下载文档原格式
产微生物絮凝剂菌株的筛选及絮凝特性研究的开题报告一、选题背景水处理技术的发展已成为解决水资源问题的重要手段之一。
微生物絮凝剂已成为一种具有良好应用前景的水处理技术，其具有结构简单、对环境友好、高效、低成本等优点。
因此，微生物絮凝剂菌株的筛选及其絮凝特性研究是当前亟待解决的问题。
本论文旨在通过对微生物絮凝剂菌株筛选及絮凝特性研究，提高水处理技术的效率和质量。
二、研究目的本研究旨在筛选出具有良好絮凝能力的微生物菌株，并深入研究其絮凝机理和应用效果，为微生物絮凝剂的应用提供理论依据及技术支持。
三、研究内容1.微生物菌株的筛选：通过采集水体、泥沙、土壤等自然生境样品，筛选出具有高絮凝能力的微生物菌株。
利用传统培养和高通量测序技术，对菌株进行鉴定和分类，并进行对比研究。
2.微生物絮凝剂的絮凝特性探究：对筛选出的微生物菌株进行细菌絮凝剂生产条件的优化，以获得高产的细菌絮凝剂。
通过测定微生物絮凝剂的抗酸碱、耐温、抗胆盐和活性等特性，研究微生物絮凝剂的性质与应用效果。
3.微生物絮凝剂的应用研究：采用模拟实验和实际水处理试验等方法，探究微生物絮凝剂的应用效果及其对水质的影响。
进一步探究微生物絮凝剂的工业化应用前景。
四、预期成果1.筛选出一株高效微生物细菌絮凝剂，明确其应用范围和研究价值。
2.深入研究微生物絮凝剂的物理、化学和生物特性，明确其絮凝机制和应用效果。
3.论证微生物絮凝剂在水处理技术中的应用前景和经济效益，并提出可行的工艺路线和应用策略。
五、研究思路与方法1.筛选菌株：采集自然水体、泥沙、土壤等样品，筛选细菌菌株，利用传统培养技术和高通量测序技术进行鉴定和分类。
2.微生物絮凝剂的生产：对筛选出的菌株进行细菌絮凝剂生产条件的优化，不断提高细菌菌液的产量和纯度。
3.微生物絮凝剂的特性研究：通过测定微生物絮凝剂的抗酸碱、耐温、抗胆盐和活性等特性，探究微生物絮凝剂的结构和应用性质。
4.应用研究：采用模拟实验和实际水处理试验等方法，探究微生物絮凝剂在水处理中的应用效果及其对水质的影响。
矿物微生物诱导浮选和絮凝K・A・拉塔拉扬摘 要 矿物与微生物作用会使矿物的表面化学性质发生很大变化。
例如,矿质化学营养细菌(氧化亚铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌)可使黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等硫化矿物表面化学性质发生很大变化。
杆菌类异养细菌可以改变赤铁矿、氧化铝、二氧化硅、高岭石和方解石等氧化矿物的动电性质。
微生物与矿物之间的作用通过选择性生物浸出已用于选矿中。
与生物浸出法不同。
细菌诱导选矿法涉及到矿物-溶液-细菌界面之间的表面现象,并且在该过程中,表面化学变化在几分钟之内在水介质中发生。
在本文中说明了嗜酸的矿质化学营养细菌(硫氧化硫杆菌)和嗜中性的异养细菌(多黏芽胞杆菌)在氧化矿物和硫化矿物选矿中的作用。
从细菌作用对矿物表面疏水性和亲水性影响出发,概述了细菌在氧化矿物和硫化矿物上的附着机理。
讨论了细菌细胞及其代谢物(生物蛋白质和外多糖)对硫化矿物(闪锌矿和方铅矿)及氧化矿物(赤铁矿、氧化铝和方解石)表面性质改变中的作用。
在细菌对矿物基质驯服以后,可以得到对矿物具有特效性的生物药剂。
关键词 生物浮选 生物絮凝 硫化矿物 氧化矿物 硫氧化硫杆菌 多黏芽胞杆菌概 述虽然,在矿石浸出中应用微生物已为大家所熟知,但微生物在选矿中的应用人们了解得还甚少。
与生物浸出过程不同,生物选矿是通过矿石与微生物作用,从矿石中选择性地除去不希望要的矿物组分,从而使有用矿物富集。
