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1.
粤北大宝山多金属矿酸性矿山废水中氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的生物氧化作用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用从大宝山尾矿库酸性矿山废水培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.菌)和废矿石中的黄铁矿进行不同pH值条件下加菌和不加菌氧化实验。通过测定实验过程溶液的阳离子、硫酸根离子含量和pH值,并通过实验固体产物的XRD分析和反应前后黄铁矿表面的扫描电镜(SEM)对比分析,探讨了大宝山酸性矿山废水中的A.f.菌在不同pH值条件下对黄铁矿的氧化作用。认为:大宝山黄铁矿氧化过程中除了产生Fe离子之外,还产生了Cd、As等毒性离子,黄铁矿在pH值为2.00的环境下比pH值为3.00的环境下更容易被氧化;A.f.菌对黄铁矿的氧化有明显的促进作用,在实验条件的30d内使黄铁矿的表观氧化速率提高2～3倍;黄铁矿的生物氧化作用应该包括非接触的间接氧化作用和接触氧化作用。 相似文献
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氧化亚铁硫杆菌与毒砂相互作用的阶段性及其机理研究 总被引：2，自引：0，他引：2
设计了毒砂的生物氧化和化学氧化两组对比实验,并对反应35d的溶液化学、固相产物成分和矿物表面元素化合态变化进行了分析,以说明氧化亚铁硫杆菌（A．ferrooxidans）与毒砂的相互作用机理。研究发现,毒砂的生物氧化过程随A．ferrooxidans菌生长规律分为三个阶段：（1）反应前7d,生物氧化作用还很弱,以自然氧化反应为主;（2）反应8～21d,生物氧化反应开始发生,细菌进入迟缓生长期;（3）反应22～35d,细菌处于对数生长期,生物氧化作用强烈。由离子浓度变化规律反映,前两个阶段生物氧化速率低于化学氧化,第三阶段起生物氧化速率高于化学氧化。细菌生长受溶液累积的As抑制,A．ferrooxidans菌能促进As和Fe形成砷酸铁沉淀,以降低As的抑制作用。毒砂表面高价态元素的比例随细菌生长和溶液Fe离子浓度的升高而增大,生物氧化第三阶段毒砂表面高价态元素的比例高于化学氧化。氧化过程中毒砂表面覆盖中间氧化产物S^0和As2S3沉积层,对比化学氧化,Aferrooxidans菌能不断把Fe^2＋氧化成Fe^3＋,促进毒砂表面中间产物氧化,并间接氧化毒砂。 相似文献
3.
研究砂岩型铀矿床中本源嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans, At.f）、嗜酸性氧化硫硫杆菌（Acidithiobacillus thiooxidans,At.t）对黄铁矿及铀矿浸出的协同作用。采用富集培养法、无机盐硅酸钠平板法对砂岩型铀矿中的硫杆菌分离纯化,通过分析菌株的形态学特征、生理生化结果及16S rDNA序列确定菌株的系统发育地位,并利用摇瓶培养法设计浸矿试验,向黄铁矿浸出体系中分别加入分离纯化的At.f、At.t及混合的At.f和At.t,检测pH值、氧化还原电位值（Eh值)的变化,浸矿40 d,测定浸矿体系的总铁离子浓度和硫酸根离子浓度,并分析黄铁矿矿渣表面形态及成分。根据黄铁矿的浸出结果,设计铀矿浸出试验,浸矿40 d,测定浸出体系中的pH值、Eh值、总铁离子浓度、硫酸根离子浓度等参数并计算四价铀的浸出率。结果表明,分离的两株优势菌中SW-2鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(At.f),SW-3鉴定为嗜酸性氧化硫硫杆菌(At.t)。At.f、At.t浸出黄铁矿和铀矿时存在协同作用,At.f为浸矿体系的强氧化剂,主要将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+将UO2氧化成可溶性的UO22+;At.t可为浸矿体系提供酸性环境;At.f: At.t = 5:1试验组对黄铁矿和铀矿的浸矿效果最好,四价铀的浸出率为55.60%,黄铁矿矿渣表面形态显示细菌对黄铁矿存在直接的氧化作用;At.f、At.t高效浸出黄铁矿的菌量比例对以黄铁矿为伴生矿的铀矿的细菌浸出也具有明显的促进作用,研究结果可以为工业微生物浸铀时提供一定的支持并为以黄铁矿为伴生矿的其他矿物的微生物浸出提供参考。 相似文献
4.
