铁细菌培养过程中低分子有机酸钠盐对含硫酸根铁矿物形成的影响

普遍存在环境中的低分子有机酸盐对氧化亚铁硫杆菌的矿化产物(施氏矿和黄钾铁矾等铁矿物)会产生影响,从而导致环境中有毒重金属迁移转化发生变化.本文探讨了低分子有机酸钠盐对铁细菌HX3成长过程中代谢产物铁矿物的影响,并利用XRD、FTIR、FESEM和EDS对形成的铁矿物进行了表征与分析.研究结果表明,低浓度低分子有机酸钠盐...     

Fe(Ⅲ)供应速率对无定型施氏矿物形成的影响

施氏矿物(schwertmannite)已被证实是一种具特异性能的重(类)金属吸附新材料。但在直接由Fe3+或用强氧化剂氧化Fe2+合成该矿物时,常因夹有黄铁矾类物质而降低产品纯度。通过模拟FeSO4-K2SO4-H2O临界成矾体系,发现在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作用下存在无定型施氏矿物和晶型黄钾铁矾的合成反应竞争,其中Fe3+供应速率是一个影响铁矿物形成的重要因素,较低的Fe3+供应可以抑制K+的利用,这种变化趋势对无定型施氏矿物合成是有利的。当存在少量K+等成矾导向离子时,可通过合理调低Fe3+供应速率,有利于溶液中Fe3+平缓释放,改善施氏矿物纯度,这为A.ferroxidans菌生物法中直接使用无机盐培养基合成施氏矿物提供了可能。     

Cl-/SO42-铁盐对含可溶性胞外多聚物Acidithiobacillus ferrooxidans溶液中铁矿物形成的影响

铁细菌胞外多聚物作用下聚集的铁可通过氧化或者沉淀作用使铁稳定或沉积,从而形成铁矿物。本文基于铁细菌胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)对铁矿物形成的调控作用,介绍了Cl-/SO_4~(2-)的Fe(Ⅲ)或Fe(Ⅱ)盐作用下,含可溶性EPS的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)溶液中铁矿物的形成,观察了溶液pH值变化及形成铁矿物的矿相与结构,并采用XRD、FTIR和FESEM对其进行表征。结果发现反应溶液中OH-离子可与Fe3+形成微米级"针垫"聚集球状或纳米级小球形施威特曼石和微米级"菱形"块状黄钾铁矾铁矿物沉淀。反应溶液中的可溶性EPS可调控和促进铁矿物的形成,但对Fe2+的氧化未产生影响;外源Fe盐可促进施威特曼石向黄钾铁矾转化。随着Cl-/SO_4~(2-)摩尔比例的增加(即Cl-含量的不断增加),两矿相间的转化明显受到抑制,且铁矿物颗粒之间的集聚作用明显减弱;反之,SO_4~(2-)含量升高时,有利于铁矿物间的转化和聚集球状颗粒形貌结构的形成。     

黄钾铁矾类矿物生成对嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸提废旧印刷线路板铜的影响

摘要:研究柱浸条件下黄钾铁矾类矿物生成对嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸提废旧印刷线路板金属铜的浸出影响,结果表明:柱浸体系中黄钾铁矾类矿物生成是影响浸铜效率的主要因素;pH值在2.20时可以保持浸出体系中一定的Fe3+量与较高的ORP值;黄钾铁矾类矿物在有细菌作用时生成;加酸维持低pH值(pH2.50)可减少黄钾铁矾类矿物的生成,浸出反应能持续进行。     

Fe/Al交联改性膨润土(MB)对偶氮染料的脱色研究

以铁铝双金属离子低聚物为交联剂,制备了Fe/Al交联改性膨润土(MB),用于处理含偶氮染料的废水。通过改变吸附时间、pH和甲基橙废水浓度及掺加共存无机阴离子等因素,研究了MB对甲基橙的脱色效果。结果表明,改性后的膨润土吸附能力显著增强,对甲基橙有较好的吸附脱色性能。当材料用量0.0200 g,处理甲基橙废水20 mL,废水pH值小于4,处理时间2 h,甲基橙的脱色率可达95%。其吸附甲基橙的过程符合Fre-undlich等温吸附模式,对甲基橙的最大饱和吸附容量为384 mg/g。我国膨润土储量大、价格低,以Fe/Al交联剂为改性剂对天然膨润土进行了改性,得到的MB材料是一类很好的环境友好型吸附剂。     

