不同能源浸礦菌與黃銅礦微觀界面作用力的研究.pdf

1、本文選擇研究典型中溫浸礦菌Acidithiobacillus ferrooxidans，Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferrooxidans以及典型硫化礦黃銅礦，分別對(duì)其表面性質(zhì)進(jìn)行分析檢測(cè)，并通過(guò)借助原子力顯微鏡(AFM)與Extended-DLVO理論，分別測(cè)量和計(jì)算這三株細(xì)菌EPS缺損前后與黃銅礦間的相互作用力，揭示細(xì)菌在黃銅礦上的吸附本質(zhì)和規(guī)律，同時(shí)結(jié)合各細(xì)菌單獨(dú)浸出

2、黃銅礦的效率以及2小時(shí)內(nèi)各細(xì)菌在黃銅礦上的吸附數(shù)量，探討細(xì)菌對(duì)黃銅礦的最初吸附力與細(xì)菌在黃銅礦上的吸附及細(xì)菌浸出黃銅礦效率之間的關(guān)系，完善細(xì)菌-礦物界面相互作用機(jī)制。
　　 表面性質(zhì)分析檢測(cè)結(jié)果表明，黃銅礦表面疏水性較強(qiáng)且在無(wú)鐵9K培養(yǎng)基中其表面帶負(fù)電荷;Acidithiobacillus ferrooxidans，Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferrooxidans

3、則菌體表面疏水性較弱且菌體表面在無(wú)鐵9K培養(yǎng)基中均帶正電荷，三株細(xì)菌菌體表面也展現(xiàn)出了不同的疏水性、電量及平滑度;當(dāng)缺損細(xì)菌表面的EPS后，細(xì)菌的表面性質(zhì)發(fā)生顯著改變，由此可見，EPS很大程度上決定了細(xì)菌的表面性質(zhì)。
　　 Extended-DLVO理論計(jì)算結(jié)果表明，Acidithiobacillus ferrooxidans，Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferroo

4、xidans EPS缺損前后與黃銅礦作用時(shí)的總自由能分別為負(fù)值，表示三株細(xì)菌EPS缺損前后均能吸附于黃銅礦表面，EPS缺損前，Acidithiobacillus ferrooxidans，Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferrooxidans與黃銅礦樞互作用的總自由能分別為-5.81 mJ/m2，-5.22 mJ/m2和-7.80 mJ/m2，而EPS缺損后，Acidithio

5、bacillus ferrooxidans,Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferrooxidans與黃銅礦相互作用的總自由能分別為-1.94 mJ/m2，-1.22 mJ/m2和-3.06 mJ/m2。AFM測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了Extended-DLVO計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明Extended-DLVO理論能用于計(jì)算細(xì)菌與黃銅礦間的相互作用，并預(yù)測(cè)細(xì)菌在黃銅礦表面的最初吸附行為。AFM測(cè)量結(jié)果

6、表明，細(xì)菌對(duì)礦物表面的最初吸附力取決于細(xì)菌的表面性質(zhì)，即細(xì)菌表面的疏水性、電性電量以及菌體表面的粗糙程度共同決定了細(xì)菌對(duì)礦物表面的吸附力大小;此外，EPS缺失后，細(xì)菌對(duì)礦物表面的吸附力大為減小說(shuō)明，EPS在介導(dǎo)細(xì)菌吸附過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。
　　 Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferrooxidans在

7、黃銅礦表面的吸附及其對(duì)黃銅礦的浸出效率研究表明，細(xì)菌在黃銅礦表面2小時(shí)內(nèi)的最初吸附數(shù)量與細(xì)菌對(duì)黃銅礦的最初吸附力成正相關(guān)關(guān)系;細(xì)菌在黃銅礦表面的不可逆吸附數(shù)量與細(xì)菌對(duì)黃銅礦的浸出效率亦成正相關(guān)關(guān)系，經(jīng)過(guò)21天的浸出，Acidithiobacillus ferrooxidans在礦物表面的吸附數(shù)量最多，其浸出效率最高，對(duì)礦物表面的腐蝕最嚴(yán)重;而Acidithiobacillus thiooxidans在礦物表面的吸附數(shù)量最少，浸出效率最低

8、，對(duì)礦物表面的腐蝕最輕微。但細(xì)菌對(duì)礦物的永久吸附并不是總是由細(xì)菌對(duì)礦物的最初吸附力決定的，因?yàn)?1天后各細(xì)菌在礦物表面的吸附數(shù)量發(fā)生了變化，因此，細(xì)菌對(duì)礦物的最初吸附力決定了細(xì)菌的最初吸附速率，而細(xì)菌對(duì)礦物的永久吸附則取決于細(xì)菌本身，例如對(duì)能源的偏好及利用效率，而細(xì)菌對(duì)礦物的永久吸附則決定了細(xì)菌的浸出效率。EPS對(duì)于細(xì)菌在礦物表面的吸附數(shù)量及吸附效率的影響舉足輕重，當(dāng)細(xì)菌表面EPS缺失后，細(xì)菌在黃銅礦表面的吸附數(shù)量較EPS缺失前顯著下降