在地下水位波动带、地表水-地下水交互带等氧化还原变化区域,O2会与Fe（II）发生反应产生活性氧,如·OH、·O2-、H2O2等.这些活性氧具有生物毒性,可能对微生物的存活产生影响,而不同的功能微生物对Fe（II）化学氧化产生活性氧的响应可能不同.为了验证这一科学假设,选取了一种Fe（II）氧化菌Pseudogulbenkiania sp.strain 2002（strain 2002）和两种氨氧化细菌Rhodococcus sp.（A1）和Arthrobacter oxydans（A2）作为模式菌种,并与铁还原菌Shewanella oneidensis strain MR-1（MR-1）对比,研究了Fe（II）化学氧化过程中微生物数量、细胞结构的变化,通过淬灭实验探究了活性氧的贡献.结果表明,不同功能微生物对Fe（II）化学氧化的响应截然不同.0.2 mmol/L Fe（II）氧化60 min后,MR-1数量下降了1.61个数量级,A1和A2分别下降了0.74和1.37个数量级,而strain 2002的存活几乎不受Fe（II）氧化的影响.透射电镜观察结果显示,MR-1、A1和A2菌细胞的外膜受到了不同程度的破坏,而strain 2002完好无损.淬灭实验结果表明,溶液中和胞内生成的活性氧是造成功能微生物死亡的原因,但是不同微生物由于对Fe（II）的吸附性能和对活性氧的抵御能力不同,因而对活性氧的响应机制不同.该研究结果对于诠释现代环境氧化还原变化区域微生物群落演化及地球史上氧气大爆发事件的生物地球化学过程具有重要的借鉴意义. 相似文献
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Fe(Ⅲ)供应速率对无定型施氏矿物形成的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
施氏矿物(schwertmannite)已被证实是一种具特异性能的重(类)金属吸附新材料。但在直接由Fe3+或用强氧化剂氧化Fe2+合成该矿物时,常因夹有黄铁矾类物质而降低产品纯度。通过模拟FeSO4-K2SO4-H2O临界成矾体系,发现在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作用下存在无定型施氏矿物和晶型黄钾铁矾的合成反应竞争,其中Fe3+供应速率是一个影响铁矿物形成的重要因素,较低的Fe3+供应可以抑制K+的利用,这种变化趋势对无定型施氏矿物合成是有利的。当存在少量K+等成矾导向离子时,可通过合理调低Fe3+供应速率,有利于溶液中Fe3+平缓释放,改善施氏矿物纯度,这为A.ferroxidans菌生物法中直接使用无机盐培养基合成施氏矿物提供了可能。 相似文献
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黑色页岩水岩化学作用实验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
水岩作用是黑色页岩化学风化的重要途径,并与岩体矿物组分、工程性质及地质环境有着密切的联系。利用自制的流通实验装置对取自三江县团结电站附近的寒武系清溪组黑色页岩与富含溶解氧去离子水的化学反应进行试验模拟研究,并利用离子分析仪、电感耦合等离子体质谱仪对反应后溶液离子浓度进行分析,使用扫描电子显微镜观察反应前后岩样微观特征,结合岩样渗透系数的变化监测,对岩样中黄铁矿氧化动力学速率以及受黄铁矿氧化影响形成的酸性环境下硅元素释放速率进行计算分析。结果表明,黄铁矿氧化行为使得岩体渗透率降低约70%,在黑色页岩自身矿物化学组分和岩石物理性质的共同影响下,所含黄铁矿氧化速率与纯黄铁矿颗粒的氧化速率非常接近,同时黄铁矿氧化形成的酸性溶液可溶蚀岩体中石英和伊利石,由于两者含量未能精确测定,因此所测得硅元素释放速率仅表示两者溶解的总反应速率。 相似文献
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黄铁矿表面次生色:氧化程度的标志 总被引：3，自引：1，他引：3
对具有不同表面次生色的黄铁矿氧化表面进行了XPS、AES成分分析，认为黄铁矿表面氧化作用形成了由Fe(Ⅲ）－O组分、单质硫和水绿矾等组分组成的表面氧化层。黄铁矿表面次生色的变化取决于表面氧化层的厚度及其中Fe(Ⅲ)-O组分、单质硫的相对含量。氧化程度较弱时，或者由于氧化层中单质硫含量相对较高，或者由于表面氧化层太薄，可见光能直接透过该层，黄铁矿表面以黄色调为主；而黄铁矿表面呈蓝色是由于氧化程度增强，氧化层厚度增加到适合于可见光产生干涉作用，因而是一种干涉作用所致的锖色，而不是铜蓝致色；氧化程度进一步增强时，形成了足够厚的Fe(Ⅲ)-O组分层，使黄铁矿表面呈Fe(Ⅲ)-O组分的颜色。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