聚合氯化铝铁中Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)稳定性的保护作用

对以NaOH为碱化剂合成的聚合氯化铝铁(PAFC)及其合成前体聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)的低温干燥胶体进行了表征。红外光谱证实PAFC中存在Fe-O-HAl基团;X射线衍射结果证实了PAFC中有着与PAC、PFC不同形态的Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)羟基配合物,这些Fe-Al羟合异核多核共聚物是长程无序的;扫描电镜能谱分析表明:短程有序的Al-OH-Fe羟合物在Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)继续水解的过程中与它们一起随机排列,形成长程无序的Fe-Al羟合异核多核共聚物无定形胶体。Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)的保护作用包括三个方面:Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)的水解有催化作用,使Fe(Ⅲ)形成更多细微的结晶中心而不是相互聚集生成较大的结晶;大量Al(Ⅲ)的存在使Fe(Ⅲ)羟合物之间的碰撞受到制约,相当于降低了Fe(Ⅲ)的有效浓度,延缓了Fe(Ⅲ)的迅速水解;大量短程有序的Al-OH-Fe羟合物的存在破坏了Al13相及-βFeOOH相的生成环境,有效地保护了Fe(Ⅲ)胶团并使它们在水溶液中的稳定时间大大增加。     

铁细菌胞外多聚物对铁矿物的调控形成及其环境意义

环境介质溶液中铁的水解作用和稳定化作用主要受铁细菌及其代谢有机物质的影响。铁细菌普遍存在于自然环境中,可利用低价铁源为自身生长所需能量。铁细菌胞外有机物的主要组分如多糖和蛋白质等可与铁结合,并通过氧化或沉淀作用使铁稳定、沉积而形成铁矿物;此外铁细菌胞外多聚物可催化铁的氧化或促进铁的聚集。这些生物成因铁矿物因具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性,及有效固定环境中的重金属、放射性核素和催化降解有机污染物的良好环境属性,在环境生物矿物材料和环境治理研究领域被日益重视。故本文基于铁细菌及其胞外多聚物对铁矿物矿化形成的重要调控作用,介绍了环境中存在的铁细菌及其生物矿化特征,重点阐述了铁细菌胞外多聚物(组分、结构及特性)及其在铁矿物矿化过程中的作用,同时对铁细菌胞外多聚物及生物成因铁矿物的环境意义进行了概述。     

不同初始Fe(Ⅱ)浓度对施威特曼石生物合成的影响

施威特曼石(schwertmannite)已被证实是一种具特异性能的重(类)金属吸附新材料,生物方法合成的施威特曼石由于具备较好的表面吸附性能而受到更多关注。本文通过接种有嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)的FeSO4-H2O矿物合成体系,研究了不同初始Fe2+浓度对Fe生物转化成施威特曼石效率的影响。结果表明,在Fe(Ⅱ)浓度(FeSO4.7H2O配制)设计为20、40、80和160 mmol/L,接种A.ferrooxidans菌密度达到6.0×107个/mL时,本实验条件下矿物重量y(g)与初始Fe2+浓度x(mmol/L)的关系为y(g)=0.036 67+0.008 520x-8.602.10-6x2;溶液TFe沉淀率y(%)与初始Fe2+浓度x(mmol/L)的关系为y(%)=39.68-0.221 0x+6.653.10-4x2。反应后期溶液中大量残留Fe3+在满足饱和指数SI>0的条件下不能析出矿物沉淀,进一步分析表明,Fe3+水解形成施威特曼石的可能机制是利用了Acidithiobacillus ferrooxidans菌氧化Fe2+释放的能量才得以实现,当Fe2+完全氧化不再供应能量时,Fe生物转化成施威特曼石的反应也达到了最大限度。     

Fe^2＋浓度对Acidithiobacillus ferrooxidans耐铜性的影响

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）是铜矿生物冶金中应用最广泛的微生物之一。但在冶金过程中淋滤出来的Cu2＋等重金属逐渐积累,达到一定的浓度后就会抑制A.ferrooxidans的生长,从而降低冶金的效率。本文着重研究了Fe2＋初始浓度对A.ferrooxidans耐铜性的影响。实验中ρ（Cu2＋）变化范围为0～5.0 g/L。结果表明,当ρ0（Fe2＋）为6.7 g/L时,A.ferrooxidans仅在Cu2＋为0～0.4 g/L的体系中能显著地氧化Fe2＋进行生长;当Cu2＋≥0.5 g/L时,A.ferrooxidans生长完全受到抑制。将ρ0（Fe2＋）增加到8.9 g/L,A.ferroox-idans在0.5、1.0、2.0和3.0 g/L Cu2＋的培养基中也能明显氧化Fe2＋,并最终将其完全氧化,Cu2＋对A.ferrooxidans生长抑制作用仅出现在4.0和5.0 g/L Cu2＋的体系中。因此提高体系中亚铁离子的浓度能提高菌体对Cu2＋的耐受力。研究结果对铜矿的生物冶金具有重要意义。     

