氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿表面性质及其浸出的影响

通过测定吸附量、Zeta电位和接触角,并通过对原子力显微镜表面进行表征及摇瓶浸出试验考察不同能源(Fe2+、单质硫和黄铜矿)培养的氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans对黄铜矿表面性质的影响及其与黄铜矿浸出的关系。研究结果表明:不同能源培养的A.ferrooxidans菌对黄铜矿表面性质的影响规律相似;A.ferrooxidans菌均能快速吸附在黄铜矿表面,而矿驯化的A.ferrooxidans菌在矿表面的附着能力更强;细菌的吸附使黄铜矿的等电点朝细菌的等电点方向偏移,且由于在黄铜矿表面生成了硫膜和不稳定铜硫化物使得黄铜矿表面接触角增大,疏水性增强;在浸矿初期,细菌与黄铜矿作用以直接作用机理为主。     

氧化亚铁硫杆菌抑制黄铁矿可浮性作用机理

通过对氧化亚铁硫杆菌吸附前后黄铁矿Zeta电位和表面接触角的测定,研究了其表面电性和润湿性变化,探讨了氧化亚铁硫杆菌抑制黄铁矿可浮性的作用机理.结果表明,氧化亚铁硫杆菌作用后,黄铁矿的表面电性发生明显变化,等电点pH值降低,表面润湿性变化不明显;氧化亚铁硫杆菌吸附对黄铁矿可浮性的抑制作用不是来源于增强黄铁矿表面的亲水性,而是由于减少了浮选捕收剂在黄铁矿表面的吸附,静电作用和空间位阻效应是导致黄铁矿可浮性受到抑制的重要原因.     

硫化铜矿细菌氧化的Zeta电位研究

为了研究矿物与细菌相互作用后矿物的Zeta电位与细菌对矿物的氧化能力之间的关系,利用Zeta电位仪检测与细菌作用前后硫化矿的Zeta电位,根据Zeta电位和IEP(Iso Electric Point)的变化,判断细菌对硫化矿的氧化作用及其程度。结果表明,硫化铜矿与细菌作用后,矿物的Zeta电位降低,辉铜矿、斑铜矿和铜蓝的IEP向铜的氢氧化物方向移动,而黄铜矿向细菌的IEP方向靠近,分析原因主要是由于各矿物被细菌氧化的程度不同。对与细菌相互作用后的铜蓝进行XPS测试结果证实其表面被氧化。研究证实了细菌对硫化矿的直接氧化作用,同时也得出不同硫化铜的细菌氧化顺序:辉铜矿>斑铜矿>铜蓝>黄铜矿。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对单质硫的生物氧化作用研究

为了进一步完善嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（简称A. f菌）的硫氧化途径,实验研究了A. f菌对单质硫的氧化行为,分析了L-半胱氨酸对单质硫生物氧化的影响,通过接触角测定、Zeta电位测定与硫的K边X-射线近边结构光谱分析(XANES)等方法研究了A. f菌作用前后单质硫表面性质的变化. 结果表明： A. f菌以单质硫为能源时,其生长延滞期约为100h,培养240h达到最大细菌浓度（约为6.0×10⁸个/mL）;A. f菌作用后,单质硫由疏水性变为亲水性,等电点由2.5增大到3.0,在硫样品表面发现了链状硫与含巯基的有机物质的存在;在培养基中添加0.5g·L^-1的L-半胱氨酸能够促进单质硫的生物氧化,XANES结果表明生物作用后的硫样品表面链状硫与巯基物相对含量均有所提高,分别从39.2%和15.4%增大到48.5%和27.7%.     

细菌-矿物接触/非接触模式下黄铜矿浸出溶解行为

研究细菌-矿物接触模式及利用透析袋将细菌和矿物隔离的非接触模式下嗜酸氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿浸出溶解的影响,并对黄铜矿浸出过程表面钝化的原因进行分析。研究结果表明:在细菌-矿物接触模式下,黄铜矿的浸出行为包括细菌对黄铜矿表面硫的催化氧化及细菌氧化Fe2+生成的Fe3+对黄铜矿在于氧化溶解;在细菌-矿物非接触模式下,黄铜矿主要通过细菌氧化Fe2+生成的Fe3+氧化浸出;浸出体系电位是影响黄铜矿浸出速率的主要因素,且较高的电位更有利于黄铜矿的浸出。比较细菌-矿物接触模式和细菌-矿物非接触模式,细菌-矿物接触模式比非接触模式更有利于提高浸出体系电位及氧化消除黄铜矿表面生成的硫膜,因而促进了黄铜矿的浸出;易于在较高电位下生成的黄钾铁矾沉淀是导致这2种模式下黄铜矿表面钝化的主要原因。     

