高磷锰矿解磷微生物选育及解磷特性研究

论文摘要

我国锰矿多为高磷锰矿,磷对钢铁危害甚大。传统锰矿脱磷工艺均存在设备能耗大,环境污染严重等缺点。为此,提出了资源综合利用程度高,环境污染小,能耗成本少的微生物脱磷技术。本文研制出一种新的解磷微生物,为开发经济有效的锰矿微生物脱磷新技术提供了理论基础和工艺参数。从湘潭锰矿矿区植物根系土壤中分离出多株菌株,通过溶磷圈法初筛和摇瓶复筛,筛选出解磷效果较好的菌株9株,其中效果最好的P69溶磷量为12.75 mg/100mL,对P69进行了初步鉴定,确认为青霉属。以P69为出发菌株,进行了紫外和微波的复合诱变。通过诱变后菌株在PKO固体培养基和液体培养基上的结果选育高效解磷菌株,其中以紫外—微波复合诱变后菌株UM-5解磷效果最好,其解磷量达到为27.78mg/100mL,是出发菌株解磷量的2.18倍。通过实验,确定其具有较好的遗传稳定性。以菌株UM-5为研究对象,对其培养条件进行了四因素三水平的正交实验。通过对正交实验结果的数据处理,得到培养条件对UM-5的影响程度从大到小依次为pH值,摇床转速,水浴温度,接种量。在此基础上,进行了单因素实验和培养基组分影响实验,确定了最佳培养条件及组分为:蔗糖28 g,KNO3 3.5 g, Ca3（PO4）2 0.9 g ,FeSO4 0.01g,KCl 0.5g,MgSO4 0.5g,蒸馏水1000mL,初始pH 5.0,摇床转速150 r/min,水浴温度30℃,接种量10 mL。在此条件下,UM-5的五天的解磷量为45.74mg/100mL,解磷效率达到50.8%。对菌株UM-5进行耐金属离子Mn2+、Fe2+和目的矿石的驯化。通过驯化,菌株得到了改良,大大提高了活性。以驯化菌进行了锰矿脱磷实验,考察了各因素对锰矿脱磷效率的影响。实验研究结果表明,在矿石粒度为-74μm,矿浆浓度15%,装液量为100mL时,经重金属离子和矿浆驯化培养的菌株UM-5的解磷率可达77.8%,是原始菌的4.77倍,是诱变菌的1.57倍。驯化菌处理的高磷锰矿P/Mn由原来的0.0109降为0.0024,符合冶金用锰的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 传统高磷锰矿解磷概况
• 1.1.1 电解法
• 1.1.2 炉外脱磷法
• 1.1.3 强磁选法
• 1.1.4 还原焙烧—氨浸法
• 1.2 微生物解磷概况
• 1.2.1 解磷微生物种类
• 1.2.2 解磷微生物的数量及分布
• 1.2.3 解磷微生物的作用
• 1.2.4 解磷微生物的研究简史
• 1.2.5 解磷微生物的解磷机理
• 1.2.6 解磷微生物解磷效果测定
• 1.3 本研究的意义和目的
• 1.4 实验方案的设计
• 第二章 解磷微生物的分离、筛选和鉴定
• 2.1 菌株的分离
• 2.1.1 实验材料及设备
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验结果
• 2.2 菌株的筛选
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 实验结果
• 2.3 菌株的鉴定
• 2.3.1 实验材料
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 实验结果
• 2.4 小结
• 第三章 解磷微生物的复合诱变
• 3.1 诱变原理
• 3.2 紫外诱变
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 实验结果
• 3.3 微波诱变
• 3.3.1 实验材料
• 3.3.2 实验方法
• 3.3.3 实验结果
• 3.4 复合诱变
• 3.4.1 紫外—微波诱变
• 3.4.2 微波—紫外诱变
• 3.5 遗传稳定性实验
• 3.5.1 实验材料
• 3.5.2 实验方法
• 3.5.3 实验结果
• 3.6 小结
• 第四章 解磷微生物生长特性及培养条件研究
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 菌种
• 4.1.2 培养基
• 4.2 解磷微生物生长特性的研究
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验结果
• 4.3 培养条件的优化
• 4.3.1 正交实验
• 4.3.2 单因素实验
• 4.4 培养基各组分的影响
• 4.4.1 氮源的影响
• 4.4.2 碳源的影响
• 4.4.3 氮源浓度的影响
• 4.4.4 碳氮比的影响
• 4.5 其它因素的影响
• 4.6 最佳条件下的解磷试验
• 4.7 小结
• 第五章 锰矿脱磷研究
• 5.1 实验材料
• 5.1.1 培养基
• 5.1.2 软锰矿矿样
• 5.2 菌株驯化试验
• 2+、Fe²⁺的驯化试验'>5.2.1 耐金属离子Mn²⁺、Fe²⁺的驯化试验
• 5.2.2 耐矿浆的驯化试验
• 5.3 影响因素试验
• 5.3.1 最佳矿浆浓度的确定
• 5.3.2 最佳粒度的确定
• 5.3.3 最佳装液量的确定
• 5.4 原始菌、诱变菌、驯化菌脱磷试验
• 5.5 小结
• 结论和建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文