CN105648212B - 一种草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，属于生物冶金技术领域。嗜酸铁硫氧化细菌在添加0.01‑0.2g/L草酸，光照条件下浸出半导体硫化矿物。草酸能够与氧化性光生空穴反应，增加光生电子的利用率，进而显著增加半导体硫化矿物浸出率。光强6000 Lux‑8500 Lux添加0.01‑0.2g/L草酸的浸出结果与光强0 Lux不添加草酸的浸出结果比较，其浸出率增加了30.4‑42.7%，与光强6000 Lux‑8500 Lux不添加草酸的浸出结果比较，其浸出率增加了5.3‑15.3%。本发明的方法能够提高光催化效率，从而显著提高半导体硫化矿物浸出率，使得半导体硫化矿物更具有综合利用价值以及实现半导体硫化矿物作为光催化剂在生物浸矿领域上的应用具有重大意义。
Description
技术领域
本发明属于生物冶金技术领域，具体涉及一种草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法。
背景技术
我国矿物资源并不丰富，贫矿较多，富矿较少，而且随着高品位矿物不断被开采，剩下了大量的低品位、成分复杂、难处理的矿物，传统冶金工艺已不能经济有效地回收这部分矿物中的有价金属，但是随着经济的不断发展，人们对于矿物的需求越来越大，使得越来越多的研究者们将注意力放在了矿冶技术的改善上来提高冶矿水平。微生物冶金技术具有反应条件温和易控、经济节能、操作过程简单、对环境友好等诸多优势，尤其是微生物冶金能够处理一些品位较低、成分复杂、难处理的矿物，在冶金工业上有很好的应用前景。但是由于其浸出速率慢，浸出率低使得其应用受到了极大的限制，为缩短浸出时间，提高浸出率，研究者们从物理、化学、生物等不同角度出发，探究了各种强化浸出的方法。
许多天然硫化矿，如黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿等都具有天然半导体性质，从而具有光催化性能，可以用来降解一些普通微生物不能降解的有机污染物，如甲基橙、甲基蓝、对硝基苯酚等。有研究发现利用半导体硫化矿物的光催化性能能将光能转化为非光合化能自养菌能够利用的化学能，促进其生长，另外还有报道发现草酸能够促进光催化降解有机物，但目前公开的技术并没有研究草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出来提高生物浸出效率，因此，本发明成果更具有实用性及创新性。
发明内容
本发明的目的是为了提高光催化半导体硫化矿物生物浸出的效率，发明了一种草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，此方法能够显著促进光催化半导体硫化矿物生物浸出。
本发明的技术方案概述如下：
一种草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，包括以下步骤：
（1）将铁硫氧化细菌菌液以1-10%的接种量接入到含有1％半导体硫化矿的9K培养基中，进行第一次驯化，每天定时用血球计数板法计活细胞数量，当细菌浓度能够达到108-109个/ml，完成第一次驯化，除去滤渣，离心收菌，重复上述步骤，在含有2％、3％、5％的半导体硫化矿矿浆中依次进行驯化，直至嗜酸铁硫氧化细菌能耐受2%-5%的半导体硫化矿矿浆浓度；
（2）将驯化好的嗜酸铁硫氧化细菌在含有2% 半导体硫化矿的9K培养基中进行摇瓶培养，其培养条件为初始pH 1.0-2.5，温度25-40℃，摇床转速 170-200 rpm；
（3）将步骤（2）中培养好的嗜酸铁硫氧化细菌进行过滤、离心收集，并按接种量1×107-5×107个/ml将其接入含有1%-5%半导体硫化矿物的9K 培养基中，在初始pH 1-2.5，温度25-40 ℃，摇床转速 170-200 rpm，光照强度为6000-8500lux条件下进行浸出；
（4）每天定时往100ml含半导体硫化矿物和嗜酸铁硫氧化细菌浸出体系中加入1ml0.4-8g/L的草酸溶液；
（5）每3 天采用pH-3C 酸度计测定半导体硫化矿物和嗜酸铁硫氧化细菌浸出体系的pH 和氧化还原电位，利用酶标仪测定Fe2+、总铁和Cu2+浓度。
本发明所述的9K 培养基配方：(NH4)2SO4 3.0g/L、KC1 0.1g/L、K2HPO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、Ca(NO3)2 0.01g/L，用0.01 mol/L H2SO4调整pH 值。
本发明提供了一种显著提高光催化半导体硫化矿物细菌浸出效率的方法，从而为光催化在细菌浸矿的广泛应用提供了可能。该方法所需要的设备简单，条件温和易控，可以广泛推广。该发明主要适应于半导体硫化矿物。
