氟碳鈰礦中稀土元素的微生物浸出及其機理研究
發(fā)布時間：2021-10-19 17:53
本論文收集我國不同稀土礦區(qū)的環(huán)境樣品,從環(huán)境樣品中分離獲得原位環(huán)境的菌株,探究稀土礦區(qū)環(huán)境中微生物的多樣性及生態(tài)功能。實驗結(jié)果如下:（1）采用不同的培養(yǎng)基,從不同來源的稀土礦中共分離獲得菌株224株,其中放線菌有164株,分屬于11個目、13個科、20個屬,占分離總量的73.2%。（2）分離的菌株具有較好的生態(tài)功能,具有解磷功能、耐受高濃度稀土元素、以及吸附稀土元素的功能。其次探究稀土礦區(qū)原位環(huán)境中的微生物浸出氟碳鈰礦中稀土元素的效率及浸出機理。利用微生物從尾礦中浸出稀土元素是一種綠色節(jié)能方法,但目前并不清楚放線菌是否具有浸出稀土元素的能力。本課題根據(jù)初篩的實驗結(jié)果,選擇了稀土礦來源的2株放線菌和周圍環(huán)境來源的2株放線菌,詳細地探究了不同地區(qū)放線菌在不同的培養(yǎng)條件下浸出氟碳鈰礦中稀土元素的功能。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):（1）氟碳鈰礦中主要的稀土元素是Ce和La,四株菌株都能從氟碳鈰礦中浸出稀土元素。在含有氟碳鈰礦的富營養(yǎng)培養(yǎng)基中,四株菌浸出稀土礦中稀土元素的能力約為56-342μg/L。在含有氟碳鈰礦的寡營養(yǎng)培養(yǎng)基中,僅有鏈霉菌Streptomyces sp.FXJ1.172能夠生長并且浸出稀土...
【文章來源】：中國地質(zhì)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：107 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
世界各國稀土產(chǎn)量（A）和稀土資源儲量（B）
2014; Johnson and du Plessis, 2015）。近期研究發(fā)現(xiàn)，鐵還原菌能夠從氧化型礦物尾礦中浸出鎳元素和鈷元素（Marrero et al., 2015）。圖1-2 微生物與金屬作用方式，改編自（Nancharaiah et al., 2016）利用微生物反應電池方法（Bioelectrochemicalsystem,BES）從廢棄物、廢水和瀝出液中回收稀有金屬元素也是近幾年研究的熱點（圖1-3）（Patiletal.,2015）。在BES系統(tǒng)中，微生物降解有機物（陽極）過程中釋放的電子可以還原金屬元素（陰極）。在這個電池反應中，陰極的氧化還原電位通常會高于生物陽極的氧化還原電位。在BES系統(tǒng)中，金屬的回收率會受到各種因素的影響,主要包括:生物陽極電勢、原始金屬礦物的濃度、溶液導電性、pH值及陰陽電極材料等。盡管在BES體系中，可以利用各種金屬離子作為受體，但是在利用BES方法回收廢水中的稀有金屬離子仍然會受到各種挑戰(zhàn)（Kelly and He, 2014; Modestra et al., 2015;Nancharaiah et al., 2015）。利用BES系統(tǒng)回收金屬主要是通過氧化還原反應，金屬元素最終在陰極室中形成沉淀。利用BSE方法一個比較成功的例子是從鋰離子電池中浸出Co元素（Liu et al., 2013; Huang et al.
2+而釋放到陰極電解液中（Huang et al., 2013）。圖1-3 雙室微生物電池的反應系統(tǒng)示意圖，改編自（Nancharaiah et al., 2016）1.1.3 利用微生物萃取稀土元素的研究最早研究利用微生物方法從礦物或固體廢物中浸出REEs是在80年代末到90年代初。主要是研究利用細菌或真菌浸出固體廢物中的稀土元素。有人研究利用異養(yǎng)的細菌Acetobacter methanolicus和自養(yǎng)的Acidithiobacillus ferrooxidans從鋯石（晶粒大約為60 μm）中浸出REEs，而浸出率高達62.1%以上（Glombitza et al.,1988）。每1千克鋯石中主要含有7.3克稀土元素，其種類主要包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等。實驗同時發(fā)現(xiàn)，未磨碎的大顆粒的鋯石中REEs的浸出率只有大約18%。此外，另有報道，A.ferrooxidans能夠從水鋁礦中浸出REEs（IbrahimandEI-Sheikh,2011），總浸出率達到了67.6%以上。REEs的浸出率隨著A. ferrooxidans與水鋁礦培養(yǎng)時間的延長而增強，培養(yǎng)到6天浸出率達到最高
【參考文獻】：
期刊論文
[1]川西冕寧-德昌REE礦帶風化型礦床的礦石類型及成因[J]. 李自靜,劉琰. 地球科學. 2018(04)
[2]稀土離子微生物吸附研究進展[J]. 梁長利,段敏靜,許寶泉,陳陵康. 中國稀土學報. 2017(04)
[3]稀土與微生物相互作用的研究進展[J]. 李絲雨,傅惠鵑,董偉. 江西理工大學學報. 2017(03)
[4]稀土尾礦庫周邊地下水微生物的群落多樣性研究[J]. 呂保義,謝建云,鄭喻,孫靜,楊彪,張雪峰,鄭春麗. 環(huán)境工程. 2015(S1)
[5]稀土礦露天開采過程的污染及對資源和生態(tài)環(huán)境的影響[J]. 高志強,周啟星. 生態(tài)學雜志. 2011(12)