众所周知,不同类型的自养细菌、异养细菌和真菌可以与硫化矿物和氧化矿物相互作用,以从矿石中除去一种或多种矿物组分。
因此,生物技术的创新为选择性的选矿技术的开发铺平了道路。
微生物与矿物相互作用对选矿产生以下结果:1)微生物附着在矿物基质上,形成生物膜;2)发生生物催化氧化、还原、络合和沉淀反应;3)细菌细胞和代谢物与矿石基质中的不同矿物组分作用,改变它们的性质。
本文以实例来说明在矿物浮选和絮凝中,微生物在改变矿物表面化学性质方面的作用。
说明了有用矿物通过与细菌相互作用得到分离的过程。
矿物微生物诱导浮选和絮凝K·A·拉塔拉扬;李长根;雨田【期刊名称】《国外金属矿选矿》【年(卷),期】2004(041)009【摘要】矿物与微生物作用会使矿物的表面化学性质发生很大变化.例如,矿质化学营养细菌(氧化亚铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌)可使黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等硫化矿物表面化学性质发生很大变化.杆菌类异养细菌司以改变赤铁矿、氧化铝、二氧化硅、高岭石和方解石等氧化矿物的动电性质.微生物与矿物之间的作用通过选择性生物浸出已用于选矿中.与生物浸出法不同.细菌诱导选矿法涉及到矿物-溶液-细菌界面之间的表面现象,并且在该过程中,表面化学变化在几分钟之内在水介质中发生.在本文中说明了嗜酸的矿质化学营养细菌(硫氧化硫杆菌)和嗜中性的异养细菌(多黏芽胞杆菌)在氧化矿物和硫化矿物选矿中的作用.从细菌作用对矿物表面疏水性和亲水性影响出发,概述了细菌在氧化矿物和硫化矿物上的附着机理.讨论了细菌细胞及其代谢物(生物蛋白质和外多糖)对硫化矿物(闪锌矿和方铅矿)及氧化矿物(赤铁矿、氧化铝和方解石)表面性质改变中的作用.在细菌对矿物基质驯服以后,可以得到对矿物具有特效性的生物药剂.【总页数】6页(P15-20)【作者】K·A·拉塔拉扬;李长根;雨田【作者单位】北京矿冶研究总院;不详【正文语种】中文【中图分类】TF18【相关文献】1.非金属矿物的微生物加工技术研究(Ⅱ)--黄铁矿的微生物浮选研究2.微生物诱导微细粒硫化矿的絮凝浮选工艺研究3.矿物的微生物诱导浮选和絮凝:前景和挑战4.在黄铜矿与石英和方解石分离中微生物诱导絮凝和浮选5.应用细菌诱导絮凝和浮选分离黄铁矿和氧化脉石矿物因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
由于矿产资源开采，浮选在选矿中所占的地位越来越重要。
它能通过聚丙烯酰胺等絮凝剂灵活有效的将矿物按照相关的标准加以分开，使资源得到综合利用。
这种絮凝剂在浮选中的工作原理是什么来具体了解一下。
浮选法的原理是利用矿物界面性质的差异来分离、富集、精制的一种分选工艺，是用絮凝剂的主要作用和原理是：
1、原理：使细粒的有用矿物絮凝成较大颗粒，脱出脉石细泥后再浮去粗粒脉石。
载体浮选是用粒度适于浮选的矿粒作载体，使微细矿粒粘附于载体表面并随之上浮分选。
2、作用：浮选用絮凝剂对调节矿物的可浮性，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度等方面都起着决定性的作用。
聚丙烯酰胺是一种高聚物，可分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四大类型。
那么矿业浮选具体选用哪种聚丙烯酰胺絮凝剂，需要进行小试实验来进行选型，再上机试验，确定较佳用量。
以达到效果佳、用量少、成本低的效果。
矿物微生物诱导浮选和絮凝K・A・拉塔拉扬摘 要 矿物与微生物作用会使矿物的表面化学性质发生很大变化。