附图说明
图1为实施例1的浸出体系铜离子含量随时间走势图；
图2为实施例2的浸出体系铜离子含量随时间走势图；
图3为实施例3的浸出体系铜离子含量随时间走势图。
具体实施方式
以下具体实施例或实施方式目的是为了进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。
实例1
本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
（1）将嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌液以10%的接种量接入到100ml含有1％黄铜矿9K培养基的250ml摇瓶中，进行第一次驯化，每天定时用血球计数板法计活细胞数量，当细菌浓度能够达到108-109个/ml，完成第一次驯化，除去滤渣，离心收菌，将收集到菌液加入到2％的黄铜矿矿浆中进行驯化，直至嗜酸性氧化亚铁硫杆菌能耐受2％的黄铜矿矿浆浓度；
（2）将驯化好的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在含有2% 黄铜矿的9K培养基中进行摇瓶培养，其培养条件为初始pH 2.0，温度30℃，摇床转速 170 rpm；
（3）将步骤（2）中培养好的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌进行过滤、离心收集，并按接种量2×107个/ml将其接入100ml 装有2g 黄铜矿的9K 培养基中，浸出体系初始pH=2，温度30℃，摇床转速170 rpm，光照强度为8500lux条件下进行摇瓶浸出33天；
（4）每天定时往100ml含黄铜矿和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌浸出体系中加入1ml 2g/L的草酸溶液；
（5）每3 天采用pH-3C 酸度计测定黄铜矿和嗜酸性氧化硫杆菌浸出体系的pH 和氧化还原电位，利用酶标仪测定Fe2+、总铁和Cu2+浓度。
结论：如图1所示光强8500 Lux添加0.066g/L草酸的浸出结果与光强0 Lux不添加草酸的浸出结果比较，Cu2+浸出率增加了42.7%，与光强8500 Lux不添加草酸的浸出结果比较，Cu2+浸出率增加了15.3%。
实例2
本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
（1）将嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌液以10%的接种量接入到100ml含有1％黄铜矿9K培养基的250ml摇瓶中，进行第一次驯化，每天定时用血球计数板法计活细胞数量，当细菌浓度能够达到109个/ml，完成第一次驯化，除去滤渣，离心收菌，将收集到菌液加入到2％的黄铜矿矿浆中进行驯化，直至嗜酸性氧化亚铁硫杆菌能耐受2％的黄铜矿矿浆浓度；
（2）将驯化好的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在含有2% 黄铜矿的的9K培养基中进行摇瓶培养，其培养条件为初始pH 2.0，温度30℃，摇床转速 170 rpm；
（3）将步骤（2）中培养好的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌进行过滤、离心收集，并按接种量2×107个/ml将其接入100ml 装有2g 黄铜矿的9K 培养基中，浸出体系初始pH=2，温度30℃，摇床转速170 rpm，光照强度为7000lux条件下进行摇瓶浸出33天；
（4）每天定时往100ml含黄铜矿和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌浸出体系中加入1ml 4g/L的草酸溶液；
（5）每3 天采用pH-3C 酸度计测定黄铜矿和嗜酸性氧化硫杆菌浸出体系的pH 和氧化还原电位，利用酶标仪测定Fe2+、总铁和Cu2+浓度。
结论：如图2所示光强7000 Lux添加0.132g/L草酸的浸出结果与光强0 Lux不添加草酸的浸出结果比较，Cu2+浸出率增加了35.1%，与光强7000 Lux不添加草酸的浸出结果比较，Cu2+浸出率增加了9.1%。
实例3
本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