Mg~(2+)对At.f菌氧化活性的影响

以嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillus ferrooxidans,简称At.f菌,FN811931)为研究对象,探讨了Mg~(2+)对其氧化活性的影响规律,并采用Zeta电位及红外光谱分析,考察了其影响的内在机制.结果表明:在Mg~(2+)质量浓度小于5.0g/L的体系中,培养35h时,p H值从培养初期的2.00左右下降到1.70左右,氧化还原电位从培养初期的390 m V左右上升到600 m V以上,Fe~(2+)氧化率接近100%,细菌生长达到旺盛期;当Mg~(2+)质量浓度超过5.0 g/L时,体系p H值下降速率、氧化还原电位上升速率、Fe~(2+)氧化率、细菌生长速率均降低,且Mg~(2+)质量浓度越大,影响效果越显著.Zeta电位测试结果表明,20.0 g/L镁离子作用下细菌等电点为3.6,高于9K培养基中细菌的等电点2.7,这从宏观上解释了细菌细胞壁结构的变化;红外光谱测试结果显示,Mg~(2+)作用下,细菌细胞壁中的官能团发生了交联作用,导致吸收峰N—H的消失和—OH、—C‖O、—CH3、—CH2、—P‖O、—CN的偏移,致使细胞壁表面蛋白质结构发生变化,进而影响了细菌的氧化活性.     

微生物浸出金川露天剥离低品位镍矿

进行了金川露天剥离镍矿的生物浸出实验.证明金川露天剥离镍矿有价金属的浸出是氧化亚铁硫杆菌直接浸出作用和自由菌产生的Fe3 间接浸出作用的联合;生长于液体培养基中和矿物表面硫杆菌化学行为的差异源于细菌表面存在蛋白质膜;浸出速率和菌种氧化活性受吸附在固相上和液相中细菌生长繁殖速率、矿浆质量浓度、pH值和Fe3 的影响;Fe3 的添加可影响菌种活性,抑制浸出的进行,且易在矿物表面产生沉淀,使浸出率降低.     

紫金山铜矿浸出过程黄铁矿的氧化行为

针对紫金山铜矿堆浸过程中,在辉铜矿和铜蓝等有用矿物浸出的同时,有黄铁矿被大量浸出,造成浸出液中Fe3 浓度过高的现状,研究了细菌浸出黄铁矿的氧化行为和机理,重点考察了Fe3 的化学氧化以及细菌浸出黄铁矿过程的影响因素.研究结果表明,在有菌条件下,pH值为1.6时,混合矿浸出初期,黄铁矿的浸出率仅为5%～8%;随着浸出时间的增加,氧化还原电位升高,浸出15d后,氧化还原电位上升到500mV以上时,黄铁矿的浸出率可达25%.说明氧化还原电位是细菌浸出黄铁矿过程的重要影响因素.机理研究表明,细菌浸出黄铁矿是以间接反应为主,细菌在黄铁矿表面的吸附对黄铁矿的浸出具有协同作用.     

CTAB改变油湿性砂岩表面润湿性机理的研究

利用红外、原子力显微镜(AFM)、Zeta电位测定、接触角测定及岩心自发渗吸实验等手段研究了阳离子型表面活性剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)改变油湿性砂岩表面润湿性的机理。结果表明:CTAB改变油湿性砂岩表面润湿性的性能优异。由于静电引力作用,CTAB正电性离子头基与吸附在砂岩表面的原油当中的羧酸基团形成离子对,当CTAB的浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,形成的离子对就会从砂岩表面解吸附并增溶于CTAB形成的胶束当中,从而露出干净的水湿表面,砂岩表面因此实现润湿反转。     

碳酸盐岩Zeta电位影响因素研究

储层岩石界面电性对原油采收率具有重要的影响,考察了矿物组成、无机盐、pH值、极性物质以及表面活性剂对碳酸盐岩Zeta电位的影响。结果表明,天然碳酸盐岩中方解石含量越大,其相应的Zeta电位就越趋向于正值;Ca~(2+)比Na~+对碳酸盐岩Zeta电位影响大,可使Zeta电位由负值转变为正值;溶液p H增大使得碳酸盐岩Zeta电位减小,但在Ca~(2+)的影响下,碳酸盐岩Zeta电位降低幅度较小;碳酸盐岩吸附极性物质后Zeta电位变大,这与极性物质改变碳酸盐岩表面润湿性相关;在表面活性剂溶液中的碳酸盐岩Zeta电位的正负由表面活性剂的电性所决定,表面活性剂对碳酸盐岩Zeta电位的调控能力与表面活性剂在岩石表面的吸附能力有关。这些研究结果不仅阐明了碳酸盐岩与不同流体之间的界面电性,而且也有助于理解碳酸盐岩油藏提高采收率的机理。     

