氧化亚铁硫杆菌的固定化连续培养试验

在前人研究基础上,创新性地提出采用50%接种率并逐次降低接种率循环回流的方法,开展氧化亚铁硫杆菌的固定化培养试验。结果表明,该方法可以在接种9次,历时10d内完成细菌固定化,固定化完成时的平均亚铁氧化速率可达0.31～0.61g/(L·h);在同等条件下,固定化细胞对亚铁的平均氧化速率是游离细胞20%接种率时的5倍,40%接种率时的4倍;连续培养阶段,不同材料、不同柱高固定化细菌的亚铁氧化速率最高可达6.67g/(L·h);可选用55cm高沸石柱为后续柱浸试验培养活性菌液。     

批次培养及连续培养制备硫酸高铁浸铀菌液的对比研究

采用批次培养和连续培养两种工艺开展浸铀硫酸高铁菌液的培养,对比分析了二者菌群的氧化活性、菌液Fe3+/ΣFe及日菌液产出比(日出液量与氧化槽容积比)的差异。结果表明,当总铁含量为10g/L、菌液批次培养和连续培养的Fe2+的氧化速率分别为0.20g/(L·h)及0.34g/(L·h)、控制菌液Fe3+/ΣFe为96%左右时,批次培养和连续培养的日菌液产出比分别为1.04和1.43;菌液连续培养的Fe2+氧化速率和日菌液产出比分别是批次培养的1.7倍和1.4倍。此硫酸高铁菌液最适接种条件为:pH=1.6~1.7、Fe3+/ΣFe为90%~95%。     

响应曲面法优化氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+工艺条件试验研究

在单因素试验基础上,研究了响应曲面法优化氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+的工艺条件。结果表明,初始ρ(Fe2+)、初始pH值、培养温度、接种量与响应值Fe2+氧化速率有显著相关性。典型性分析得到氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+的最佳工艺条件为:初始ρ(Fe2+)为8.44 g/L,溶液初始pH值为2.1,培养温度为33℃,接种量为12%。在此条件下,Fe2+氧化速率理论值达到0.217 g/(L.h),验证试验条件下实际最大氧化速率为0.215 g/(L.h)。     

充气量和补铁对嗜酸菌群铁氧化速率的影响

研究了充气量和补加铁对嗜酸菌群铁氧化速率的影响。结果表明,充气量低时菌群生长缓慢,提高充气量可促进菌群的生长和膜的形成,充气量过大则不利于细菌挂膜,影响菌群密度。5L培养体系的最佳充气量为0.6L/min。较大充气量可维持较高浓度的溶解氧及其平衡,获得较高的铁氧化速率。补加Fe2+可使菌群的生长维持在对数增长期及稳定期,可显著提高菌密度和铁氧化速率,铁氧化速率最高可达1.75g/(L.h),是常规菌液培养条件下的10倍左右。     

浸铀菌株选育及生理生化特征研究

为充分利用有限的菌液生产量进行地浸采铀生产,需开展地下原位植菌生物地浸技术研究,其关键技术之一是地浸中浸铀菌株的铁氧化活性是否能满足地下浸铀的要求。对采集于新疆某铀矿床岩心与地下水样品分离纯化得到的具有铁氧化活性的Acidithiobacillus ferriooxidans菌株(512SCK-Af-17),在20℃的低温环境和地浸尾液中铁氧化活性及其生理生化特征进行了系统研究。结果表明,经过连续培养和逐级驯化,菌株的铁氧化活性明显增强,可在20℃低温环境30h将体系内5g/L Fe~(2+)完全氧化;该菌种在Fe~(2+)浓度为3g/L,初始pH为1.8,温度30℃的尾液培养环境中最短生长周期为16h,且菌株在接种量20%,起始pH=1.8,Fe~(2+)浓度5～10g/L的培养环境中Fe~(2+)氧化速率最快。研究成果对砂岩型铀矿原位植菌生物地浸技术的应用提供了科学依据。     

沥青铀矿石硫酸和细菌浸出过程的比较研究

以沥青铀矿石为对象,进行了10g/L、20g/L硫酸浸出和上述两种条件酸化后的细菌浸出试验。结果表明,上述四种条件下铀浸出率分别为20.86%、26.47%、30.29%和35.53%,细菌可以有效氧化浸出体系中的元素硫和Fe2+,使pH、Eh、亚铁离子浓度、总铁浓度等特征参数朝着有利于铀矿石浸出的方向变化;在同等条件下,细菌浸出的浸出率比硫酸浸出的提高了34.8%～45.2%。     

