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不同成因黄铁矿微生物浸出行为及矿物学影响机制
探讨的开题报告
题目：不同成因黄铁矿微生物浸出行为及矿物学影响机制探讨
背景说明：
黄铁矿是一种重要的矿物资源，广泛应用于冶金、化学、建筑等领域。
但由于其较高的难溶性和难降解特性，传统的黄铁矿加工方法存在着能耗大、排放高、工艺复杂等特点，难以实现资源的高效利用。
近年来，采用微生物浸出技术对黄铁矿进行处理成为了一种有效的途径，具有环保、节能、资源综合利用等显著优点。
然而黄铁矿微生物浸出行为深受其成因和矿物学影响，因此需要深入研究不同成因黄铁矿的微生物浸出行为及其对矿物学影响机制。
研究内容：
1. 对比分析不同成因黄铁矿的矿物学特征，以及相应微生物浸出过程中矿物学变化情况；
2. 探讨黄铁矿微生物浸出行为的基本规律及影响因素，并结合不同成因黄铁矿微生物浸出实验，验证黄铁矿微生物浸出行为差异性；
3. 建立不同成因黄铁矿微生物浸出过程的矿物学影响机制模型，并分析微生物对黄铁矿矿物学结构、硫酸盐还原作用、微生物-矿物界面反应等过程的影响机理。
研究意义：
本研究通过对比分析不同成因黄铁矿微生物浸出行为及其差异性，建立了黄铁矿微生物浸出过程的矿物学影响机制模型，为实现黄铁矿的高效利用提供了重要的理论依据。
同时，通过探讨微生物对黄铁矿矿物学结构、硫酸盐还原作用、微生物-矿物界面反应等过程的影响机理，为微生物浸出技术的改进和优化提供了新思路。
项目名称：微生物冶金的基础研究一、研究内容和课题设置研究内容的调整根据本项目前两年项目任务书的要求，积极开展了研究工作，全面完成了前两年的预期目标，在某些研究领域取得了突破性的进展，为今后的研究工作奠定了基础。
各课题所取取得主要工作进展以及对今后三年研究内容的调整如下：课题1：原生硫化矿高效浸矿菌种选育的基础研究在前2年研究的基础上，后3年主要针对原生硫化矿浸出速度慢、浸出率低的难题，围绕浸矿微生物生态规律、遗传与代谢调控机制和菌种选育开展如下研究：1．高活性和耐高温浸矿微生物功能基因组学研究：从基因水平上阐明A. f菌对这些与浸矿作用直接相关因子的应答机理；进一步阐明已发现的一些与浸矿作用直接相关的基因的功能及其调控网络。
2．浸矿体系微生物群落结构与功能活动以及微生物种群之间相互作用：研究不同浸出体系中浸矿微生物群落结构与功能的差异以及浸出过程中微生物群落演替与功能变化规律，阐明这些微生物群落结构与功能活动的调控机制以及微生物种群之间相互作用的规律；构建第二代浸矿微生物功能基因芯片和群落基因组芯片。
3．原生硫化矿浸矿专属菌种快速筛选：从已有菌种库中进行菌种与菌群的快速筛选，获得针对低品位硫化矿生物提取的高效菌种15株以上以及针对不同矿物种类和浸矿环境的优化菌群10组以上；从西部地区开展高温菌的分离、纯化和筛选工作，完善已有的菌种资源库；此外，还将对磁选育细菌这一新的领域继续开展深入研究，从分子水平上阐明A. f菌生成磁小体的机理。
课题2：毒性离子抗性菌种的遗传特性及基因改造1. 利用蛋白质组学理论和方法，研究中度嗜热自养细菌的耐砷机制，指导高效抗砷菌种构建和浸矿过程控制。
2. 综合运用基因改造、抗性驯化等多种手段，选育抗砷、抗汞等毒性离子抗性菌系。
3. 将克隆到的有机质代谢关键酶基因导入自养细菌中，研究工程菌中有机质代谢的变化及其与浸矿能力的关系。
4. 建立高效抗性菌种选育理论，培育高效抗重金属离子的菌株9-11株。
黄铁矿微生物浸出及其电化学研究的开题报告一、选题背景黄铁矿是一种重要的铁矿石资源，具有广泛的应用价值。
传统的黄铁矿加工方法主要包括烧结法和磁选法等，但这些方法存在能耗高、资源损失大、环境污染等问题。
与此同时，微生物浸出技术的出现为黄铁矿的开发提供了新的思路。
与传统方法相比，微生物浸出技术具有能耗低、污染少、资源利用率高等优点。
因此，开展黄铁矿微生物浸出及其电化学研究具有重要意义。
二、研究目的本文旨在通过对黄铁矿微生物浸出及其电化学研究，探究黄铁矿微生物浸出过程中微生物介导的电化学反应机制，揭示微生物在黄铁矿浸出中的作用，提高黄铁矿的提取率，推动黄铁矿资源的高效利用。
三、研究内容1.对黄铁矿微生物浸出的影响因素进行实验研究，包括微生物种类、菌液浓度、浸出温度、氧化还原电位等参数。
2.利用交流阻抗谱、循环伏安法等电化学方法，研究黄铁矿微生物浸出过程中微生物介导的电化学反应机制。
3.通过SEM、TEM等技术手段，分析微生物在黄铁矿浸出中的作用，探究微生物和黄铁矿表面的相互作用机制。
四、研究意义1.优化黄铁矿微生物浸出工艺，提高黄铁矿提取率。
2.为黄铁矿微生物浸出及其电化学研究提供理论基础和实验方法。
3.丰富我国黄铁矿研究领域，推动黄铁矿资源高效利用。
五、研究方法1.样品处理：收集黄铁矿样品，进行研磨、筛分等预处理工作。
2.微生物培养：筛选适合黄铁矿浸出的微生物，进行培养。
3.浸出实验：将预处理后的黄铁矿样品与微生物混合，调节相关参数，进行浸出实验。
