氧化硫硫杆菌的耐氟驯化试验研究.pdf

3 8 -有色金属 冶炼部分2 0 0 7 年3 期 氧化硫硫杆菌的耐氟驯化试验研究 吴为荣，郑志宏，刘金辉，贺笑余，谷士飞 东华理工学院，江西抚州 3 4 4 0 0 0 摘要通过对T ．t 进行耐氟驯化试验发现，随着溶液中氟离子浓度的增大，T ．t 的发育明显减缓，产酸速 度变慢，溶液p H 下降较慢，但经过多代接种驯化后，T ．t 的耐氟能力可以得到明显提高。 关键词氧化硫硫杆菌；驯化；耐氟能力 中图分类号Q 9 3 3 3 5文献标识码A文章编号i 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 7 0 3 - - 0 0 3 8 - - 0 3 S t u d yo nT h i o b a c i l l u sT h i o o x i d a n sD o m e s t i c a t i o no fF l u o r i n eE n d u r i n g W UW e i r o n g ，Z H E N GZ h i h o n g ，L I UJ i n h u i ，H EX i a o y u ，G US h i f e i E a s tC h i n aI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ，F u z h o u ，J i a n g x i3 4 4 0 0 0 A b s t r a c t A f t e rt h ee x p e r i m e n t a t i o no ft h i o b a c i l l u st h i o o x i d a n sd o m e s t i c a t i o no fe n d u r i n gf l u o r i n e ，t h ea c t i v i t yo fb a c t e r i ai sd e g r a d eo b v i o u s l y ，t h es p e e do fp r o d u c ea c i di sb e c o m es l o wa n dt h ea b i l i t yo fo x i d i z e s u l f u ri sd e c r e a s e do b v i o u s l ya st h ec o n c e n t r a t i o no ff l u o r i n ei nt h ec u l t i v a t i o ns o l u t i o n ，t h ea b i l i t yo ff l u o r i n ee n d u r i n gc o u l db ei m p r o v e db yd o m e s t i c a t i o n ． K e y w o r d s T h i o b a c i l l u st h i o o x i d a n s ；D o m e s t i c a t i o n ；A b i l i t yo fe n d u r ef l u o r i n e 我国目前发现的铀矿床大多是低品位矿石，采 用传统的水冶方法提铀成本较高，采用化学或生物 堆浸则周期较长，总体经济效益不够理想。而微生 物浸铀因其适用于低品位矿石的浸取且周期较短， 成本相对较低，污染少而受到广泛关注[ 1 ] 。 微生物浸铀广泛采用的菌种主要有t h i o b a c i l - l u sf e r r o o x i d a n s 、t h i o b a c i l l u st h i o o x i d a n s 、l e p t o s p i r i l l u mf e r r o o x i d a n s 及混合嗜酸菌、t h e r m o p h i l l i c t h i o b a c i l l i 、s u l f f o l b u s 等[ 2 ] 。其中t h i o b a c i l l u st h i o o x i d a n s 不能氧化亚铁离子，但能够生长在元素硫及 一些可溶性硫化合物上，将浸出过程中产生的元素 硫氧化为硫酸，节约浸矿过程中的耗酸。研究认为， t h i o b a c i l l u st h i o o x i d a n s 能增强t h i o b a c i l i u sf e r r o o x i d a n s 的浸矿作用[ 3 ] 。在南方硬岩铀矿中往往含 有大量的萤石，细菌浸矿时就会溶出大量的氟离子， 而氟离子是一种广泛的杀菌剂[ 4 ] ，对细菌的活性抑 制较大，从而影响铀的浸出，因此有必要对细菌进行 作者简介吴为荣 1 9 8 1 一 ，男，江西玉山人，硕士，助教 驯化试验研究。 1试验材料与方法 1 ．1 试验材料 菌种从某铀矿山的矿坑水中富集分离得到代 号为C 。K 的氧化硫硫杆菌 T ．t 菌株。 仪器T H Z C 恒温振荡器、3 2 0 一Sp H 计、 A E l 0 0 分析天平。 培养基W A K S M A N 培养基。培养基中 N H 4 2 S 0 4 、K H P 0 4 、M g S 0 4 7 H 2 0 和C a C l 2 质 量浓度分别为0 ．2 0 、3 ．0 0 、0 ．5 0 和0 ．1 2 6g ／L ，硫粉 添加量5g ／L 。 1 ．2 试验方法 在锥形瓶中加入1 0 0m L 的W A K S M A N 培养 基，接人2 0m L 菌液，按试验需要分别添加N a F 、矿 石、N a S O 。，再用稀硫酸调节初始p H 为4 ．0 ～4 ．5 ， 最后将锥形瓶放入空气浴恒温摇床中，设定温度 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 3 9 3 0 ℃，转速1 5 0r ／m i n 振荡培养。用恒重法来补充 蒸发的水。试验的分析项目主要是监测接种溶液的 p H 、氟离子及菌密度。 2 结果与讨论 2 ．1 影响T ．