（1）将嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌液以10%的接种量接入到100ml含有1％黄铜矿9K培养基的250ml摇瓶中，进行第一次驯化，每天定时用血球计数板法计活细胞数量，当细菌浓度能够达到109个/ml，完成第一次驯化，除去滤渣，离心收菌，将收集到菌液加入到2％的黄铜矿矿浆中进行驯化，直至嗜酸性氧化亚铁硫杆菌能耐受2％的黄铜矿矿浆浓度；
（2）将驯化好的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在含有2% 黄铜矿的的9K培养基中进行摇瓶培养，其培养条件为初始pH 2.0，温度30℃，摇床转速 170 rpm；
（3）将步骤（2）中培养好的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌进行过滤、离心收集，并按接种量2×107个/ml将其接入100ml 装有2g 黄铜矿的9K 培养基中，浸出体系初始pH=2，温度30℃，摇床转速170 rpm，光照强度为6000lux条件下进行摇瓶浸出33天；
（4）每天定时往100ml含黄铜矿和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌浸出体系中加入1ml0.4g/L的草酸溶液；
（5）每3 天采用pH-3C 酸度计测定黄铜矿和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌浸出体系的pH和氧化还原电位，利用酶标仪测定Fe2+、总铁和Cu2+浓度。
结论：如图3所示光强6000 Lux添加0.0132g/L草酸的浸出结果与光强0 Lux不添加草酸的浸出结果比较，Cu2+浸出率增加了30.4%，与光强6000 Lux不添加草酸的浸出结果比较，Cu2+浸出率增加了5.3%。
Claims (8)
1.一种草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）嗜酸铁硫氧化细菌的驯化和培养；
（2）将步骤（1）中培养好的嗜酸铁硫氧化细菌进行收集，并将其接入200-400目的含铁硫半导体硫化矿物体系中，在光照条件下进行浸出；
（3）在含半导体硫化矿物和嗜酸铁硫细菌浸出体系中分批投加草酸溶液。
2.根据权利要求1所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（1）：浸出体系中所使用的嗜酸铁硫氧化细菌包括具有铁和硫氧化能力的各型嗜酸常温菌、中温菌和高温菌以及混合菌组合，其培养能源包括含有还原性铁或硫的化合物以及含有还原性铁或硫的矿物。
3.根据权利要求2所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（1）：含有还原性铁或硫的化合物以及含有还原性铁或硫的矿物包括硫酸亚铁、硫粉、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿。
4.根据权利要求1或2所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（1）：将铁硫氧化细菌菌液以1-10%的接种量接入含有1％半导体硫化矿9K培养基中，进行第一次驯化，每天定时用血球计数板法计活细胞数量，当细菌浓度能够达到108-109个/ml时，完成第一次驯化，除去滤渣，离心收菌，重复上述步骤，在含有2％、3％、5％的半导体硫化矿矿浆中依次进行驯化，直至铁硫氧化细菌能够耐受2%-5％的半导体硫化矿矿浆浓度。
5.根据权利要求1或2所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（1）：将驯化好的嗜酸铁硫氧化细菌在含有2%-5%半导体硫化矿的9K培养基中进行摇瓶培养，其培养条件为初始pH 1.0-2.5，温度25-40℃，摇床转速 170-200 rpm。
6.根据权利要求1所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（2）：在含有1%-5% 半导体硫化矿物的9K 培养基中接入1×107-5×107个/ml嗜酸铁硫氧化细菌。
7.根据权利要求1或6所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（2）：浸出体系初始pH 1.0-2.5，温度25-40℃，摇床转速 170-200 rpm，光照强度为6000-8500 lux。
8.根据权利要求1所述的草酸促进光催化半导体硫化矿物细菌浸出的方法，其特征在于所述步骤（3）：每天定时往100 ml含铁硫化矿物和嗜酸铁硫氧化细菌浸出体系中加入1ml 0.4-8 g/L的草酸溶液。
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