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今地球化學(xué)和環(huán)境礦物學(xué)的研究熱點。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，此項工作的開展將有助于我們理解微生物氧化溶解礦物的機制，進而對實際浸礦過程的強化提供理論依據(jù)。 論文首先測定了不同離子強度下嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和黃鐵礦的zeta電位值。以硫為能源培養(yǎng)的細菌表面分泌的胞外多聚物中含有較多的蛋白質(zhì)導(dǎo)致細菌等電點大于以亞鐵培

2、養(yǎng)的細菌，表面基團離子化模型計算結(jié)果驗證了上述結(jié)論。 離子強度對黃鐵礦zeta電位影響顯著，離子強度過高或過低都會使測量結(jié)果出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。當嗜酸氧化亞鐵硫桿菌吸附到黃鐵礦后，黃鐵礦等電點向細菌等電點方向移動，并且加大細菌濃度移動幅度繼續(xù)加大，趨勢愈加明顯。 論文首次運用表面絡(luò)合模型計算得到了離子強度I=0.1，0.01 M時黃鐵礦表面反應(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，包括細菌吸附和礦物氧化等過程。隨著離子強度的增大，緊密層電容增大，證實了離子強度增大雙電層被壓縮的推論。 論文考察了細菌在兩種典型硫化礦表面的吸附現(xiàn)象，研究表明細菌在黃銅礦表面的吸附過程是一個快速過程，同時受到細菌濃度、礦漿濃度、pH和離子強度等外部因素的影響。通過接觸角和zeta電位測量數(shù)據(jù)計算得到黃鐵礦和細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、都證明了細菌與礦物間發(fā)生自發(fā)的吸附過程，而且細菌與細菌之間亦有自發(fā)團聚的趨勢，通過細菌以及細菌在礦物表面的SEM電鏡照片證實了上述結(jié)論。 最后通過分子模擬軟件對己報道的可能介導(dǎo)細菌吸附的蛋白aporusticyanin進行了初步的模型構(gòu)建，包括銅活性位點分析和靜電勢分布研究等。確定以研究Cys(半胱氨酸)殘基為對象，通過XRD，DSC-TGA,FTIR,紫外可見光分光光度法和循環(huán)伏安、Tafel極化等測試手段，確定其確實與黃鐵礦