铀矿堆浸酸化液连续培养浸铀微生物的研究

在野外环境中利用铀矿堆浸酸化液进行了浸矿细菌的三级连续培养工艺研究。结果表明,细菌经过驯化后能适应铀矿酸化期间200~300mg/L铀浓度的培养环境,能有效氧化酸化液中溶解黄铁矿产生的二价铁,出液Eh维持在550mV左右。试验结束时,日出液量与培养槽容积比(日菌液产出比)达到2.5。     

氧化亚铁硫杆菌的固定化及动力学研究

以沸石为填料用吸附法构建了氧化亚铁硫杆菌固定化细胞生物反应器，考查了空气流量、液体流量对固定化效果的影响。在温度相同，培养基的pH=1．6，Fe^2＋浓度为8g／L左右的条件下，固定化细胞在Fe^2＋氧化率达95．36％时的氧化速率高达1．10/L·h，其Fe^2＋的氧化速率将近是游离细胞的18倍。固定化细胞生物反应器的动力学研究表明，氧化亚铁硫杆菌固定化细胞氧化Fe^2＋反应符合一级反应，其反应速率常数k为0．37h^-1。     

氯离子对氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁钩端微螺菌活性的影响

采用连续稀释法分别从江西和广东某铀矿生物冶金现场筛选得到两株亚铁氧化菌。16srDNA鉴定结果表明,细菌分别为氧化亚铁硫杆菌(Acidimicrobium ferrooxidans)和氧化亚铁钩端微螺菌(Leptospirillum ferriphilum)。在氯离子浓度在1g/L以内,对细菌亚铁氧化活性基本没有影响;1~2g/L铁氧化活性有所降低,但是细菌通过调节依然能够适应并维持比较高的活性;氯离子浓度大于2g/L后亚铁氧化活性急速下降,当氯离子浓度大于3g/L后细菌生长受到抑制,亚铁氧化活性很低。     

聚乙二醇2000对氧化亚铁硫杆菌浸碲的影响

研究了不同质量分数的聚乙二醇2000(PEG2000)对氧化亚铁硫杆菌氧化Fe~(2+)活性、碲矿溶解性及细菌浸出碲矿中碲过程的影响。结果表明,添加质量分数为0~0.09%的PEG2000能促进细菌对Fe~(2+)的氧化和碲矿的溶解。添加0.09%的PEG2000促进细菌氧化碲矿效果最好,浸出24d后碲的浸出量为123.79mg/L,是不添加时的1.45倍。而当添加质量分数大于0.12%时,PEG2000对氧化亚铁硫杆菌氧化碲矿开始有抑制作用,可能是溶液中PEG2000浓度过高影响了细菌的氧化活性。     

酸法地浸铀矿吸附尾液细菌氧化的影响因素

为确定巴彦乌拉铀矿酸法地浸构建细菌氧化工艺体系的可行性，探讨了细菌接种率、酸度、温度、亚铁浓度及过氧化氢投加量对细菌氧化亚铁的影响。结果表明：内蒙古巴彦乌拉铀矿吸附尾液接种细菌后有稳定亚铁氧化效果；外加硫酸至pH为0.6时，细菌仍能保持稳定活性；细菌对温度变化有较强的适应能力；初始亚铁浓度在0.35~4.81 g/L，随着亚铁浓度升高，细菌亚铁氧化速率逐渐上升；在生产中，细菌亚铁氧化体系需要有足够的通气量，可投加低浓度过氧化氢作为细菌氧化的辅助途径。     

Ni2+、Cu2+、Zn2+对氧化亚铁硫杆菌氧化 活性影响

为研究金属离子对氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f）氧化活性的影响,通过测定经初步驯化的At.f菌在不同初始pH下的生长活性,开展不同浓度梯度的Ni2+、Cu2+、Zn2+及三种金属离子共存时对At.f菌的氧化活性影响的试验。结果表明,当初始pH为1.8时,At.f菌生长活性最好,且低浓度的Ni2+、Zn2+对At.f菌氧化活性影响较小,对两种金属离子的耐受浓度均在20 g/L以上;而该细菌对Cu2+比较敏感,当Cu2+浓度为2.5 g/L时,菌株的生长活性明显下降,特别是10 g/L时,对At.f菌的氧化能力有显著的抑制作用。三种金属离子同时存在时对At.f菌氧化活性的影响大于单一金属离子,当三种金属离子的浓度均为2.5 g/L时,在48小时内对At.f菌的氧化能力有显著的抑制作用,当三种金属离子的浓度均为5 g/L时,80小时时菌株对Fe2+的氧化率极低,说明At.f菌需要经过多种金属离子共存驯化培养后才能更好地运用于多金属复杂矿物的处理。     