t 生长的主要因素 从图1 可以看出，加入N a F 为2 2 1m g ／L 约 i 0 0m g ／L 的F 一 体系中溶液的p H 几乎不变，说明 细菌没有氧化硫磺，也不产酸，说明N a F 对细菌的 生长有抑制作用。加入N a 2 S O 。为3 7 3r a g ／L N a 约1 2 0m g ／L 和纯培养基体系中溶液的p H 下降很 快，经过4 天能达到1 ．0 左右，说明细菌生长良好， 在外加的1 2 0m g ／L 钠离子对细菌的渗透压影响可 以忽略不计。从图2 可以看出随着矿石中氟化物溶 解，溶液中氟离子浓度逐渐增多，p H 下降变慢，到 后面就停止下降，说明氟离子开始抑制细菌的生长。 图1不同添加剂对T ．t 的影响 F i g ．1 T h ei n f l u e n c eo fa d d i t i v eo nT ．t 4 ．5 4 ．0 z 3 ．5 厶 3 ．0 2 ．5 2 ．0 ， 一 b 0 E ≮ 型 一 键 螵 时1 日】I d 图2 溶液氟浓度及p H 随时间的变化 F i g ．2p Ha n df l u o r i n ec o n c e n t r a t i o nV S ．t i m e 2 ．2 T ．t 生长与氟离子浓度的关系 试验证实了氟离子是抑制细菌生长的主要因 素，有必要定量研究氟离子对细菌的活性、产酸能力 的影响。从图3 可以看出，随着溶液中氟离子浓度 的增大，特别是氟浓度超过1 6m g ／L 时细菌的生长 时间明显延长，当氟浓度达到3 0m g ／L 时，生长时 间延长到1 2 天。 罩 ，曼 善 业 刊 氟离子浓度／ m g L 。 图3氟离子浓度与T ．t 生长时间的关系 F i g ．3 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r o w t ht i m e O fT ．ta n df l u o r i n ec o n c e n t r a t i o n 从图4 可以看出，菌密度随着氟离子浓度增大 而下降，氟离子浓度超过1 6 m g ／L 时下降比较明显， 主要是氟离子浓度的增大，抑制了细菌的正常生长 代谢，细菌的生长代谢变慢导致溶液中细菌总浓度 的下降。 ， ■ - 宝 三 赵 稍 遍 图4 氟离子浓度与茵密度的关系 F i g ．4 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e n s i t yo f T ．ta n df l u o r i n ec o n c e n t r a t i o 皿 2 ．3 氟离子对细菌产酸能力的影响 从图5 可以看出，随着氟离子浓度的增大，溶液 的p H 下降变慢，说明细菌代谢产生的硫酸慢，也就 说明细菌氧化硫磺能力的降低。当溶液的氟浓度超 过1 6m g ／L 时氧化硫磺的能力急剧下降。 2 ．4 细菌耐氟驯化 细菌的耐氟驯化是一个长时间的过程，主要采 取循环培养逐步提高，即驯化出耐一定氟浓度的细 菌后，立即将其活化，并进一步以含更高氟浓度的培 养基来驯化细菌。从图6 可以看出，通过驯化，T ．t 的第二代生长时间明显比第一代要短，说明细菌的 耐氟能力是可以通过驯化来提高的，当接种到更高 氟浓度的溶液中时，T ．t 的生长时间更长，当接种溶 万方数据 4 0 有色金属 冶炼部分2 0 0 7 年3 期 罩 皂 譬 业 划 图5氟离子浓度与T ．t 产酸的关系 F i g ．5 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np Ha n d f l u o r i n ec o n c e n t r a t i o n 踟．扇．国．垦 氟离子浓度／ m g ．L 。 图6C 3 K 菌的耐氟驯化 F i 昏6 讯d o m c s t i c a t i o no ff l u o r i n ee n d u r i n go fG K 液达到5 0m g ／L 时，T ．t 经过4 5 天都没有生长好， 通过镜检溶液T ．t 失去活性，说明T ．t 不能适应5 0 m g ／L 氟浓度的培养体系。通过驯化T ．t 能适应4 0 m g ／L 氟浓度的培养体系。 3结论 氟离子是抑制T ．t 生长的主要因素，能严重抑 制T ．t 的生长及细菌的产酸；当氟离子浓度超过1 6 m g ／L 时，细菌的发育时间明显延长，当氟离子浓度 达到3 0m g ／L 发育时间达到1 5 天；通过驯化细菌 的耐氟能力可以提高到4 0m g ／L 。 参考文献 [ 1 ] 李林．氧化亚铁硫杆菌渗滤浸铀 槽浸 试验室研究[ D ] ． 江西抚州；东华理工学院，2 0 0 5 ． [ 2 ] 李宏煦，王淀佐．生物冶金中的微生物及其作用E J ] ．有 色金属，2 0 0 3 ，5 5 2 ，5 8 6 3 ． [ 3 ] 石健．微生物技术在铀矿堆浸中应用的初步研究[ D ] ． 江西抚州东华理工学院，2 0 0 1 ． [ 4 ] 杨显万，邱定蕃．湿法冶金[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 8 ． 上接第2 1 页 ， 3 改造效果 誓絮警翳翥嚣轰差裟差薯盖昱墓鬻篡 改造后，重油系统开车一次成功，重油系统的压 积，必须进行清理罐底作业，导致作业率下降。因此 力和温度控制完全满足奥炉工艺控制要求，生产稳 应在重油库尽快增设重油沉清脱水槽。 定，重油已经完全取代了柴油，生产成本大幅度降 2 中间油罐供油泵未选用内设加热装置的油 低。由于采用紫铜双伴管，铜的导热性比钢强，因此 泵，尽管在泵体外设置了加热伴管，对泵体加热毕竟 管道保温效果非常好，在冬天温度最低的时候，中间 不够，在长时间停泵后，一旦泵体内重油未吹扫干 油罐的蒸汽盘管控制阀门不需开启。 净，导致下次启泵时，泵被冷油粘结，延长开泵时间。 工程总投资8 0 万元，重油用量0 ．4t ／h ，柴油用 因此建议选择泵体内设置加热装置的油泵。 量0 ．3 5t ／h ，作业率0 ．9 5 ，年节约生产费用4 0 0 万 元以上。 4存在问题及整改意见 1 重油库F h 于受场地限制，重油罐容积偏小， 5 4 3 2 l 万方数据