黄铁矿作为一种典型金属硫化物尾矿,在自然环境中容易被Fe3+、O2以及氧化亚铁硫杆菌等氧化,从而产生高酸、高重金属含量的酸性矿山废水(AMD)。自发现这一现象以来,研究者对黄铁矿的氧化做了大量的研究工作,但是,对于黄铁矿氧化为直接氧化还是间接氧化等方面尚存在较大争议。此外,对于黄铁矿氧化过程中硫元素的具体转化途径和形态转变的研究报道鲜少。主要是因为黄铁矿中的硫处于较低价态,氧化过程变成SO2-4会产生多种含硫的中间化合物,这些中间产物极其不稳定,很难被检测。因此,黄铁矿氧化过程中硫元素的转化途径就成为了该领域的研究难点。本文采用电化学方法并结合摇瓶浸矿实验对黄铁矿氧化机理进行了研究。黄铁矿是一种半导体,其氧化过程是一种电化学行为。循环伏安法、阳极极化曲线等电化学研究方法可以为研究其氧化机理提供良好的方法与手段。摇瓶浸矿可以更为接近的模拟出黄铁矿在自然环境下的氧化,较为真实地反映其氧化过程。实验中研究了不同浓度梯度Fe3+,有无氧化亚铁硫杆菌条件下的氧化机理并进行了探讨。循环伏安曲线表明:在较低的氧化还原电位下(400 mV),黄铁矿电极表面有单质硫产生,电极表面被钝化,电流减少;当氧化还原电位升高至约600 mV时,单质硫被氧化生成SO2-4,这一点通过阳极极化曲线同样可以得到证实。Tafel极化曲线表明:当黄铁矿电极电解液体系中Fe3+浓度的升高或者引入氧化亚铁硫杆菌时,电流明显增大,说明Fe3+浓度升高或者氧化亚铁硫杆菌存在时都能加快黄铁矿氧化。摇瓶浸矿实验同样表明:微生物氧化亚铁硫杆菌不会改变黄铁矿的氧化机理,但是可以显著提高黄铁矿的氧化速率。另外,浸矿体系检测出多中含硫中间产物(S、S22O-3、S3O2-6、S4O2-6),依据这些中间产物推测黄铁矿的氧化途径为硫代硫酸盐途径。扫描电镜观察发现:相对于只有Fe3+摇瓶浸矿体系,有微生物存在时,矿渣表面不仅出现了因Fe3+氧化黄铁矿而出现的裂痕,更明显的特征是矿渣表面呈现大量形状类似于氧化亚铁硫杆菌的腐蚀斑痕,表明氧化亚铁硫杆菌存在时,直接氧化与间接氧化同时存在。 相似文献
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化能自养型微生物利用太阳能途径的实验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
针对自然界中天然半导体矿物和化能自养微生物之间的能量交换途径进行了详细的实验研究.半导体光电化学实验结果显示,天然半导体矿物在光照情况下产生的光生电子可将Fe3+还原为Fe2+,其中金红石光催化还原Fe3+的效率为12.5%,闪锌矿为7.86%,该过程通过天然半导体矿物的日光催化作用实现了太阳光能→电能→化学能的转化;控制电势的微生物电化学反应实验结果显示,化能自养型微生物A.f.菌的细胞增加量与外界电子传入而生成的Fe2+的量呈线性关系,且有外来电子传入实验组的A.f.生长量是无电子传入组的441%,该过程通过菌的生长代谢作用实现了化学能→生物质能的转化.进一步的光电化学和微生物电化学耦合实验结果证明,在太阳光和天然半导体矿物共同作用下,A.f.菌的对数生长期由无光时的36 h延长到72 h,同时细菌的生长在该能量转化过程中得到了明显促进.在天然闪锌矿催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.90倍;而在金红石催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.69倍.实验结果说明,在以天然半导体矿物为媒介的情况下,化能自养微生物可间接利用太阳能来获得自身的生长繁殖所需的能量,这一过程也实现了太阳光能→电能→化学能→生物质能的能量转化途径. 相似文献
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施威特曼石(schwertmannite)已被证实是一种具特异性能的重(类)金属吸附新材料,生物方法合成的施威特曼石由于具备较好的表面吸附性能而受到更多关注。本文通过接种有嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)的FeSO4-H2O矿物合成体系,研究了不同初始Fe2+浓度对Fe生物转化成施威特曼石效率的影响。结果表明,在Fe(Ⅱ)浓度(FeSO4.7H2O配制)设计为20、40、80和160 mmol/L,接种A.ferrooxidans菌密度达到6.0×107个/mL时,本实验条件下矿物重量y(g)与初始Fe2+浓度x(mmol/L)的关系为y(g)=0.036 67+0.008 520x-8.602.10-6x2;溶液TFe沉淀率y(%)与初始Fe2+浓度x(mmol/L)的关系为y(%)=39.68-0.221 0x+6.653.10-4x2。反应后期溶液中大量残留Fe3+在满足饱和指数SI>0的条件下不能析出矿物沉淀,进一步分析表明,Fe3+水解形成施威特曼石的可能机制是利用了Acidithiobacillus ferrooxidans菌氧化Fe2+释放的能量才得以实现,当Fe2+完全氧化不再供应能量时,Fe生物转化成施威特曼石的反应也达到了最大限度。 相似文献
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《Chemie der Erde / Geochemistry》2021,81(4):125775