4.电化学实验：利用交流阻抗谱、循环伏安法等电化学方法，研究微生物介导的电化学反应机制。
5.材料表征：利用SEM、TEM等技术手段，对样品进行表征和分析。
六、预期成果1.探究黄铁矿微生物浸出及其电化学反应机理。
2.优化黄铁矿微生物浸出工艺，提高黄铁矿提取率。
3.为黄铁矿资源的高效利用提供技术支撑。
参考文献：[1] Xu J, Liao T, Feng Y, et al. Microbial community responses to acid stress of spray-roasted magnetite ore and microbial reductive leaching efficiency[J]. Chemical Engineering Journal, 2021, 424: 130199.[2] Zhao W, Xu L, Kurama H. Fundamental studies ofoxidation–reduction reaction mechanisms in ferric iron reduction mediated by pyrite bioleaching [J]. Hydrometallurgy, 2017, 173: 159-168.[3] Zhang S, Huang L, Duan H, et al. Bioelectrochemical behaviorof pyrite bioleaching and mechanism of the directing effect of reducing agents on enhancing the surface passivation of pyrite[J]. Electrochimica Acta, 2020, 336: 135704.。
微细粒级钛铁矿浮选中DLVO理论的应用------钒钛物理化学之系列学术讲座原创邹建新教授等朱阳戈等采用DLVO理论对微细粒级钛铁矿浮选过程的凝聚、分散等进行了研究。
（1）DLVO理论DLVO理沦是解释胶体稳定性的理论，可用于计算矿物颗粒的相互作用机理。
该理论以胶体粒子问的相互吸引和相互排斥为基础，当粒子相互接近时，这两种相反的作用力就决定了胶体分散体系的稳定性。
若令V T D为胶体粒子间相互作用总能量，则：（2.17）式中V w为颗粒例范德华相互作用能，V E为颗粒问的静电相互作用能。
对于球形颗粒问的范德华作用能表达式为：（2.18）式中：A为Hamake常数，R1、R2分别为两种矿物颗粒的半径，H为颗粒的间距。
颗粒1和颗粒2在介质3中相互作用的Hamaker常数由下式给出：（2.19）对于半径分别为R l和R2的不同粒子间的静电相互作用能如下式：（2.20）其中：式中εa=ε0εr，ε0为真空中绝对介电常数8. 854x10-12C-2J-1m-1，εr 为分散介质的绝对介电常数，水介质的εr = 78 .5 C-2J-1m-1，则εa=6 .95x 10-10 C-2J-1m-1，φ01和φ02分别为两种矿物的表面电位，单位为v，H为两颗粒间距离，单位为nm，κ-1为Debye长度，单位为nm，代表双电层厚度，在298K时，对于1：1型电解质：（2.21）式中C为离子体积摩尔浓度mol·l-1。
假定C=10-3 mol·l-1，则K=0.104nm-1。
(2)扩展的DLVO理论由于在浮选体系中各种浮选药剂的存在，经典的DLVO理论不能圆满的解释浮选剂存在下矿物颗粒的聚集分散行为，甚至得出完全相反的结果。
EDLVO理论主要是在胶体分散体系中，在粒子间相互作用的DLVO理论所涉及的范德华力和静电力的基础上加上其他可能存在的各种相互作用力，即矿物粒子间相互作用总能量可由公式给出：（2.22）式中：V w为范德华力作用能，V E为静电力作用能，V HR为水化相互作用排斥能，V HA为疏水相互作用吸引能，V SR为空间稳定化作用能，V MA为磁吸引势能。
黄铁矿在生物浸出中的表面性质
佚名
【期刊名称】《铀矿冶》
【年(卷),期】2011(30)3
【摘要】Liu Hui等人在《Hydrometallurgy》2011年108卷（1／2）期撰文，介绍对黄铁矿在经受细菌生物浸出期间表面性质研究结果。
【总页数】1页(P129-129)
【关键词】表面性质;生物浸出;黄铁矿;Liu
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
【相关文献】
1.黄铁矿微生物浸出体系中的表面热力学和扩展DLVO理论 [J], 顾帼华;锁军;柳
建设;钟素姣
2.用新的硫脲浸出工艺从微生物氧化的黄铁矿中浸出金 [J], 柏青
3.黄铁矿生物浸出过程中在不同生长时期引入Leptospirillum ferriphilum YSK对土著浸矿微生物群落结构和功能的影响 [J], 申丽; 王俊俊; 刘宏伟; 尹华群; 刘学端; 邱冠周; 刘毅
4.黄铁矿生物浸出过程中微生物的多样性变化 [J], 殷璐; 杨洪英; 李想; 佟琳琳; 金