影响高岭土中Fe(Ⅲ)生物还原的因素

考察不同因素对异化铁还原菌(Dissimilatory Iron Reducing Bacteria,DIRB)还原高岭土中Fe(Ⅲ)的影响,通过在底液中添加不同有机酸、草酸盐、络合剂和重金属离子来研究微生物还原铁的机制。结果发现,添加草酸对微生物还原铁有明显的促进作用,而乙酸和水杨酸则抑制了微生物的生长;添加草酸钠的实验表明草酸对微生物的促进作用是通过草酸根离子的作用而与草酸的酸性并无联系;络合剂(NTA)可以提高微生物异化铁还原量,而EDTA不影响铁还原的作用;Cu(Ⅱ)对微生物具有毒害作用从而抑制了微生物的还原活性,Mn(Ⅱ)对铁的还原则有明显的促进作用。此外,采用logistic方程对有促进作用的曲线进行拟合,发现添加草酸钠对微生物的还原铁促进作用最大。     

Fe(II) oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans in pure and mixed cultures in the presence of arsenate

Fe²⁺ oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans in pure and mixed cultures was investigated in batch cultures in the presence of arsenate. The pH value was periodically monitored and Fe²⁺ content was analyzed by the 1,10-phenanthroline method. ICP-AES was employed for the analysis of As(V) concentration in the solution phase. Precipitates were collected and analyzed by X-ray diffraction. Slight enhancement of iron bio-oxidation was observed in mixed cultures with the two greatest As(V) concentrations (1.0 and 5.0 mg/L As), which were enriched from sediment samples in an abandoned copper mine site. As(V) concentrations decreased with time, indicating either the co-precipitation with or the adsorption by jarosite, the major sink of solid phase. Our data suggest that biogenically synthesized jarosite may play an important role in the attenuation of soluble arsenate in natural aquatic environments.     

氧化亚铁硫杆菌促进金川铜镍硫化矿尾矿砂提取有价金属实验研究

金川铜镍硫化矿尾矿砂数量巨大,其中Ni、Cu和Co等有价金属种类较多,含量较为丰富,蕴含着巨大的经济价值。本文研究了氧化亚铁硫杆菌对金川铜镍尾矿砂提取有价金属效果的影响,在选取金川新尾矿库中心钻孔尾矿砂样品与氧化亚铁硫杆菌作用不同时间的基础上进行化学酸溶,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析了溶液中Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺含量,并通过离子浸出率来表征微生物对尾矿中有价金属提取的影响效果。结果表明,尾矿砂直接化学酸溶后Cu²⁺、Ni²⁺浸出率分别为73.78%和69.87%,Co²⁺浸出率仅为39.57%;而氧化亚铁硫杆菌先与尾矿砂作用后再进行硫酸酸溶,其Cu²⁺、Ni²⁺总浸出率均可达到90%以上,Co²⁺总浸出率也可达到70%以上。实验结果证明氧化亚铁硫杆菌的参与促进了尾矿砂中Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的浸出。     

C/M及TCE初始浓度对有机-矿物质复合体中有机质的吸附行为影响

有机污染物在有机-矿物质复合体上的吸附行为,是直接影响有机污染物在地质环境中迁移、转化及归宿的重要因素。为研究有机-矿物质复合体的形成及对有机污染物的吸附机理,以蒙脱石和腐植酸分别模拟地质吸附剂中的粘土矿物和有机质,制备成不同有机质含量与粘土矿物比率(C/M)的有机-矿物质复合体,对TCE进行吸附批实验。实验结果表明,腐殖酸与蒙脱石结合后提高了有机-矿物质复合体的界面疏水性,同时两者之间的相互作用也可能使得复合体中部分腐殖酸变的更加紧密,从而在一定程度上影响了整个固相介质的吸附行为;源腐植酸的K_om值为0.587 1 L/g,形成有机-矿物质复合体后K_om值均大于源腐植酸,随着复合体中C/M值的增加K_om值变化较小;TCE初始浓度的高低影响K_om值,以液相初始浓度500 μg/L为分界线,在低浓度段K_om值随着浓度的增加而减小,在高浓度段K_om值随着浓度的增加基本趋于稳定,此时TCE初始浓度对有机-矿物质复合体吸附行为的影响较小。