例如,矿质化学营养细菌(氧化亚铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌)可使黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等硫化矿物表面化学性质发生很大变化。
杆菌类异养细菌可以改变赤铁矿、氧化铝、二氧化硅、高岭石和方解石等氧化矿物的动电性质。
微生物与矿物之间的作用通过选择性生物浸出已用于选矿中。
与生物浸出法不同。
细菌诱导选矿法涉及到矿物-溶液-细菌界面之间的表面现象,并且在该过程中,表面化学变化在几分钟之内在水介质中发生。
在本文中说明了嗜酸的矿质化学营养细菌(硫氧化硫杆菌)和嗜中性的异养细菌(多黏芽胞杆菌)在氧化矿物和硫化矿物选矿中的作用。
从细菌作用对矿物表面疏水性和亲水性影响出发,概述了细菌在氧化矿物和硫化矿物上的附着机理。
讨论了细菌细胞及其代谢物(生物蛋白质和外多糖)对硫化矿物(闪锌矿和方铅矿)及氧化矿物(赤铁矿、氧化铝和方解石)表面性质改变中的作用。
在细菌对矿物基质驯服以后,可以得到对矿物具有特效性的生物药剂。
关键词 生物浮选 生物絮凝 硫化矿物 氧化矿物 硫氧化硫杆菌 多黏芽胞杆菌概 述虽然,在矿石浸出中应用微生物已为大家所熟知,但微生物在选矿中的应用人们了解得还甚少。
与生物浸出过程不同,生物选矿是通过矿石与微生物作用,从矿石中选择性地除去不希望要的矿物组分,从而使有用矿物富集。
众所周知,不同类型的自养细菌、异养细菌和真菌可以与硫化矿物和氧化矿物相互作用,以从矿石中除去一种或多种矿物组分。
因此,生物技术的创新为选择性的选矿技术的开发铺平了道路。
微生物与矿物相互作用对选矿产生以下结果:1)微生物附着在矿物基质上,形成生物膜;2)发生生物催化氧化、还原、络合和沉淀反应;3)细菌细胞和代谢物与矿石基质中的不同矿物组分作用,改变它们的性质。
本文以实例来说明在矿物浮选和絮凝中,微生物在改变矿物表面化学性质方面的作用。
说明了有用矿物通过与细菌相互作用得到分离的过程。
选择了氧化矿物和硫化矿物体系实例,以说明它们与两种细菌(硫氧化硫杆菌和多黏芽胞杆菌)的相互作用。
1 试 验111 细菌菌株和生长条件在全部研究中应用硫氧化硫杆菌和多黏芽胞杆菌纯菌株。
将10%v/v的活性接种液加入到介质中,并用转速40r/min摇动器在30℃下接种。
在相对比显微镜下用Petroff2Hausser计数器显微计数法或染色后的群体计数法研究细菌的生长情况。
在细菌生长过程中监测p H变化。
通过连续生长,可产生大量的细菌。
用1号Whatman滤纸过滤培养液,然后在27000重力加速度下离心分离15min。
细胞饼清洗几次后,悬浮到蒸馏水中。
在某些情况下,有5%(w/v)刚玉存在的Brom2 field介质中6个月重复次培养,对多黏芽胞杆菌进行驯化。
在一些试验中应用驯化后的菌株,并对比它们与未驯化的菌株的分选效果。
在介质中生长后的分批培养液在31000倍重力加速度下离心分选20min,将外细胞物质与细胞分离开,在搅拌情况下用过滤膜过滤上清液。
缓慢加入硫酸铵至65%饱和度,使存在于脱去细胞的代谢液中的细菌蛋白质沉淀。
分离出沉淀物,悬浮液脱盐,以测定其中的多糖浓度。
用少量体积的0102mol/L的p H7的三氯化氢缓冲液再溶解蛋白质沉淀物,并在某些缓冲液中透析18h。
在透析过程中,用离心和透析法除去形成的沉淀物,并抛弃。
上清液用于测定蛋白质含量。
用含10g/L硫的改进的9K介质使硫氧化硫杆菌培养液生长。
112 矿 物在本研究中应用了从印度采集的赤铁矿、刚玉、方解石、高岭石、石英、方铅矿和闪锌矿手拣纯矿物样品。