阳离子/非离子复合表面活性剂改变油湿性砂岩表面润湿性机制

通过表面张力、接触角及Zeta电位测量首次研究并提出阳离子/非离子复合表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/辛基苯聚氧乙烯醚(TX-100)改变油湿性砂岩表面润湿性的吸附模型及机制。结果表明:阳离子/非离子复合表面活性剂CTAB/TX-100改变油湿性砂岩表面润湿性的效果比单一阳离子表面活性剂CTAB及非离子表面活性剂TX-100的效果更显著;CTAB与TX-100间存在良好的协同效应,CTAB分子预先吸附在油湿性砂岩表面充当锚粒子,TX-100分子通过疏水作用与其形成聚集体,从而提高了TX-100及CTAB在油湿性砂岩表面的吸附量;TX-100的存在也提高了CTAB与油湿性砂岩表面羧酸类物质形成离子对的能力,并使离子对的解吸附能力增强,因此改变油湿性砂岩表面润湿性的效果更显著。     

表面活性剂强化铜矿石浸出

为了解决铜矿石浸出速度慢、浸出率低的问题,在浸出液中加入表面活性剂进行摇瓶试验.通过测量浸出前后溶液表面张力以及铜浸出率,考察了三种不同类型的表面活性剂对铜矿石浸出的影响.研究发现溶液表面张力对矿石浸出影响较大,阴离子表面活性剂的强化浸出作用最为明显,铜浸出率达62.5%.在柱浸试验中,添加阴离子表面活性剂使铜浸出率提高了近10%.利用物理化学和渗流力学对表面活性剂强化浸出机理的分析表明,溶液表面张力和表面活性剂在矿石表面的吸附对矿石表面润湿作用影响较大,表面活性剂在浸出液的持久性也是影响浸出的因素之一.     

表面活性剂强化铜矿石浸出

为了解决铜矿石浸出速度慢、浸出率低的问题,在浸出液中加入表面活性剂进行摇瓶试验.通过测量浸出前后溶液表面张力以及铜浸出率,考察了三种不同类型的表面活性剂对铜矿石浸出的影响.研究发现溶液表面张力对矿石浸出影响较大,阴离子表面活性剂的强化浸出作用最为明显,铜浸出率达62.5%.在柱浸试验中,添加阴离子表面活性剂使铜浸出率提高了近10%.利用物理化学和渗流力学对表面活性剂强化浸出机理的分析表明,溶液表面张力和表面活性剂在矿石表面的吸附对矿石表面润湿作用影响较大,表面活性剂在浸出液的持久性也是影响浸出的因素之一.     

ZnO和ZnS表面对黄药的吸附

研究4种样品(ZnO、表面硫化的氧化锌(ZnO/ZnS)、ZnS和ZnO/ZnS再氧化)的表面电性和吸附黄原酸益的性质,得出4种样品表面的Zeta电位负值的大小顺序为ZnO/ZnS ＞ZnS ＞ZnO/ZnS再氧化＞ZnO;ZnO/ZnS再氧化样品,在pH=7时对丁基黄药和辛基黄药的吸附率均在90％以上,这表明:适度再氧化可改善表面硫化氧化锌对黄药的吸附性能,推测原因为表面元素硫的生成所致;根据模拟软件MEDUSA给出溶液含硫组分分布结果,得出在标准氢电位(ESHE)为0～0.2V时,单质硫是优势组分.     

印尼油砂性质分析及水基分离研究

对印尼油砂的基本性质如油砂的组分、砂粒的粒径分布、砂粒的润湿性及沥青的四组分进行分析,测试了沥青、黏土在不同p H值下的Zeta电位,考察了二价金属离子Ca2+对沥青、黏土Zeta电位的影响,同时对印尼油砂进行水基提取分离。分析结果表明,印尼油砂含油率高达24.9%,砂粒粒径较小,砂粒表面为油润性,沥青中重质组分含量较高。Zeta电位测试表明,Ca2+的存在使沥青与黏土表面电位均变正,不利于油砂的分离。水基提取结果显示,印尼油砂的提取率为46.0%,泡沫质量较差。为了提高沥青收率,应探索适宜的表面活性剂对油砂进行预处理从而改变砂粒的润湿性或直接采用溶剂法开采印尼油砂。     