This work seeks to understand the role of hydrolyzed rice husk in pyrite bio-oxidation. Solution parameters during the bio-oxidation process were monitored, and the bio-oxidation residues were characterized by Scanning Electron Microscopy, Raman Spectroscopy, and Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Results showed that rice husk mainly affected pyrite bio-oxidation by promoting microbial reproduction and changing microbial community. It mainly inhibited the reproduction of Sulfobacillus and promoted the reproduction of Leptospirillum. There was a significant positive correlation between pyrite oxidation and the proportion of Leptospirillum. Rice husk had no obvious impact on the adhesion of different microorganisms on the pyrite surface. Quantity and hydrolysis of rice husk are the two factors that affect microbial communities. 1 g·L−1 of fully hydrolyzed rice husk can maximize the pyrite bio-oxidation by about 20% after 14 days. The promoting mechanism of rice husk on pyrite bio-oxidation is summarized based on the results, which provides theoretical support for future industrial applications. 相似文献
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In order to investigate the effect of Thiobacillusferrooxidans on the oxidation of pyrite, two parallel experiments, which employed H2SO4 solutions and acidic solutions inoculated with ThiobaciUus ferrooxidans, were designed and carried out at 30℃. The initial pH of the two solutions was adjusted to 2.5 by dropwise addition of concentrated sulphuric acid. The surfaces of pyrite before exposure to leaching solutions and after exposure to the H2SO4 solutions and acidic solutions inoculated with Thiobacillus ferrooxidans were observed by scanning electron microscopy （SEM）. There were a variety of erosion patterns by Thiobacillusferrooxidans on the bio-leached pyrite surfaces. A conclusion can be drawn that the oxidation of pyrite might have been caused by erosion of the surfaces. Attachment of the bacteria to pyrite surfaces resulted in erosion pits, leading to the oxidation of pyrite. It is possible that the direct mechanism plays the most important role in the oxidation of pyrite. The changes in iron ion concentrations of both the experimental solutions with time suggest that ThiobaciUus ferrooxidans can enhance greatly the oxidation of pyrite. 相似文献