在瓷磨机中干磨,然后干筛。
-38μm粒级用于吸附、絮凝和动电研究。
75～100μm粒级用于浮选试验。
113 动电测定用310型Zeta电位仪进行电泳测定。
将与细菌和代谢物作用前后的矿物样品分散到10-3m ole/L K NO3中。
确定矿物的Z eta电位与溶液pH的关系。
114 接触角测量为了测量接触角,将矿物样品切成2cm的立方体,将其表面抛光,用二次蒸馏水清洗。
用轮廓角测角仪测量矿物与细菌细胞和生物代谢物作用前后的接触角。
115 浮选试验用1g矿物样品进行浮选试验,以研究细菌预处理对矿物可浮性的影响。
取1g矿物样品放到200mL二次蒸馏水中,将p H值调至所要求的值。
调浆5min,在哈里蒙德浮选管中在氮气流量为40mL/min时浮选5min。
116 沉降和絮凝试验在测定不同矿物沉降速度研究中,将每种5g 矿物样品分散到装在有刻度的量筒中的100mL二次蒸馏中。
在有和没有细菌和代谢物存在时监测沉降的矿物重量与沉降时间和p H的关系。
在选择性絮凝试验中,将重量相等的二元人工矿物混合物放到蒸馏水中,然后添加生物药剂,使其总体积为100mL。
用氢氧化钠或硝酸调节矿浆p H,接着添加三等份药剂,每加一份药剂后轻轻的上下颠倒量筒3次,再添加下一份药剂。
最后一次添加等份药剂后,量筒上下颠倒5次,然后静置,监测矿物混合物沉降。
沉降后,倾析出90mL上清液。
再将90mL已调成相同p H的水添加到剩余的固体中。
量筒上下颠倒5次,静置、沉降和倾析。
脱泥过程重复6次。
对每次得到的沉物和浮物进行分析。
2结果和讨论211 与细菌作用后的氧化矿物的选择性浮选和絮凝多黏芽胞杆菌及其代谢产物(外多糖和生物蛋白质)可有效地与氧化矿物相互作用,使其表面发生巨大的化学变化。
详细的动电研究结果表明,上述细菌可与石英、赤铁矿、方解石、高岭石和刚玉相互作用,使其等电点发生很大的偏移。
在有关的文献中叙述了与细菌作用前后矿物的Zeta电位与p H关系曲线。
在与多黏芽胞杆菌细胞及其代谢物作用后,一些矿物的等电点偏移如表1所示。
表1 不同矿物的等电点偏移矿 物等电点对应的p H作用前作用后石 英117～118316～318高岭石118～210215～310刚 玉710～712210～410赤铁矿518～610210～410 不同矿物的等电点的这么大的偏移表明发生了化学作用。
细菌细胞以不同的复盖率吸附在矿物表面上,与代谢产物一起形成了生物薄膜。
在文献中已经报导了细菌细胞在矿物表面上附着能力降低顺序:高岭石>方解石≥刚玉≥赤铁矿>石英。
在p H2～10范围内,细菌细胞的附着几乎与p H无关,这表明细菌在矿物表面上附着中非静电力起作用。
细菌作用及其在矿物表面上的附着的主要结果是:1)表面发生化学变化;2)表面改性(疏水性或亲水性);3)选择性溶解。
从与细菌作用前后的矿物浮选和絮凝也可以看出矿物表面发生了化学变化。
与细菌细胞作用前后的一些矿物的接触角如表2所示。
表2 pH8时测得的矿物接触角/度矿 物作用前作用后石 英5060赤铁矿40不与气泡接触刚 玉42不与气泡接触 正如从上表所看到的,在与细菌作用后,石英具有较高的疏水性,而赤铁矿和刚玉变得较亲水。
类似的试验表明,在与细菌作用后,高岭石具有与石英相近的浮选行为,方解石表面亲水性增强。
不同矿物与细菌作用前后的可浮性如表3所示。
表3 在pH8时不同矿物与细菌作用前后的浮选回收率/%矿 物与细菌作用前与细菌作用后石 英460～80高岭石3880～90刚 玉52～10赤铁矿42～4方解石87～8 细菌作用提高了石英和高岭石的可浮性。
