黄铁矿浸出过程微生物演替规律与外加菌种对黄铁矿浸出的影响规律研究

摘要

近年来生物冶金技术因其耗能少，成本低、污染环境轻等优势而逐渐被重视起来，然而有关生物冶金研究大都集中在对单一菌种的浸出过程以及单一菌种浸矿的机理研究上，而对于混合菌生物浸出过程中微生物的演替规律研究相对较少。加强混合菌浸矿研究对于提高生物冶金的浸出率具有重要的理论与实践意义。
　　 论文首先通过Real-Time PCR技术对浸矿体系中微生物群落结构与演替规律进行研究，并结合黄铁矿的浸出效率，探讨群落结构与浸出功能之间的关系。研究结果表明，8种主要浸矿菌在混合浸出黄铁矿的过程中，前期的主要优势种群为At.caldus S1，占整个混合菌群的99.75％，后期的主要优势种群为L.ferriphilum LY，最高达到73.63％，其次为Ferroplasma L1，最高占混合菌的15.19％，而At.caldus S1仅占10.97％.。研究结果进一步表明，L.ferriphilum LY对黄铁矿的浸出发挥着主导作用，随着混合菌中L.ferriphilum LY种群比例的增加，黄铁矿的生物浸出也随之增加。
　　 其次，论文以At.caldus S1和L.ferriphilum LY为研究对象，在两种浸矿菌种互为外加菌种和土著菌种的条件下，探讨了不同时期（停滞期、对数前期、对数中期）加入的外加菌种对土著菌种浸矿能力的影响进行了分析。研究结果表明，在土著种群生长到对数中期时加入外加种群，对土著种群的浸矿效率提高最大。影响次之的为在土著种群的停滞期加入，在对数前期加入影响最小。同在对数中期加入时，以At.caldusS1作为土著种群比L.ferriphilum LY浸矿效率更高（提前一天），在第14天完全浸出。研究进一步发现，L.ferriphilumLY数量的增加会引起黄铁矿日浸出率的增加，而At.caldus S1数量的增加与黄铁矿日浸出率增加没有明显关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 生物冶金

1．1．1 生物冶金简介

1．1．2 生物冶金的发展

1．1．3 主要浸矿微生物

1．1．4 微生物浸矿工艺

1．1．5 微生物浸矿影响因素

1．2 混合菌浸矿

1．2．1 单一菌浸矿的局限性

1．2．2 混合菌浸矿

1．3 微生物种群增长与相互作用

1．3．1 微生物种群增长

1．3．2 微生物种群相互作用

1．4 微生物群落的发展和演替

1．4．1 微生物群落的发展

1．4．2 微生物群落的演替

1．5 黄铁矿的生物浸出

1．5．1 黄铁矿简介

1．5．2 黄铁矿的氧化机理

1．5．3 黄铁矿微生物浸出现状

1．6 论文研究的内容、目的与意义

1．6．1 研究内容

1．6．2 研究目的与意义

第二章 实验材料和方法

2．1 实验材料

2．1．1 菌种

2．1．2 实验矿样

2．1．3 培养基

2．1．4 主要化学试剂

2．2 实验器材

2．2．1 主要实验仪器

2．2．2 其他实验器材

2．3 实验方法

2．3．1 培养基的配制

2．3．2 细菌活化培养

2．3．3 pH调节

2．3．4 Fe2+的滴定

2．3．5 黄铁矿氧化浸出率的计算

2．3．6 细菌浓度测定

2．3．7 细菌基因组DNA提取方法

2．3．8 DNA琼脂糖凝胶电泳

2．3．9 PCR引物设计与检测

2．3．10 Real-time PCR

第三章 八种主要浸矿细菌混合浸出黄铁矿

3．1 矿样组成及颗粒特性

3．1．1 矿样组成

3．1．2 矿样粒度分析

3．2 微生物群落数量变化

3．3 浸出过程中理化参数

3．3．1 溶液pH变化

3．3．2 溶液中Fe和S的电感耦合高频等离子体分析

3．4 应用Real-Time PCR进行群落分析

3．4．1 菌落拷贝数随时间变化

3．4．2 不同时期群落组成

第四章 Leptospirillum ferriphilum和Acidithiobacillus caldus组合浸出黄铁矿

4．1 实验设计

4．2 材料和方法

4．2．1 微生物和培养基

4．2．2 实验方法

4．3 黄铁矿浸出率分析

4．3．1 以At．caldus S1作为土著菌株不同时期加入L．ferriphilum LY

4．3．2 以L．ferriphilum LY作为土著菌株不同时期加入At．caldus S1

4．3．3 所有组合的浸出率比较

4．3．4 L．ferriphilum LY和At．caldus S1分别作为土著种群，停滞期加入外来种群浸矿效果比较

4．3．5 L．ferriphilum LY和At．caldus S1分别作为土著种群，对数前期、对数中期加入外来种群浸矿效果比较

4．4 pH变化

4．5 应用Real-Time PCR进行群落分析

4．5．1 停滞期加入外来种群对土著种群的生长及浸出率的影响

4．5．2 对数前期加入外来种群对土著种群的生长及浸出率的影响

4．5．3 对数中期加入外来种群对土著种群的生长及浸出率的影响

4．5．4 L．ferriphilum LY和At．caldus S1单独浸出黄铁矿速率及数量关系

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果