光照影响闪锌矿微生物氧化作用的实验研究

摘要

目前,矿物和微生物的相互作用已得到广泛研究,而光照在微生物浸出过程中的作用还不太清楚.嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)是一种常见的Fe-S细菌,对闪锌矿的氧化有显著促进作用.而闪锌矿作为自然界常见的锌矿矿物,其晶格中常发生铁取代锌的现象,影响其禁带宽度,进而可以对可见光产生响应.通过有光和无光条件下闪锌矿的化学氧化和微生物氧化过程来探究光对微生物氧化闪锌矿过程的影响.结果表明:细菌可明显促进闪锌矿的浸出,Fe2+的氧化主要发生在细菌表面,而Zn2+被动释放到溶液中.光照能够促进微生物的生长繁殖,并在一定程度上减缓闪锌矿的生物溶蚀.闪锌矿表面的光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)结果显示了闪锌矿氧化过程中,硫的转化途径为:S2-/S22-→Sn2-/S0→SO32-→SO42-.在化学浸出过程中,光照条件下闪锌矿表面的S2-/S22-含量明显低于黑暗条件.但是,在闪锌矿微生物浸出中,光照的作用正好相反,它抑制了硫的氧化.在闪锌矿的氧化过程中,单质硫是次生矿物的中间相,黄钾铁矾为末相.本研究可以丰富对闪锌矿生物氧化机理的认识,并在硫化矿的湿法冶金工艺和矿山环境污染治理方面有所应用.