相反地,细菌作用不能增强刚玉、赤铁矿和方解石的可浮性。
尽管在没有捕收剂存在时,与细菌作用后,可以浮选石英和高岭石,但是,加入少量的捕收剂可以提高它们的回收率。
经细菌预处理后再进行浮选可以从氧化铁、氧化铝和石灰岩中有效地除去二氧化硅。
在有细菌细胞存在时,1∶1的赤铁矿-石英、氧化铝-石英和方解石-石英混合物经细菌预处理后浮选,可除去95%的二氧化硅。
在不同p H下不同矿物(-38μm)经细菌细胞和细菌代谢物作用后1min内的沉降率如表4所示。
与细菌细胞或代谢物作用后,赤铁矿、方解石和刚玉的沉降率增大,而石英和高岭石的沉降率大幅度降低。
与细菌作用可促使方解石、赤铁矿和刚玉絮凝,促使石英和高岭石分散。
在铁矿石浮选中,可应用淀粉和糊精等多糖化合物作为氧化铁的抑制剂。
加入上述多糖化合物可使氧化铁选择性絮凝和二氧化硅分散。
含有外多糖化合物的生物聚合物可以通过聚合物桥联作用使矿粒连接起来,使细粒矿物选择性絮凝。
细菌和分泌的多糖化合物对赤铁矿和刚玉的亲合力使得它们选择性絮凝,促使它们在水介质中快速絮凝。
用矿物混合物进行选择性絮凝试验来验证单矿物絮凝试验结果。
1∶1的矿物混合物选择性絮凝典型结果如表5所示。
从该表可以容易看出,经生物絮凝,可以有效地将二氧化硅和硅酸盐矿物与氧化铝、方解石和赤铁矿分离开。
但是,不能用原始的细菌细胞有效地分离氧化铝和赤铁矿,因为在细菌作用下,这两种矿物表面变化相似。
赤铁矿与刚玉混合物试验表明,经细菌作用后,它们在水介质中沉降速度均加快,分离没有选择性。
试验还表明,用经刚玉驯化的多黏芽胞杆菌菌株作用,可以有效地将刚玉与赤铁矿分离开。
其典型的选择性絮凝结果如表6所示。
在p H7时,赤铁矿与刚玉之间的分离效率大于99%。
与未驯化的细胞不同,用刚玉驯化的菌株只使刚玉选择性絮凝而沉降下来,而赤铁矿呈分散状态。
在介质中有刚玉存在时反复对菌株驯化对于微生物保持所获得的性质是相当重要的。
在没有刚玉存在时,在Bromfield介质中对驯化过的菌株次培养会使获得的适应性失去。
正如从表5结果所看到的,细粒赤铁矿-高岭石(-38μm)可以获得55%的分离效率。
矿泥在铁矿上附着会降低分离效率。
表4 与细胞或代谢物作用后的不同矿物(-38μm)在5%固浓度矿浆中沉降1mm的沉降率矿 物p H1mm沉降率/%细菌未作用细菌作用代谢物作用4～558101711石 英74518-123811-4～585401615高岭石77020-126218-4～5859790刚 玉78296-127090-4～5849992赤铁矿78095-12709819-7459093方解石125091-表5 应用矿物混合物(1∶1)选择性絮凝分离二氧化硅的结果矿物组合条件脱泥次数分离效率/%刚玉-石英p H716,5mm和109个细胞/mL1891329216396114981959916赤铁矿-石英p H716,5min和109个细胞/mL1201825116367134921359515赤铁矿-高岭石p H916,5min和109个细胞/mL129118236177341180454150方解石-石英p H716,5min和109个细胞/mL125238356471589697表6 应用刚玉驯化后的细胞选择性生物絮凝刚玉-赤铁矿的分离结果脱泥次数沉降产品中铁的除去率/%p H4p H7p H9p H12 131144010401333132501058135010411735813661758135010463137512611753135701183136617561768011991266175813 但是,当矿粒较粗(75～110μm)时,优先浮选的效率较高。
