CN105784655A - 一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法 - Google Patents

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梅朦
张淑仪
王嘉伟
叶成
潘朝俊
李龙彬
朱婉婷
李示波
刘思雨
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Abstract

本发明提供了一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，以罗丹明衍生物类染料为荧光探针，在生物浸矿体系中加入荧光探针，通过和生物浸矿体系中的铁离子结合发射出荧光来监测生物浸矿过程中铁离子的浓度变化，所述的荧光探针在生物浸矿体系中的浓度为0.1μM。本发明使用罗丹明衍生物类染料为荧光探针，所述的荧光探针在酸性溶液中能与铁离子结合，通过和铁离子结合发射出荧光来快速监测生物浸矿过程中铁离子的浓度变化。从而为浸矿体系铁离子的快速检测提供一种有效的方法。与现有铁离子浓度检测方法相比，操作简便、快速、准确率高，抗干扰能力强。

Description

一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法
技术领域
本发明属于矿冶技术和微生物领域，涉及一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法。
背景技术
在硫化矿的生物浸出过程中，微生物将亚铁氧化成Fe3+，而硫被氧化为硫酸，其中Fe3+在酸性条件下是一种很有效的矿物氧化剂和浸出剂，金精矿中的砷甚至多种硫化矿物都可被Fe3+氧化浸出，Fe3+还能催化氧化反应快速进行。微生物的作用就是不断将亚铁离子氧化重新生成三价铁离子，并提供适宜的酸性环境。因此Fe3+在硫化矿的生物浸出中具有举足轻重的地位。因此，快速检测浸矿体系中的Fe3+的浓度，加强浸矿过程控制，也是提高浸出效率的有效保证。
罗丹明的衍生物作为铁离子的荧光探针的研究还不多，尤其是在浸矿领域的应用还不曾有报道。由于铁离子作为硫化黄铁矿生物浸出的主要产物及氧化剂，其浓度的多少对浸矿速度的影响非常重要，因此对生物浸矿体系中铁离子浓度的快速检测也就十分必要。目前生物浸矿体系中铁离子的检测多用原子吸收分光光度计测定，该方法操作较繁琐。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，所述的这种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法要解决现有技术中的检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法繁琐的技术问题。
本发明提供了一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，以罗丹明衍生物类染料为荧光探针，在生物浸矿体系中加入荧光探针，通过和生物浸矿体系中的铁离子结合发射出荧光来监测生物浸矿过程中铁离子的浓度变化。
进一步的，所述的荧光探针在生物浸矿体系中的浓度为0.1μM。
具体的，所述的罗丹明衍生物类染料为罗丹明B。
进一步的，提取生物浸矿体系中的浸出液，然后调节pH值，使pH值为2.0，加入罗丹明衍生物类染料为荧光探针，混合，适当稀释，保证罗丹明衍生物染料添加浓度为0.1μM，置于荧光分光光度计上测量，调节激发波长为510nm，发射波长为550nm，通过测定的荧光强度计算生物浸矿体系中Fe3+的浓度。
本发明使用罗丹明衍生物类染料为荧光探针，所述的荧光探针在酸性溶液中能与铁离子结合，通过和铁离子结合发射出荧光来快速监测生物浸矿过程中铁离子的浓度变化。从而为浸矿体系铁离子的快速检测提供一种有效的方法。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明利用合成罗丹明衍生物染料的荧光探针检测铁离子浓度的方法，可以快速检测浸矿体系中的Fe3+的浓度，加强浸矿过程控制。与现有铁离子浓度检测方法相比，操作简便、快速、准确率高，抗干扰能力强。另外，本发明的方法还适用于各种硫化矿微生物浸出过程中铁离子浓度的跟踪检测及过程控制。
附图说明
图1为酸性溶液中荧光试剂荧光强度随Fe3+的变化图。
图2为酸性溶液中荧光试剂荧光强度随Fe3+的变化曲线及其拟合结果。
图3为浸出液发射荧光强度与浸出时间关系图。
图4为荧光探针检测浸矿浸出液中Fe3+浓度与仪器法检测的Fe3+浓度比较。
图5为0.1μM荧光试剂/10mg/LFe3+溶液中添加10mg/L不同金属离子的荧光图谱。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
本发明所用的各种仪器和药品：
TS-200B型恒温摇床（上海天呈实验仪器制造有限公司）；
SYQ-DSX-280B型手提式不锈钢压力蒸汽灭菌锅（上海申安医疗器械厂）；
HeraeusMultifugeX1R冷冻离心机（赛默飞世尔科技公司）；
F15-6x100y型转头（赛默飞世尔科技公司）；
