本文關(guān)鍵詞：嗜酸性硫桿菌的耐氟培養(yǎng)及其在重金屬浸出中的應(yīng)用研究

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【摘要】：在鋼鐵生產(chǎn)加工后會產(chǎn)生大量的酸洗污泥,酸洗污泥中含有重金屬離子,若處理不當(dāng)會對環(huán)境造成污染,所以實現(xiàn)酸洗污泥的無害化、資源化和減量化逐漸受到人們的關(guān)注。研究從微生物角度出發(fā),探究了微生物在酸洗污泥中重金屬浸出中的應(yīng)用；因生物法對硫化礦物中重金屬也有浸出作用,對微生物與金屬硫化物的作用也進行了研究。對從南京市某污水處理廠二沉池的污泥中篩選出的菌株進行富集培養(yǎng),培養(yǎng)后的菌株在2：2固體培養(yǎng)基中進行分離純化,經(jīng)16S rDNA和PCR擴增測序分析鑒定為嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌株(Acidithiobacillus ferrooxidans, A.f),命名為NJLGS18。氧化亞鐵硫桿菌株在生物浸出應(yīng)用中對重金屬離子和酸根離子都有一定的耐受性,但少量氟離子的存在會對氧化亞鐵硫桿菌株的活性產(chǎn)生影響,氟離子是抑制氧化亞鐵硫桿菌生長的重要因素。為了提高氧化亞鐵硫桿菌NJLGS18對氟離子的耐受性,獲得能耐受一定氟離子濃度的氧化亞鐵硫桿菌株,在不同初始pH下采用連續(xù)轉(zhuǎn)接馴化方法對分離純化得到的菌株NJLGS18進行了耐氟培養(yǎng),在培養(yǎng)過程中會產(chǎn)生代謝產(chǎn)物,通過XRD、FTIR、SEM等方法對在不同氟離子濃度條件下培養(yǎng)時產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物做了分析表征。結(jié)果表明：氟濃度小于5 mg/L時,菌株NJLGS18的生長發(fā)育良好；當(dāng)其濃度大于5 mg/L時,菌株的生長活性受到的影響較大；菌株的耐氟能力可以通過培養(yǎng)提高,培養(yǎng)后菌株適應(yīng)氟濃度能力可達40 mg/L;在不同氟離子條件下培養(yǎng)時產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物主要是黃鉀鐵礬,黃鉀鐵礬的結(jié)構(gòu)形態(tài)可能隨條件的不同會有所差異。以酸洗污泥為研究對象,對污泥的基本成分進行了分析并探究了在不同初始亞鐵量、不同能源物質(zhì)條件和不同污泥投加量條件下菌株對污泥中重金屬Cu和Mn的浸出效果。在不同初始亞鐵量下,Cu和Mn的浸出效果不同,隨著初始亞鐵濃度的增加,Cu和Mn的浸出率也會隨著增加,Cu和Mn的浸出率分別可達到50.2%和47.27%；以亞鐵和硫為不同能源物質(zhì)浸出時,由于菌株對亞鐵和硫的利用方式不同,使得菌株對Cu和Mn的浸出效果有所差異；在不同污泥投加量下,一定條件下,隨污泥投加量的增加,菌株對Cu和Mn的浸出率會隨之下降。以硫化銅和硫化鋅為研究對象,研究了在不同培養(yǎng)條件、不同初始pH和不同硫化物投加量條件下菌株與硫化物的相互作用效果。研究結(jié)果表明：在一定條件下,菌株與硫化物產(chǎn)生相互作用,對硫化物中金屬Cu和Zn有一定的溶出效果；初始pH不同對菌株與硫化銅的作用稍有影響,而菌株與硫化鋅的作用受初始pH的影響不大；一定條件下,在不同硫化銅和硫化鋅投加量條件下,菌株與硫化物作用過程中對Cu和Zn的溶出效果隨投加量的增加而降低。
【關(guān)鍵詞】：嗜酸性硫桿菌 耐氟培養(yǎng) 酸洗污泥 金屬硫化物 生物浸出
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 酸洗污泥概況11
• 1.2 酸洗污泥處置技術(shù)11-13
• 1.3 生物浸出重金屬方法13-18
• 1.3.1 生物浸出法定義13
• 1.3.2 生物浸出的主要菌種及特性13-16
• 1.3.3 生物浸出機理16-17
• 1.3.4 生物浸出的應(yīng)用研究情況17-18
• 1.4 微生物與硫化礦物的作用18-19
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容19-21
• 1.5.1 課題背景及意義19
• 1.5.2 研究內(nèi)容19-21
• 2 嗜酸性硫桿菌的分離鑒定21-29
• 2.1 實驗用品21-22
• 2.1.1 實驗材料21
• 2.1.2 實驗儀器與設(shè)備21-22
• 2.1.3 實驗藥品22
• 2.2 實驗過程和方法22-26
