嗜酸氧化亞鐵硫桿菌與硫化礦物相互作用研究.pdf

1、微生物．礦物界面相互作用乃當(dāng)今地球化學(xué)和環(huán)境礦物學(xué)的研究熱點(diǎn)。在微生物冶金領(lǐng)域，涉及到微生物-礦物、礦物-礦物、微生物-溶液-礦物-氣相等多相界面也已經(jīng)引起國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，此項(xiàng)工作的開展將有助于我們理解微生物氧化溶解礦物的機(jī)制，進(jìn)而對(duì)實(shí)際浸礦過程的強(qiáng)化提供理論依據(jù)。 論文首先測(cè)定了不同離子強(qiáng)度下嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和黃鐵礦的zeta電位值。以硫?yàn)槟茉磁囵B(yǎng)的細(xì)菌表面分泌的胞外多聚物中含有較多的蛋白質(zhì)導(dǎo)致細(xì)菌等電點(diǎn)大于以亞鐵培

2、養(yǎng)的細(xì)菌，表面基團(tuán)離子化模型計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了上述結(jié)論。 離子強(qiáng)度對(duì)黃鐵礦zeta電位影響顯著，離子強(qiáng)度過高或過低都會(huì)使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。當(dāng)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌吸附到黃鐵礦后，黃鐵礦等電點(diǎn)向細(xì)菌等電點(diǎn)方向移動(dòng)，并且加大細(xì)菌濃度移動(dòng)幅度繼續(xù)加大，趨勢(shì)愈加明顯。 論文首次運(yùn)用表面絡(luò)合模型計(jì)算得到了離子強(qiáng)度I=0.1，0.01 M時(shí)黃鐵礦表面反應(yīng)常數(shù)pK值和緊密層電容C<,1>。結(jié)果表明>FeSSH表面位反應(yīng)常數(shù)較小，說明在黃鐵

3、礦／溶液界面中>SSFeOH發(fā)揮了更重要作用，包括細(xì)菌吸附和礦物氧化等過程。隨著離子強(qiáng)度的增大，緊密層電容增大，證實(shí)了離子強(qiáng)度增大雙電層被壓縮的推論。 論文考察了細(xì)菌在兩種典型硫化礦表面的吸附現(xiàn)象，研究表明細(xì)菌在黃銅礦表面的吸附過程是一個(gè)快速過程，同時(shí)受到細(xì)菌濃度、礦漿濃度、pH和離子強(qiáng)度等外部因素的影響。通過接觸角和zeta電位測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到黃鐵礦和細(xì)菌的自由能分量及其酸堿分量。結(jié)果表明，無論經(jīng)典熱力學(xué)理論還是XDINO理論

4、都證明了細(xì)菌與礦物間發(fā)生自發(fā)的吸附過程，而且細(xì)菌與細(xì)菌之間亦有自發(fā)團(tuán)聚的趨勢(shì)，通過細(xì)菌以及細(xì)菌在礦物表面的SEM電鏡照片證實(shí)了上述結(jié)論。 最后通過分子模擬軟件對(duì)己報(bào)道的可能介導(dǎo)細(xì)菌吸附的蛋白aporusticyanin進(jìn)行了初步的模型構(gòu)建，包括銅活性位點(diǎn)分析和靜電勢(shì)分布研究等。確定以研究Cys(半胱氨酸)殘基為對(duì)象，通過XRD，DSC-TGA,FTIR,紫外可見光分光光度法和循環(huán)伏安、Tafel極化等測(cè)試手段，確定其確實(shí)與黃鐵礦