FA2204B型电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；
PHS-3C精密pH计（上海精密科学仪器有限公司）
RF-5301PC型荧光光谱仪（日本岛津公司）
Z-2000原子吸收分光光度计（HITACH）
本发明所用的各种试剂
氯化钾（国药集团化学试剂有限公司）；
硫酸铵（国药集团化学试剂有限公司）；
硫酸镁，七水（国药集团化学试剂有限公司）；
无水磷酸氢二钾（国药集团化学试剂有限公司）；
七水合硫酸亚铁（国药集团化学试剂有限公司）；
硫酸（杭州高晶精细化工有限公司）；
无水乙醇（江苏强盛功能化学股份有限公司）；
罗丹明6G（国药集团化学试剂有限公司）;
二乙烯三胺（国药集团化学试剂有限公司）;
甲醇（国药集团化学试剂有限公司）;
三氯甲烷（国药集团化学试剂有限公司）;
无水硫酸钠（国药集团化学试剂有限公司）;
硫酸铜（国药集团化学试剂有限公司）;
氯化铁（国药集团化学试剂有限公司）;
以上试剂均为分析纯级别。
实施例1
罗丹明类荧光探针的合成及生物浸矿体系中铁离子浓度监测，包括如下步骤：
（1）、细菌的培养
即使用9k培养基（有铁），以10%的接种量接种细菌（铁细菌）进行培养，培养至对数期时停止培养，离心收集菌体。
（2）罗丹明衍生物荧光染料的合成
量取甲醇溶液中20mL置于水浴锅加热，并称取1.0g（2.08mM）罗丹明6G，将罗丹明6G溶解于热的甲醇溶液；再往该溶液中准确加入0.67mL二乙烯三胺，使其充分反应，并回流24h，待混合液变色以后停止加热，待温度降至室温。减压蒸馏，待溶剂完全挥发，再依次加入200mL的水和100mL三氯甲烷，充分摇晃并静置，待稳定后混合液将分层，充分水洗，2次以上。将杂质充分去除，往混合液中加入5.0g无水硫酸钠进行除水，过滤，去除未溶解硫酸钠，再一次减压蒸馏，待溶剂完全挥发，得到粉色晶体即为目标产物。
（2）、硫化矿微生物浸出
将步骤（1）中离心收集到的菌体转移至装有150mL9k基础培养基（无铁）的锥形瓶中，并稀释至108个细菌／ml；然后添加硫化矿粉末，本实验选用精金矿（主要成分为黄铁矿（FeS2）、砷黄铁矿（FeAsS）石英（SiO2）和石膏（CaSO4·2H2O））为实验对象，矿粉的添加浓度为8%(V/V)，并添加0.5M的H2SO4将pH调整为1.5。气浴振荡器的转速为160r/min，培养温度为40°C。
（3）铁离子浓度检测
浸矿过程中每隔4天取不含矿粉的菌液分析Fe3+浓度。Fe3+浓度分别采用原子吸收分光光度法和荧光分光光度法比较两者相关性。
利用原子吸收分光光度法时，调整浸出液的pH值，使pH值为2.0。取0.5mL浸出液（适当稀释）置于50mL三角瓶，加入10mL硫磷酸（3:3:14），并添加2-3滴0.2%二苯胺磺酸钠（w/v），用0.005mol/L重铬酸钾溶液滴定，直到出现亮紫色为止。每消耗1mL重铬酸钾溶液相当于0.00168g亚铁离子。全铁的测定采用原子吸收分光光度计测定，用移液器每隔4天取一次样，取样体积为0.5mL左右，利用滤膜过滤后稀倍到20倍，采用原子吸收分光光度计测定。三价铁离子的浓度为全铁的浓度减去亚铁离子的浓度。
利用荧光分光光度法测定时，调整浸出液的pH值，使pH值为2.0。取0.5mL浸出液，与荧光试剂混合，适当稀释，保证罗丹明衍生物染料添加浓度为0.1μM，马上置于荧光分光光度计上测量，调节激发波长为510nm，发射波长为550nm，测定的荧光强度随Fe3+浓度的变化情况。图1为酸性溶液中荧光试剂荧光强度随Fe3+的变化图，图2为酸性溶液中荧光试剂荧光强度随Fe3+的变化曲线，图3为不同浸出时间，浸出液与0.1μM荧光试剂结合后，发射荧光强度与时间关系图，图4分别利用荧光探针检测浸矿浸出液中Fe3+浓度与仪器法检测的Fe3+浓度比较。
在浸矿过程中，经常会出现多种离子共存的情况，因此，研究不同离子共存条件下对络合物的荧光强度的影响具有重要意义。图5为0.1μM荧光试剂/10mg/LFe3+溶液中添加10mg/L不同金属离子的荧光图谱。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，其特征在于：以罗丹明衍生物类染料为荧光探针，在生物浸矿体系中加入荧光探针，通过和生物浸矿体系中的铁离子结合发射出荧光来监测生物浸矿过程中铁离子的浓度变化。
2.根据权利要求1所述的一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，其特征在于：所述的荧光探针在生物浸矿体系中的浓度为0.1μM。
3.根据权利要求1所述的一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，其特征在于：所述的罗丹明衍生物类染料为罗丹明B。
4.根据权利要求1所述的一种检测生物浸矿体系中铁离子浓度的方法，其特征在于：提取生物浸矿体系中的浸出液，然后调节pH值，使pH值为2.0，加入罗丹明衍生物类染料为荧光探针，混合，适当稀释，保证罗丹明衍生物染料添加浓度为0.1μM，置于荧光分光光度计上测量，调节激发波长为510nm，发射波长为550nm，通过测定的荧光强度计算生物浸矿体系中Fe3+的浓度。
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