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，分別對其表面性質(zhì)進行分析檢測，并通過借助原子力顯微鏡(AFM)與Extended-DLVO理論，分別測量和計算這三株細菌EPS缺損前后與黃銅礦間的相互作用力，揭示細菌在黃銅礦上的吸附本質(zhì)和規(guī)律，同時結(jié)合各細菌單獨浸出

2、黃銅礦的效率以及2小時內(nèi)各細菌在黃銅礦上的吸附數(shù)量，探討細菌對黃銅礦的最初吸附力與細菌在黃銅礦上的吸附及細菌浸出黃銅礦效率之間的關(guān)系，完善細菌-礦物界面相互作用機制。
　　 表面性質(zhì)分析檢測結(jié)果表明，黃銅礦表面疏水性較強且在無鐵9K培養(yǎng)基中其表面帶負電荷;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鐵9K培養(yǎng)基中均帶正電荷，三株細菌菌體表面也展現(xiàn)出了不同的疏水性、電量及平滑度;當缺損細菌表面的EPS后，細菌的表面性質(zhì)發(fā)生顯著改變，由此可見，EPS很大程度上決定了細菌的表面性質(zhì)。
　　 Extended-DLVO理論計算結(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的總自由能分別為負值，表示三株細菌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測量結(jié)果驗證了Extended-DLVO計算結(jié)果，說明Extended-DLVO理論能用于計算細菌與黃銅礦間的相互作用，并預測細菌在黃銅礦表面的最初吸附行為。AFM測量結(jié)果

6、表明，細菌對礦物表面的最初吸附力取決于細菌的表面性質(zhì)，即細菌表面的疏水性、電性電量以及菌體表面的粗糙程度共同決定了細菌對礦物表面的吸附力大小;此外，EPS缺失后，細菌對礦物表面的吸附力大為減小說明，EPS在介導細菌吸附過程中起著至關(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黃銅礦的浸出效率研究表明，細菌在黃銅礦表面2小時內(nèi)的最初吸附數(shù)量與細菌對黃銅礦的最初吸附力成正相關(guān)關(guān)系;細菌在黃銅礦表面的不可逆吸附數(shù)量與細菌對黃銅礦的浸出效率亦成正相關(guān)關(guān)系，經(jīng)過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，對礦物表面的腐蝕最嚴重;而Acidithiobacillus thiooxidans在礦物表面的吸附數(shù)量最少，浸出效率最低

8、，對礦物表面的腐蝕最輕微。但細菌對礦物的永久吸附并不是總是由細菌對礦物的最初吸附力決定的，因為21天后各細菌在礦物表面的吸附數(shù)量發(fā)生了變化，因此，細菌對礦物的最初吸附力決定了細菌的最初吸附速率，而細菌對礦物的永久吸附則取決于細菌本身，例如對能源的偏好及利用效率，而細菌對礦物的永久吸附則決定了細菌的浸出效率。EPS對于細菌在礦物表面的吸附數(shù)量及吸附效率的影響舉足輕重，當細菌表面EPS缺失后，細菌在黃銅礦表面的吸附數(shù)量較EPS缺失前顯著下降