本文關(guān)鍵詞：巰丙基三甲氧基硅烷對(duì)黃鐵礦生物氧化的抑制性能及機(jī)理研究

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【摘要】：黃鐵礦作為最為常見(jiàn)的一種金屬硫化礦物,普遍的存在于各種尾礦堆、廢石堆以及各種貴金屬伴生礦中。黃鐵礦在自然條件中,受到各種氧化物及微生物的作用并在大氣降水和地表徑流的沖洗下會(huì)產(chǎn)生酸性礦山廢水AMD(acid mine drainage),AMD會(huì)嚴(yán)重威脅人類的生存環(huán)境。本文利用巰丙基三甲氧基硅烷(Props-SH)對(duì)黃鐵礦進(jìn)行鈍化處理,從源頭上來(lái)抑制AMD的產(chǎn)生。并且利用電化學(xué)法和生物浸取法來(lái)評(píng)定Props-SH對(duì)黃鐵礦生物氧化的抑制性能。黃鐵礦的氧化速率主要取決于其生物氧化速率,為了模擬黃鐵礦在自然界條件下的生物氧化過(guò)程,本文利用馴化后的氧化亞鐵硫桿菌((Acidithiobacillus ferrooxidans,簡(jiǎn)稱A.f)作為黃鐵礦氧化菌,考察黃鐵礦的生物氧化機(jī)理。通過(guò)對(duì)A.f菌在馴化培養(yǎng)過(guò)程中的生長(zhǎng)曲線及顯微鏡下觀察到的A.f菌的形貌,可以判斷出A.f菌生長(zhǎng)良好。利用馴化后的A.f菌對(duì)黃鐵礦的生物氧化機(jī)理的研究表明,在黃鐵礦生物氧化過(guò)程中既存在直接氧化機(jī)理也存在間接氧化機(jī)理。本文利用電化學(xué)分析技術(shù)研究了經(jīng)過(guò)Props-SH鈍化后的黃鐵礦在有菌體系下的電化學(xué)行為。其中循環(huán)伏安曲線的測(cè)試顯示,Props-SH能夠明顯的減弱黃鐵礦表面的氧化還原峰值,抑制黃鐵礦的氧化還原反應(yīng),并且隨著Props-SH的濃度的增大而越明顯,當(dāng)Props-SH的濃度達(dá)到5%時(shí),表面的氧化還原峰基本消失。同樣,極化曲線和交流阻抗譜圖也得到相似的結(jié)果。說(shuō)明Props-SH能夠有效的抑制黃鐵礦表面的電化學(xué)行為。在生物浸取實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)過(guò)濃度為1%、3%和5%的Props-SH鈍化后的黃鐵礦的總鐵浸出抑制率分別為49.1%、87.6%和96.0%,硫酸根離子的浸出抑制率分別為49.3%、73.9%和93.2%,進(jìn)一步的證明Props-SH能夠有效的抑制黃鐵礦的生物氧化,并且隨著Props-SH的濃度的增加其抑制效果越好。最后,利用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜(Raman)對(duì)PropS-SH在黃鐵礦表面的成膜機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,Props-SH能夠與黃鐵礦表面發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成Fe-O-Si鍵,在黃鐵礦表面形成一層致密的保護(hù)膜。而通過(guò)接觸角測(cè)試儀的分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)Props-SH鈍化后的黃鐵礦表面接觸角增大,當(dāng)Props-SH的濃度達(dá)到5%時(shí),黃鐵礦表面由親水性變?yōu)槭杷浴?duì)PropS-SH包膜前后和生物浸取前后的黃鐵礦表面形貌進(jìn)行的掃描電鏡(SEM)觀察可知,經(jīng)過(guò)Props-SH鈍化后的黃鐵礦表面光滑,并且能夠有效的抑制微生物在黃鐵礦表面的侵蝕。
【關(guān)鍵詞】：黃鐵礦 生物氧化 Props-SH 酸性礦山廢水
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X751
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及來(lái)源9-10
• 1.2 黃鐵礦的氧化機(jī)理10-11
• 1.2.1 黃鐵礦的化學(xué)氧化機(jī)理10
• 1.2.2 黃鐵礦的生物氧化機(jī)理10-11
• 1.3 微生物浸礦11-12
• 1.3.1 AMD環(huán)境中的微生物11
• 1.3.2 A.f菌11
• 1.3.3 A.f菌浸取黃鐵礦11-12
• 1.4 AMD污染控制方法和研究進(jìn)展12-14
• 1.4.1 中和法12
• 1.4.2 隔離法12
• 1.4.3 殺菌劑法12-13
• 1.4.4 表面鈍化處理法13-14
• 1.5 表面鈍化膜性能的評(píng)價(jià)方法14-17
• 1.5.1 化學(xué)浸取法14
• 1.5.2 生物浸取法14-15
• 1.5.3 接觸角測(cè)試法15
• 1.5.4 電化學(xué)法15-17
• 1.6 研究目的及主要內(nèi)容17-19
• 1.6.1 研究目的17