Inhibition of LPS and Plasmodium falciparum induced cytokine secretion by pentoxifylline and two analogues

An efficient sporulation/immobilization procedure for immobilized fungal cell culture was developed by modifying an existing immobilized technique to shorten the time and number of steps for sporulation. This method was applied to an immobilized-cell perfusion bioprocess (IPB) for continuous production of CyA, an intracellular secondary metabolite produced by a filamentous fungus, Tolypocladium inflatum. In the IPB, the fungal cells were immobilized in the pores of celite beads (100-500 microm) and a top-driven stirred tank fermentor was used for the culture. The IPB showed good process benefits as demonstrated by the high density of immobilized cells continuously producing CyA-containing free cells. The productivity of cyA-containing free cells in the effluent was very high, ca. 1.0g/(L/h) at a dilution rate of 0.1 h-1, due to the high density of immobilized cells in the fermentor. The CyA productivity was 4.0-6.0 mg/(L/h) which was about 6-10-fold higher than that of batch suspended cell culture. Such an efficient IPB was possible since a decantor was developed in this study, which could effectively separate cell-immobilized beads from the effluent although bead loss slightly increased as the cell loading increased in the latter part of culture. Furthermore, long-term operation of IPB was carried out successfully by employing an in-situ immobilization strategy. It was found that a large number of spores in the fermentation broth in the reactor were entrapped in-situ into the newly supplemented celite beads and then germinated, thus forming new immobilized cells.     

酵母提取物对浸铀混合菌群活性的影响

考察了不同浓度的酵母提取物对浸铀混合菌群生长和氧化活性的影响。结果表明,随着酵母提取物浓度的增大,有机物对浸铀混合菌生长、氧化活性有较强的抑制作用;酵母提取物浓度小于1g/L时,对混合菌的氧化活性和生长周期影响较小,微量的酵母提取物反而能促进浸铀混合菌群的细胞分裂,提高铁氧化速率。     

Fenton and Electro-Fenton Methods for Oxidation of H-Acid and Reactive Black 5

Oxidative treatment of H-acid (HA) and Reactive Black 5 (RB5) using Fenton reagent (Fe2+/H2O2) and the electro-Fenton (EF) method is reported. Optimization of doses of ferrous iron and hydrogen peroxide was carried out in each case using HA; and the oxidation of RB5 was also carried out under the optimized conditions. Approximately 71% chemical oxygen demand (COD) was removed in 2 h using the conventional Fenton method at optimized doses: Fe2+ = 0.3?g/L (5.37 mM), H2O2 = 6?mL/L (53.0 mM), H2O2/Fe2+ = 10. In contrast, more than 92% COD was removed in 15 min using the EF method with an optimized Fe2+ dose of 0.130?g/L (2.34 mM) and 8?ml/L (70.6 mM) of H2O2. The pseudo-first-order rate constants (k) for the Fenton reagent and EF method were 0.054 and 0.38?min?1. The COD removal through the EF method was seven times faster. The calculated energy requirement of the EF method was 0.82?kg?COD/kW?h at the minimum applied current (0.25 A) when approximately 92.5% COD was removed. In the case of RB5, about 67 and 87% COD was removed under optimized Fenton and electro-Fenton conditions, respectively. The higher efficiency of the EF method was attributed to incremental addition of Fe2+ and accompanying higher H2O2/Fe2+ molar ratio. The results are discussed in the light of the mechanism for Fenton’s oxidation.     

亚铁浓度对铀生物浸出的影响

以某难处理铀矿石为原料,开展了添加不同浓度Fe~(2+)对铀生物浸出的影响研究。在相同浸出条件下,经84h浸出,添加Fe~(2+)浓度为0、3、5、9g/L的铀浸出率分别为48.13%、61.44%、66.12%和62.38%,添加Fe~(2+)浓度为5g/L时,铀浸出率最高。可以通过控制添加适当Fe~(2+)浓度来获得较高的铀浸出率。