[6]檸檬酸配合浸出分離稀土氧化物與氟化鈣[J]. 邊雪,尹少華,張豐云,吳文遠,涂贛峰. 材料與冶金學報. 2011(04)
[7]白云鄂博稀土礦區(qū)土壤中放線菌特征調(diào)查研究[J]. 樊永軍,閆偉,王黎元,楊秀麗,鄭月霞. 微生物學雜志. 2011(04)
[8]白云鄂博稀土礦區(qū)若干微生物培養(yǎng)特征探究[J]. 李琇,張美蓉,王靈風,曹艷茹. 微生物學雜志. 2007(02)
[9]白云鄂博礦床稀土資源的合理開發(fā)及綜合利用[J]. 程建忠,侯運炳,車麗萍. 稀土. 2007(01)
[10]應用分散和差速離心法分離嗜酸和耐酸鏈霉菌的試驗及評價[J]. 王黎明,黃英,崔慶鋒,謝瓊,張亞美,劉志恒. 微生物學通報. 2003(06)
本文編號：3445343
【文章來源】：中國地質(zhì)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：107 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
世界各國稀土產(chǎn)量（A）和稀土資源儲量（B）
2014; Johnson and du Plessis, 2015）。近期研究發(fā)現(xiàn)，鐵還原菌能夠從氧化型礦物尾礦中浸出鎳元素和鈷元素（Marrero et al., 2015）。圖1-2 微生物與金屬作用方式，改編自（Nancharaiah et al., 2016）利用微生物反應電池方法（Bioelectrochemicalsystem,BES）從廢棄物、廢水和瀝出液中回收稀有金屬元素也是近幾年研究的熱點（圖1-3）（Patiletal.,2015）。在BES系統(tǒng)中，微生物降解有機物（陽極）過程中釋放的電子可以還原金屬元素（陰極）。在這個電池反應中，陰極的氧化還原電位通常會高于生物陽極的氧化還原電位。在BES系統(tǒng)中，金屬的回收率會受到各種因素的影響,主要包括:生物陽極電勢、原始金屬礦物的濃度、溶液導電性、pH值及陰陽電極材料等。盡管在BES體系中，可以利用各種金屬離子作為受體，但是在利用BES方法回收廢水中的稀有金屬離子仍然會受到各種挑戰(zhàn)（Kelly and He, 2014; Modestra et al., 2015;Nancharaiah et al., 2015）。利用BES系統(tǒng)回收金屬主要是通過氧化還原反應，金屬元素最終在陰極室中形成沉淀。利用BSE方法一個比較成功的例子是從鋰離子電池中浸出Co元素（Liu et al., 2013; Huang et al.
2+而釋放到陰極電解液中（Huang et al., 2013）。圖1-3 雙室微生物電池的反應系統(tǒng)示意圖，改編自（Nancharaiah et al., 2016）1.1.3 利用微生物萃取稀土元素的研究最早研究利用微生物方法從礦物或固體廢物中浸出REEs是在80年代末到90年代初。主要是研究利用細菌或真菌浸出固體廢物中的稀土元素。有人研究利用異養(yǎng)的細菌Acetobacter methanolicus和自養(yǎng)的Acidithiobacillus ferrooxidans從鋯石（晶粒大約為60 μm）中浸出REEs，而浸出率高達62.1%以上（Glombitza et al.,1988）。每1千克鋯石中主要含有7.3克稀土元素，其種類主要包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等。實驗同時發(fā)現(xiàn)，未磨碎的大顆粒的鋯石中REEs的浸出率只有大約18%。此外，另有報道，A.ferrooxidans能夠從水鋁礦中浸出REEs（IbrahimandEI-Sheikh,2011），總浸出率達到了67.6%以上。REEs的浸出率隨著A. ferrooxidans與水鋁礦培養(yǎng)時間的延長而增強，培養(yǎng)到6天浸出率達到最高
【參考文獻】：
期刊論文
[1]川西冕寧-德昌REE礦帶風化型礦床的礦石類型及成因[J]. 李自靜,劉琰. 地球科學. 2018(04)
[2]稀土離子微生物吸附研究進展[J]. 梁長利,段敏靜,許寶泉,陳陵康. 中國稀土學報. 2017(04)
[3]稀土與微生物相互作用的研究進展[J]. 李絲雨,傅惠鵑,董偉. 江西理工大學學報. 2017(03)
[4]稀土尾礦庫周邊地下水微生物的群落多樣性研究[J]. 呂保義,謝建云,鄭喻,孫靜,楊彪,張雪峰,鄭春麗. 環(huán)境工程. 2015(S1)
[5]稀土礦露天開采過程的污染及對資源和生態(tài)環(huán)境的影響[J]. 高志強,周啟星. 生態(tài)學雜志. 2011(12)
[6]檸檬酸配合浸出分離稀土氧化物與氟化鈣[J]. 邊雪,尹少華,張豐云,吳文遠,涂贛峰. 材料與冶金學報. 2011(04)
[7]白云鄂博稀土礦區(qū)土壤中放線菌特征調(diào)查研究[J]. 樊永軍,閆偉,王黎元,楊秀麗,鄭月霞. 微生物學雜志. 2011(04)
[8]白云鄂博稀土礦區(qū)若干微生物培養(yǎng)特征探究[J]. 李琇,張美蓉,王靈風,曹艷茹. 微生物學雜志. 2007(02)
[9]白云鄂博礦床稀土資源的合理開發(fā)及綜合利用[J]. 程建忠,侯運炳,車麗萍. 稀土. 2007(01)
[10]應用分散和差速離心法分離嗜酸和耐酸鏈霉菌的試驗及評價[J]. 王黎明,黃英,崔慶鋒,謝瓊,張亞美,劉志恒. 微生物學通報. 2003(06)
本文編號：3445343
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