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 A.f的培養(yǎng)馴化及黃鐵礦生物氧化機(jī)理研究19-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器19-20
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)原材料和試劑20
• 2.1.3 菌株來(lái)源20
• 2.1.4 培養(yǎng)基20
• 2.1.5 細(xì)菌的培養(yǎng)20
• 2.1.6 細(xì)菌的馴化20-21
• 2.1.7 黃鐵礦生物氧化機(jī)理實(shí)驗(yàn)21
• 2.1.8 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各參數(shù)的測(cè)定21
• 2.2 結(jié)果與討論21-27
• 2.2.1 9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中A.f菌的生長(zhǎng)曲線21-22
• 2.2.2 A.f菌活化過(guò)程培養(yǎng)基中pH值的變化22-23
• 2.2.3 在培養(yǎng)液中馴化A.f菌的生長(zhǎng)曲線23
• 2.2.4 馴化A.f菌時(shí)培養(yǎng)液的pH值的變化23-24
• 2.2.5 黃鐵礦生物氧化機(jī)理實(shí)驗(yàn)24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 Props-SH對(duì)黃鐵礦抗生物氧化性能的研究28-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法28-30
• 3.1.1 黃鐵礦樣品分析方法28
• 3.1.2 黃鐵礦樣品預(yù)處理28
• 3.1.3 黃鐵礦樣品的包膜鈍化28
• 3.1.4 電化學(xué)測(cè)試28-30
• 3.1.5 生物浸取法30
• 3.2 結(jié)果與討論30-41
• 3.2.1 黃鐵礦樣品的XRD圖譜分析30-31
• 3.2.2 Props-SH鈍化前后的黃鐵礦電極抗生物氧化電化學(xué)分析31-39
• 3.2.3 Props-SH鈍化前后的黃鐵礦生物浸取實(shí)驗(yàn)39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-43
• 第四章 鈍化前后黃鐵礦表面性質(zhì)的表征及黃鐵礦鈍化機(jī)理探討43-52
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方法43-44
• 4.1.1 黃鐵礦樣品的表征43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論44-51
• 4.2.1 黃鐵礦的FT-IR表征44-45
• 4.2.2 黃鐵礦的XPS表征45-48
• 4.2.3 黃鐵礦的Raman表征48-49
• 4.2.4 黃鐵礦的接觸角測(cè)試49-50
• 4.2.5 黃鐵礦的SEM測(cè)試50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)52-53
• 5.1 結(jié)論52
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)52
• 5.3 展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士期間完成的學(xué)術(shù)論文和參與的科研項(xiàng)目59

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 張哲;楊琛;黨志;舒小華;;硫化物礦山尾礦緩釋抑菌劑滴丸的制備及性能測(cè)試[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2012年06期

2 張哲;黨志;舒小華;;硫化物礦山尾礦生物氧化作用的抑制研究[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2010年05期

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4 蘭葉青,黃驍,周鋼,劉正華,胡靄堂;柱子淋洗模擬研究磷酸鐵膜抑制黃鐵礦氧化效果[J];地球化學(xué);2000年05期

5 蘭葉青,黃驍,胡靄堂;有機(jī)難溶鹽膜抑制黃鐵礦氧化的研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);1999年04期

6 ;Iron Phosphate Coating: A Novel Approach to Controlling Pyrite Oxidation[J];Pedosphere;1997年02期

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本文編號(hào)：668628