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本论文针对目前存在的蛇纹石尾矿开发困难、污染环境等问题,采用了黑曲霉菌来浸溶蛇纹石尾矿,从而提取矿物中的重金属,达到对尾矿重新利用的目的。考察了六个实验因素对浸矿效果的影响,并运用高效液相色谱等分析测试手段对黑曲霉菌浸溶蛇纹石尾矿的机理进行了探讨。
在影响浸矿的因素中,加入矿物的量、培养基中加入蔗糖的量、浸出液的pH值、转速、加入菌体与加入矿粉的顺序、浸矿时间六个实验因素对黑曲霉菌的浸矿效果有重要影响。实验的最优化条件为:当加入矿物的量为1%。加入蔗糖的量为10%,浸出液的pH为6,转速为100r/min,浸矿时间达到7d,直接用菌丝体浸出时,黑曲霉菌的浸矿效果最好。
通过高效液相色谱、扫描电镜等分析测试手段对浸矿过程进行机理分析表明:①在黑曲霉菌浸矿的过程中,能够产生有机酸(包括草酸、柠檬酸等),这在浸矿过程中有很大作用:一方面,它能中和矿物过程中的OH-,促进矿物中离子的电离;另一方面,有机酸能够和矿物中的金属元素形成络合作用,促进浸矿的进行;②菌体和矿物相互作用的过程中,黑曲霉菌产生的代谢产物(如多糖等)通过粘结作用能够与矿粉纠结在一起,形成菌体一矿物复合体,复合体的形成能够使菌体和矿物接触更充分,能够使其更好的进行相互作用,有利于细菌对矿物粉体中金属元素的浸出作用;③蛇纹石矿本身的晶体结构。蛇纹石在浸出液中的溶解潜力,与蛇纹石的结构有着较大关系。蛇纹石的晶体结构特点导致其纤维外表面裸露出更多的OH-,浸出液中的有机酸电离出的H+首先易于与其表面的OH-作用,从而促进蛇纹石尾矿的溶解;④菌体一矿物微环境的改变,协同作用等能使菌体一矿物更好的接触进行相互作用,促进黑曲霉菌对蛇纹石尾矿中金属元素的浸出过程。在黑曲霉菌的作用下,浸出蛇纹石尾矿中金属元素的过程是逐步的、从量变到质变的过程。