高温浸矿菌sulfolobus的生长及浸矿性能

系统地研究了耐高温菌sulfolobus的生长特性.sulfolobus在65℃以上能良好地生长,并对亚铁和元素硫均具有较好的氧化作用;在75℃时,sulfolobus氧化Fe2 和元素硫的活性最强,细菌的生长曲线和细菌氧化Fe2 和元素硫的趋势一致.给出了细菌生长过程溶液SO2-4和pH的变化趋势;以黄铜矿精矿为培养基对sulfolobus进行了适应性培养,并在75℃下进行了黄铜矿摇瓶浸出研究.结果显示:适应性驯化后的sulfolobus在黄铜矿精矿上生长与浸矿性能良好;当矿浆质量分数在10%以下,浸出150h,Cu浸出率可达90%以上;而矿浆质量分数在15%以上时,浸出350h,浸出率仅80%.同时还研究了浸出体系溶液氧化还原电位Eh和pH随时间的变化规律.     

氧化亚铁硫杆菌浸出废旧锂离子电池中钴酸锂的电化学行为

采用自制的粉末微电极,运用开路电位法、循环伏安法、线性扫描伏安法和Tafel法,通过有无氧化亚铁硫杆菌作用来对比研究钴酸锂细菌浸出过程的电化学行为。实验结果表明:在细菌的作用下,钴酸锂在较低电位条件下就能被氧化,在溶液中的腐蚀点电位为0.420 V、致钝电位为0.776 V、钝化电位为0.802 V。无菌条件下,由于钴酸锂氧化电流小,不产生钝化膜。钴酸锂细菌浸出阳极氧化过程的反应具有不可逆性,且反应速度受吸附电化学反应及扩散步骤混合控制。细菌在无菌和有菌条件下的氧化速率分别为1.544和1.634μA/cm2,细菌的加入使电子在钴酸锂电极、溶液界面之间的迁移阻力减小。     

胶质芽孢杆菌对含钒石煤的生物浸出及其吸附行为

微生物浸出含钒石煤中金属钒具有绿色、经济等优势。本文以典型硅酸盐细菌—胶质芽孢杆菌作为浸钒菌种,采用浸出和吸附试验,系统研究了胶质芽孢杆菌对含钒石煤的浸出行为及其在矿物表面的吸附特性和相关机理。研究发现,胶质芽孢杆菌在30°C条件下浸出含钒石煤28 天后,金属钒的累积浸出率达到了60.2%,表现出较好的浸钒效果。在众多影响浸出效果的因素中,含钒石煤表面的生物吸附行为至关重要,当浸出体系的pH值为5.0时,菌体与含钒石煤之间的强静电引力可有效促进生物吸附作用,处于对数生长期的胶质芽孢杆菌更具有优良的生物吸附特性,当初始菌体浓度为3.5 × 108 CFU/mL时,吸附量达到3.6 × 107 CFU/g,吸附率为38.9%。机理研究发现,胶质芽孢杆菌在含钒石煤表面的生物吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,该过程属于非均质的多层吸附,且主要受化学反应控制。菌体表面的–CH₂、–CH₃、–NH₂等官能团参与了吸附过程,生物吸附作用改变了含钒石煤的表面性质,导致其等电点（IEP）向胶质芽孢杆菌的等电点靠近。     

纳米CuO的表面硫化

采用沉淀-煅烧法合成纳米CuO颗粒,通过黄药在CuO表面吸附后热解得到表面硫化的CuO/CuS核壳结构.径X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-m)、酸碱滴定、接触角、Zeta电位等测试,对硫化前后的CuO样品进行表征.结果表明:经黄药硫化样品的表面疏水性、表面电性和酸碱性质等均发生变化,红外谱图在617 cm-1处出现Cu一S的振动吸收峰,XRD峰位和强度均未变化,进一步证明CuO表面发生硫化.     

下期发表论文摘要预报

聚乙烯醇在 Al2 O3、Si O2 颗粒上的吸咐及对 Zeta电位的影响韦园红 ,　虞大红 ,　叶汝强 ,　刘洪来 ,　胡　英(华东理工大学化学系 ,上海 2 0 0 2 37)　　摘要 :测定了超细 Al2 O3、Si O2 颗粒对聚乙烯醇 (PVA)的吸附 ,考察了 Na Cl对吸附量的影响 ,发现当 Na Cl浓度大于 0 .1 mol/L时 ,随着 PVA浓度的升高 ,吸附量会出现一个突跃性的升高。用微电泳仪测定了吸附 PVA前后 Al2 O3、Si O2 颗粒 Zeta电位的变化 ,发现 Si O2 的等电点不受 PVA的影响 ,而 Al2 O3吸附了 PVA后 ,等电点降低。气固法合成氯磺化聚乙烯—— I.气 -固…