利用具有鐵、硫代謝功能的極端嗜酸微生物對硫化礦的浸出過程稱為生物冶金,因具有綠色、環(huán)保的優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。同時這類微生物對廢棄尾礦、礦渣中硫化礦物的浸出作用又是酸性礦水產(chǎn)生的主要原因,引發(fā)環(huán)境問題。深入研究其代謝特征與機制,可以為重金屬酸性水體污染治理和提升生物冶金工藝的應(yīng)用價值提供幫助。本研究以實驗室已有的嗜酸微生物菌群5Biol為研究對象,其主要由自養(yǎng)型硫氧化菌 Acidithiobacillus caldus(A.caldus)和混合營養(yǎng)型鐵、硫氧化菌 Sulfobacillus thermotolerans(S.thermotolerans)組成,該菌群可在常溫常壓下實現(xiàn)黃鐵礦的浸出。利用生物黃鐵礦浸出液對軟錳礦實施浸出時發(fā)現(xiàn),這種生物浸礦液可以在較短時間內(nèi)完成對礦石中錳元素的浸出,而且低pH、高的氧化還原電勢(ORP)和高濃度的Fe(Ⅲ)的環(huán)境體系可以提高浸錳效率,因此菌群對黃鐵礦的浸出過程是整個反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。為了深入了解其浸礦機制,進一步提升菌群功能,通過添加單質(zhì)硫和不同濃度的酵母提取物,分別對A.cald 和S.thermotolerans進行強化。結(jié)果表明低濃度酵母提取物可以在初期刺激S.thermotolerans的生長,將黃鐵礦的浸礦周期縮短了 2天,同時提高浸出液中Fe(Ⅲ)濃度。熒光定量結(jié)果顯示,低濃度的酵母提取物可以引起S.themotolerans的鐵氧化基因sulfocyanin,自養(yǎng)碳代謝基因rubisco和異養(yǎng)碳代謝基因oxoglutarate表達,表明低濃度酵母提取物是通過提高S.thermotolerans的生長代謝和鐵氧化能力,從而提高了菌群的浸礦能力。而高濃度酵母提取物會導(dǎo)致浸礦效率的下降,熒光定量的結(jié)果表明高濃度酵母提取物會提高S.thermotolerans菌生長,但導(dǎo)致S.thermotolerans在整個浸礦過程中以異養(yǎng)代謝為主,鐵氧化基因sulfocyanin的表達水平下調(diào)。添加單質(zhì)硫會增加菌群中A.caldus的比例,加速系統(tǒng)的酸化,但無法提高浸礦效果,說明鐵氧化菌S.thermotoleran 的鐵氧化代謝是菌群浸出黃鐵礦的主要推動力,菌群中的硫氧化菌起到保證S.thermotolerans專一性發(fā)揮鐵氧化功能以及亞鐵離子更加穩(wěn)定存在的作用。
【學(xué)位單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF18
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 我國礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀
        1.1.1 黃鐵礦資源
        1.1.2 黃鐵礦應(yīng)用
    1.2 微生物浸礦研究進展
        1.2.1 浸礦微生物
        1.2.2 硫化礦浸出機理研究
    1.3 浸礦微生物的協(xié)同作用
        1.3.1 協(xié)同作用類型
        1.3.2 研究浸礦微生物協(xié)同作用的方法
    1.4 研究目的及意義
    1.5 研究內(nèi)容
2 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗所用菌
        2.1.2 實驗所用硫化礦
        2.1.3 主要試劑及藥品
        2.1.4 主要儀器
        2.1.5 載體及酶
        2.1.6 培養(yǎng)基及主要溶液配制
    2.2 實驗方法
        2.2.1 菌群浸礦能力的分析
        2.2.2 菌群群落結(jié)構(gòu)分析
        2.2.3 總RNA的提取
        2.2.4 浸錳實驗
        2.2.5 添加不同物質(zhì)的浸礦實驗
        2.2.6 具有生理活性的菌群分析
        2.2.7 RT-qPCR分析功能基因的表達
3 結(jié)果與討論
    3.1 原始5biol菌群功能與結(jié)構(gòu)分析
        3.1.1 菌群浸礦功能的測定
        3.1.2 浸礦菌群群落結(jié)構(gòu)分析
    3.2 浸錳實驗
        3.2.1 不同時期的生物黃鐵礦浸出液耦合黃鐵礦浸出軟錳礦
        3.2.2 不同類型黃鐵礦對軟錳礦浸出的影響
        3.2.3 提高溫度對軟錳礦浸出效果的影響
    3.3 添加不同物質(zhì)對菌群浸礦的影響
        3.3.1 對浸出后黃鐵礦礦渣成分及含量分析
        3.3.2 對浸礦菌群功能的影響
        3.3.3 總RNA的提取
        3.3.4 對黃鐵礦浸出過程中菌群群落結(jié)構(gòu)的影響
    3.4 功能基因表達分析
        3.4.1 功能基因的挖掘
        3.4.2 功能基因的表達
4 結(jié)論
5 展望
6 參考文獻
7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文情況
8 致謝

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本文編號：2828207