溶磷细菌优良菌种的选育研究

论文摘要

我国磷矿资源虽然比较丰富,但存在分布不均、开发不合理、品位低等问题,由于传统的选矿方法对中低品位磷矿选别困难,同时存在成本高和污染环境等缺点,因此人们开始寻找其他更优的方法。微生物湿法冶金技术因其经济环保性而备受关注。嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,简称At.f菌）以及嗜酸氧化硫硫杆菌（Acidithiobacillus thiooxidans,简称At.t菌）能利用空气中的氧氧化还原态的铁或硫,从而获得能量并浸出矿石中的有用物质,因此已成为湿法冶金过程的主要浸矿细菌。目前对这两种菌的研究主要集中在金属矿方面,其在非金属矿中的应用尚未充分发掘,尤其是磷矿的微生物湿法冶金技术就更少有人涉及。本课题主要进行了At.f菌、At.t菌用于磷矿浸出的优良菌种的选育研究,同时对两种菌进行了纯化、驯化、诱变以及浸矿的实验研究,并对浸出磷矿的机理进行了探讨,目的在于提高菌种浸出磷矿时的浸出率。通过实验研究得出了以下结论:1.At.t菌在液体培养过程中,其菌液pH随时间的变化可用曲线拟合,R2为0.9847,其最低pH可达到1.80左右;硫粉用量为7.5g/L时效果最好,其SEM显示被细菌作用后的硫粉表面粗糙。At.f菌菌液pH随时间的变化也可用曲线拟合,R2为0.986,菌液最低pH可达到1.60左右;采用有磷培养基培养At.f菌时,Fe2+与S单质的共同存在能使菌液降低到较低的pH,而采用无磷培养基时,只有S单质存在时细菌生长较好;当黄铁矿作为唯一能源物质时,细菌生长缓慢,在10d内无明显pH下降趋势。2.细菌经过磷矿粉的逐步驯化后,具有了较好的生长活性,进行浸矿试验时,驯化菌株对磷矿粉有较强的适应能力,其pH下降较快,且30天浸出率比原菌有所提高。3.通过对细菌进行物理诱变实验发现:非连续微波诱变对At.t菌作用明显,较好诱变时间为10 s-20 s;At.f菌则要通过连续微波诱变才会有明显的效果,较好诱变时间为10 s-20 s;At.t菌原菌经过紫外线诱变后,菌液平均pH显著降低,浸磷率提高一倍,而紫外线诱变对At.f菌的作用不明显;经过联合诱变实验发现,At.t菌经过微波诱变10 s后再经过紫外线诱变12 min能显著提高细菌的浸磷率。4.通过细菌浸矿与无菌培养液浸矿效果对比,发现在无菌的情况下,培养基中的磷酸盐（K2HPO4或者KH2PO4）会与矿石中的Ca、Mg等结合,生成难溶的磷酸盐（如透钙磷石等）,而硫杆菌的存在会对这一过程产生一定程度的抑制;按一定比例混合两种细菌（At.t菌、At.f菌）能在一定程度上提高浸出效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 我国磷矿资源及其开发的现状
• 1.1.1 磷矿资源现状
• 1.1.2 现有选矿方法及存在问题
• 1.2 溶磷微生物
• 1.2.1 微生物浸出的发展历史
• 1.2.2 主要溶磷微生物介绍
• 1.3 细菌选育方法
• 1.3.1 微生物驯化
• 1.3.2 微生物的诱变育种
• 1.3.3 微生物的杂交育种
• 1.4 溶磷硫杆菌
• 1.5 溶磷硫杆菌的选育方法
• 1.5.1 氧化亚铁硫杆菌的选育
• 1.5.2 氧化硫硫杆菌的选育
• 1.6 本课题的目的及意义
• 1.7 本课题的研究目标及内容
• 1.7.1 研究目标
• 1.7.2 研究内容
• 第2章 实验材料、仪器与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 实验药剂
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 黄铁矿
• 2.1.5 磷矿样
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 灭菌方法
• 2.3.2 细菌转接培养方法
• 2.3.3 浸矿方法
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 pH测定
• 2.4.2 细菌浓度的测定
• 2.4.3 细菌生长特性曲线的测定
• 2.4.4 细菌活性的测定
• 2.4.5 细菌浸磷效果的测定
• 2.4.6 X-射线衍射分析方法
• 2.4.7 扫描电镜（SEM）
• 第3章 菌种的培养特性研究
• 3.1 At.t菌
• 3.1.1 细菌学描述
• 3.1.2 菌种的富集及培养特性
• 3.1.3 菌种的纯培养特性
• 3.1.4 硫含量对At.t菌生长的影响
• 3.2 At.f菌
• 3.2.1 细菌学描述
• 3.2.2 菌种的富集及培养特性
• 3.2.3 菌种的纯培养特性
• 3.2.4 At.f菌的营养研究
• 3.3 优良菌株的确定
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 纯化前后菌株培养效果对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 菌种的耐受性驯化研究
• 4.1 At.t菌、At.f菌的驯化研究现状
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 菌种驯化方法
• 4.2.2 驯化菌种培养方法
• 4.2.3 驯化菌种浸矿方法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 磷矿量对菌种生长的影响
• 4.3.2 驯化菌种的培养特性
• 4.3.3 培养后驯化菌种浸矿效果研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 菌种的物理诱变研究
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 非连续微波诱变
• 5.1.2 连续微波诱变
• 5.1.3 菌种再利用研究
• 5.1.4 联合物理诱变
• 5.2 试验结果与讨论
• 5.2.1 非连续微波诱变
• 5.2.2 连续微波诱变
• 5.2.3 浸矿液浸出率
• 5.2.4 不同处理菌种培养特性对比
• 5.2.5 不同处理菌种浸矿效果对比
• 5.2.6 联合物理诱变结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 细菌溶磷机理探究
• 6.1 研究现状
• 2+的过程研究现状'>6.1.1 细菌氧化Fe²⁺的过程研究现状
• 6.1.2 细菌氧化S的过程研究现状
• 6.1.3 细菌浸矿机理研究现状
• 6.2 影响细菌浸矿的因素
• 6.2.1 菌种的选择与培养
• 6.2.2 培养基组成
• 6.2.3 影响细菌活性的介质条件
• 6.2.4 矿浆浓度和矿石粒度
• 6.2.5 充气方式和强度
• 6.2.6 搅拌方式与强度
• 6.2.7 表面活性剂的种类与浓度
• 6.3 浸磷过程研究
• 6.3.1 硫酸与细菌浸矿对比
• 6.3.2 细菌浸磷分析
• 6.3.3 混合菌浸磷过程研究
• 6.3.4 浸磷过程研究小结
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录（一）
• 附录（二）
• 附录（三）
• 附录（四）
• 附录（五）