• 2.2.1 菌株的富集培養(yǎng)22-23
• 2.2.2 分離純化23
• 2.2.3 菌株16S rDNA的鑒定分析23-25
• 2.2.4 PCR擴增25
• 2.2.5 測序25-26
• 2.3 實驗結(jié)果與討論26-28
• 2.3.1 菌株的富集培養(yǎng)26
• 2.3.2 菌株的分析鑒定26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 嗜酸性硫桿菌的耐氟培養(yǎng)29-45
• 3.1 實驗菌種29
• 3.2 實驗設(shè)備與儀器29-30
• 3.3 實驗藥品30
• 3.4 實驗方法30-31
• 3.4.1 菌對氟離子的耐受性30-31
• 3.4.2 不同初始pH條件下氧化亞鐵硫桿菌耐氟培養(yǎng)31
• 3.4.3 氧化亞鐵硫桿菌耐氟培養(yǎng)過程中代謝產(chǎn)物的表征31
• 3.5 菌對氟離子的耐受性實驗結(jié)果分析31-34
• 3.6 不同初始pH條件下氧化亞鐵硫桿菌的耐氟培養(yǎng)情況分析34-41
• 3.6.1 耐10 mg/L F~-濃度的氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng)34-36
• 3.6.2 耐20 mg/L F~-濃度的氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng)36-37
• 3.6.3 耐30 mg/L F~-濃度的氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng)37-39
• 3.6.4 耐40 mg/L F~-濃度的氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng)39-41
• 3.7 氧化亞鐵硫桿菌耐氟培養(yǎng)過程中代謝產(chǎn)物的表征分析41-43
• 3.7.1 SEM分析41
• 3.7.2 XRD分析41-42
• 3.7.3 FTIR分析42-43
• 3.8 本章小結(jié)43-45
• 4 嗜酸性硫桿菌對酸洗污泥中重金屬浸出的研究45-55
• 4.1 實驗材料與設(shè)備45-46
• 4.1.1 實驗材料45
• 4.1.2 實驗設(shè)備與儀器45
• 4.1.3 實驗藥品45-46
• 4.2 酸洗污泥理化性質(zhì)測定方法46
• 4.2.1 酸洗污泥的pH值和含水率測定46
• 4.2.2 污泥重金屬的測定46
• 4.3 嗜酸性硫桿菌對酸洗污泥中重金屬浸出的實驗方法46-47
• 4.3.1 不同初始亞鐵量時菌株對污泥重金屬的浸出46-47
• 4.3.2 不同能源物質(zhì)條件時菌株對污泥重金屬的浸出47
• 4.3.3 不同污泥投加量時菌株對污泥重金屬的浸出47
• 4.4 實驗結(jié)果討論與分析47-54
• 4.4.1 污泥的pH值和含水率47
• 4.4.2 污泥中重金屬含量分析47-48
• 4.4.3 不同初始亞鐵量時菌株對污泥重金屬的浸出效果48-50
• 4.4.4 不同能源物質(zhì)條件下菌株對污泥重金屬的浸出效果50-52
• 4.4.5 不同污泥投加量時菌株對污泥重金屬的浸出效果52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 嗜酸性硫桿菌與金屬硫化物的相互作用研究55-62
• 5.1 實驗材料與設(shè)備55-56
• 5.1.1 實驗材料55
• 5.1.2 實驗試劑55
• 5.1.3 實驗設(shè)備與測試儀器55-56
• 5.2 實驗方法56-57
• 5.2.1 不同培養(yǎng)條件下菌株與硫化物的作用實驗方法56
• 5.2.2 不同初始pH條件下菌株與硫化物的作用實驗方法56-57
• 5.2.3 不同硫化物投加量條件下菌株與硫化物作用實驗方法57
• 5.3 實驗結(jié)果與討論57-61
• 5.3.1 不同培養(yǎng)條件下菌株與硫化物的作用效果57
• 5.3.2 不同初始pH條件下菌株與硫化物的作用效果57-59
• 5.3.3 不同硫化物投加量條件下菌株與硫化物作用效果59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 6 結(jié)論和建議62-64
• 6.1 主要結(jié)論62-63
• 6.2 建議與展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-71
• 附錄Ⅰ71-72
• 附錄Ⅱ72

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