哲男; 张勤
5.黄铁矿生物浸出过程中微生物的多样性变化 [J], 殷璐;杨洪英;李想;佟琳琳;金哲男;张勤
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细菌在两种土壤矿物表面吸附的热力学分析荣兴民;黄巧云;陈雯莉;蔡鹏;梁巍【摘要】运用表面热力学方法和扩展的DLVO理论,对两种典型土壤细菌恶臭假单胞菌(Peudomonas putida)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)在代表性土壤黏粒矿物高岭石和蒙脱石表面的吸附进行了分析,获得了黏粒矿物与细菌作用的疏水自由能变(△GH)和静电力自由能变(△GEL)及总自由能变(△G).发现疏水自由能为负,显示疏水作用为引力,有利于细菌在黏粒矿物表面的吸附;而静电力自由能为正,表明细菌-矿物间存在静电斥力.疏水自由能显著大于静电力自由能,表明疏水作用在黏粒矿物对细菌吸附时的贡献大于静电力.两种细菌与两种矿物间的总吸附自由能为负值,意味着细菌在矿物表面的吸附是热力学自发过程.高岭石对细菌的吸附自由能大于蒙脱石对细菌的吸附自由能,表明细菌与高岭石间的亲和力较高,吸附更容易发生,这与化学吸附及滴定最热结果一致.表面热力学方法和XDLVO理论在预测细菌-矿物相互作用中有重要意义,但该方法未考虑多种非DLVO效应,如细胞表面多聚物、细菌鞭毛等在吸附反应中的作用,因此还存在一定的局限性,在揭示细菌-矿物相瓦作用的热力学机理方面还需与其他研究技术结合.%Based on surface thermodynamics and XDLVO theory, free energy changes induced by hydrophobic interactions (△GH) , free energy changes originated from electrostatic force (△GEL) and the total free energy changes in the adsorption of P.putida and B.subtilis on kaolinite and montmorillonite were obtained.The negative values of △GH and the positive values of △GEL suggested that the hydrophobic force favors, and the electrostatic force unfavors the bacterial adsorption on kaolinite and montmorillonite.The absolute values of △GH were much larger than those of △GEL , indicatingthat hydrophobic interactions play a role more important than electrostatic force does in bacterial adsorption.The negative total free energy changes (△G) suggested that the sorption of bacteria on clay minerals is a thermodynamically spontaneous process.Greater △G values for bacter ial adsorption on kaolinite than on montmorillonite indicated higher affinity of the bacteria for kaolinite than for montmorillonite.【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2011(048)002【总页数】7页(P331-337)【关键词】细菌;黏粒矿物;表面热力学;吸附自由能【作者】荣兴民;黄巧云;陈雯莉;蔡鹏;梁巍【作者单位】华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉430070;华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉430070;华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉430070;华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉430070;华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】S153.3土壤是一个复杂的多相体系,是陆地生态系统的中心枢纽。
