不同能源適應(yīng)的Acidithiobacillus ferrooxidans與黃銅礦和黃鐵礦的相互作用.pdf

1、本文研究了FeSO4·7H2O、硫、黃銅礦或黃鐵礦適應(yīng)的Acidithiobacillus ferrooxidans分別與黃銅礦及黃鐵礦之間的相互作用。通過接觸角、Zeta電位、傅立葉紅外光譜和酸堿滴定實驗來分析細(xì)菌及礦物的表面性質(zhì)，使用熱力學(xué)方法和extended-DLVO理論來計算和預(yù)測細(xì)菌EPS缺損前后與礦物之間的相互作用能，借助原子力顯微鏡(AFM)測量細(xì)菌EPS缺損前后與礦物之間的相互作用力，監(jiān)測2小時內(nèi)細(xì)菌在礦物表面的吸附行

2、為，并通過假一級和假二級動力學(xué)模型模擬細(xì)菌在礦物表面的吸附情況。對比細(xì)菌與礦物之間相互作用的差異來揭示細(xì)菌在礦物表面吸附的本質(zhì)，探討extended-DLVO理論預(yù)測細(xì)菌在礦物表面的吸附情況與AFM測得的吸附力以及吸附實驗和模擬獲得的細(xì)菌吸附行為之間的關(guān)系，細(xì)菌的表面性質(zhì)與其吸附力之間的關(guān)系，進(jìn)一步完善細(xì)菌-礦物相互作用的機制，為后續(xù)生物浸出創(chuàng)造更加有利的條件。
　　不同能源適應(yīng)的細(xì)菌EPS缺損前后以及礦物的表面性質(zhì)分析可知，在無

3、鐵9K培養(yǎng)基中，黃鐵礦的負(fù)Zeta電位低于黃銅礦的負(fù)電位;黃銅礦的接觸角大于黃鐵礦的接觸角。不同能源適應(yīng)的細(xì)菌的電位是正值;接觸角有差異;表面基團無差異，而EPS的量有所不同;影響NaCl溶液緩沖性質(zhì)的程度不同。EPS缺損的細(xì)菌表面性質(zhì)發(fā)生變化。結(jié)果表明細(xì)菌的表面性質(zhì)受EPS的影響，而EPS性質(zhì)受細(xì)菌適應(yīng)的底物影響。
　　Extend-DLVO理論預(yù)測結(jié)果表明，細(xì)菌與黃銅礦之間的總勢能的主要貢獻(xiàn)來自于范德華相互作用勢能(GLW)，

4、細(xì)菌與黃鐵礦之間的總勢能的主要貢獻(xiàn)來自于靜電相互作用勢能(GEL)和范德華相互作用勢能(GLW)。EPS缺損后的細(xì)菌仍可以吸附到黃銅礦表面，但是相比較未處理的細(xì)菌會更難一些。EPS缺損后的細(xì)菌需要跨越能嶂才能吸附到黃鐵礦表面。根據(jù)extend-DLVO理論預(yù)測細(xì)菌吸附到黃銅礦表面比吸附到黃鐵礦表面要容易。
　　對比細(xì)菌分別與黃銅礦和黃鐵礦之間的力-距離曲線，細(xì)菌與黃鐵礦之間的吸附力更大一些，且不同能源適應(yīng)的細(xì)菌與同一種礦物之間的吸

5、附力也存在差異，這表明細(xì)菌表面性質(zhì)和礦物的類型共同決定著細(xì)菌與礦物之間的相互作用力。對比不同能源適應(yīng)的細(xì)菌與同種礦物之間的力-距離曲線，礦物適應(yīng)的細(xì)菌與礦物之間的吸附力最大，其次是硫適應(yīng)的細(xì)菌，最小的是FeSO4·7H2O適應(yīng)的細(xì)菌。結(jié)合接觸角和Zeta電位實驗，我們可以推出在細(xì)菌吸附到黃銅礦表面的過程中，疏水力起主導(dǎo)作用，而在細(xì)菌吸附到黃鐵礦表面的過程中，靜電力起主導(dǎo)作用。EPS缺損的細(xì)菌與礦物之間的吸附力變小，這是由于EPS缺損的細(xì)

6、菌的表面電荷、接觸角和胞外聚合物的變化引起的。
　　吸附實驗表明細(xì)菌吸附到黃鐵礦表面的數(shù)量大于其吸附到黃銅礦表面的數(shù)量。對同一種礦物來說，礦物適應(yīng)的細(xì)菌吸附到礦物表面的數(shù)量最大，其次是硫適應(yīng)的細(xì)菌，F(xiàn)eSO4·7H2O適應(yīng)的細(xì)菌的吸附量最小。EPS缺損的細(xì)菌比未處理的細(xì)菌的吸附量更小。使用假一級動力學(xué)模型和假二級動力學(xué)模型模擬了細(xì)菌在礦物表面的吸附情況，無論從吸附速率還是吸附能力方面，礦物適應(yīng)的細(xì)菌都是最大的，其次是硫適應(yīng)的細(xì)菌，