對數(shù)期對數(shù)期又稱指數(shù)期，此生長期最顯著的特點(diǎn)是細(xì)菌細(xì)胞數(shù)目以穩(wěn)定的速率按幾何級數(shù)增加。3.1.3 恒定期恒定期恒定期又稱穩(wěn)定期或最高生長期，此時菌量最多。3.1.4 衰亡期衰亡期繼恒定期之后，細(xì)胞死亡速度超過繁殖速度，群體中活菌總數(shù)逐漸下降，出現(xiàn)“負(fù)增長” 。3.2 相同能源物質(zhì)對細(xì)菌培養(yǎng)的比較相同能源物質(zhì)對細(xì)菌培養(yǎng)的比較本次實驗是在 9k 培養(yǎng)基中加入 cus，feso4，硫鈷精礦為能源物質(zhì)對細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)和以 waksman 為能源物質(zhì)對

58、細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)。3.2.1 以以 cus 為能源時為能源時 t.f 菌的富集培養(yǎng)菌的富集培養(yǎng)(1) 細(xì)菌生長曲線細(xì)菌生長曲線圖 3-1 不同培養(yǎng)時期細(xì)菌的生長曲線圖 3-1 是在 9k 基礎(chǔ)鹽中加入 cus 為能源物質(zhì)對細(xì)菌進(jìn)行富集培養(yǎng)的細(xì)菌生長曲線，在圖中可以看出細(xì)菌生長到最高濃度時所用的時間從第一次培養(yǎng)的 17天縮短到第四次培養(yǎng)的 9 天，經(jīng)過多次富集培養(yǎng)后細(xì)菌的生長周期減短。第一6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 1357911 13 15 17 19lgc菌t/d次細(xì)菌最高濃度達(dá)到 9.75106個/ml 第三次是 11.00106個/ml，細(xì)菌的最高濃度逐次增高

59、。細(xì)菌生長周期的縮短是因為細(xì)菌逐步適應(yīng)了該環(huán)境，細(xì)菌的傳代能力提高了。(2)菌液的菌液的 ph 值值2.002.252.30135791113151719t/dph值圖 3-2 不同培養(yǎng)時期菌液的 ph 值 圖 3-2 是細(xì)菌在 9k 基礎(chǔ)鹽中加入 cus 為能源物質(zhì)對細(xì)菌進(jìn)行富集培養(yǎng)的菌液的 ph 值。從圖中可以看出 ph 值是顯上升趨勢。3.2.2 以以 feso4 為能源時為能源時 t.f 菌的富集培養(yǎng)菌的富集培養(yǎng)(1)細(xì)菌生長曲線細(xì)菌生長曲線6.406.506.606.706.806.907.007.1013579111315t/dlgc菌圖 3-3 不同培養(yǎng)時

60、期細(xì)菌的生長曲線圖 3-3 是在 9k 基礎(chǔ)鹽中加入 feso4為能源物質(zhì)富集培養(yǎng)的 t.f 菌的細(xì)菌生長曲線。從圖中可以看出細(xì)菌達(dá)到最高濃度時從第一次培養(yǎng)的 16 天縮短到第五次培養(yǎng)的 8 天，第一次細(xì)菌最高濃度達(dá)到 10.05106個/ml，第四次是11.00106個/ml 細(xì)菌的最高濃度逐次增高。 (2)菌液的菌液的 ph 值值 1.601.802.002.202.402.602.803.0013579111315t/dph值圖 3-4 不同培養(yǎng)時期菌液的 ph 值圖 3-4 是細(xì)菌在 9k 基礎(chǔ)鹽中加入 feso4為能源物質(zhì)富集培養(yǎng)的菌液的 ph值。在圖中可以看出菌液的 ph 值是顯上