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《Chemie der Erde / Geochemistry》2021,81(4):125790
Pyrite bio-oxidation can improve the gold leaching extent of refractory gold ores, but it can also cause environmental pollution. In this work, common gangue minerals (feldspar, mica, and quartz) were studied to analyze their solubilization under industrial bio-oxidation condition and their effects on pyrite bio-oxidation. The results show that: They all have certain solubilization under bio-oxidation conditions, and the solubilization sequence is in the reduction order of feldspar, mica, quartz. They all inhibit the pyrite bio-oxidation process, and the order of inhibition is mica, quartz, and feldspar. Reasons for the inhibition include ion toxicity, pulp oppresses, passivation, and changes in microbial communities. The results of response surface analysis indicated that the interaction between feldspar and quartz was the most significant, followed by feldspar and mica, while the interaction between mica and quartz was not obvious. When the weight ratio of pyrite, feldspar, mica and quartz is 10:4:5:11, pyrite dissolves the least, while the weight ratio is 5:9:1:15, pyrite dissolves the most easily. The results provide a reference for related research and provide theoretical support and process optimization guidance for environmental protection and industrial bio-oxidation process. 相似文献
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黄铁矿在自然环境中极易发生氧化,造成严重生态环境问题。为了研究自然条件下不同粒度和晶形黄铁矿化学成分的差异对黄铁矿氧化速率的影响,本文对巴达铜金矿床黄铁矿进行了LA- ICP- MS原位主微量元素分析和矿物面扫描分析。测试结果表明粗粒黄铁矿S、Fe含量较高,成分更纯;微量元素As、Co、Ni和Pb、Cu、Zn分别以类质同象方式和包裹体形式更多地存在于细粒黄铁矿中,二者均能促使细粒黄铁矿氧化速率加快;粗粒黄铁矿中Cr和Ti元素含量较高,其氧化后生成致密氧化膜可抑制黄铁矿被进一步氧化。本文认为对于本矿床中粗粒黄铁矿和细粒黄铁矿氧化污染问题应采用两种不同的治理措施,对于不易被氧化的粗粒黄铁矿,使其处于常温常压的干燥避光环境中即可防止发生氧化;对于易氧化的细粒黄铁矿,其氧化产物造成污染对环境压力较大,应采用源头治理和末端治理相结合的措施进行处理,以达到更科学的治理效果。 相似文献
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对胜利油田胜坨地区碎屑岩储层岩芯样品和岩石薄晶片分别采用场发射扫描电镜、透射电镜进行镜下观察与能谱测试分析。结果表明：碎屑岩中骨架矿物石英和长石中存在纳米尺度的结构特征;石英镜下可见类蚀像凹坑、雏晶单晶、平行脊线、晶体位错、类包裹体晶内核等5种纳米尺度的结构;长石镜下可见晶面平行凹痕、溶蚀针、纳米级薄层断阶、长石高岭石化、晶体位错和超微包裹体等6种纳米尺度的结构;这些结构大多在几百纳米的尺度范围内,有的甚至只有几十纳米;矿物在纳米尺度上表现出的结构特征与其本身的硬度变化、晶体品格缺陷、晶体生长过程以及成岩作用的显微表现和显微构造应力改造作用有关。对碎屑岩骨架矿物中纳米尺度结构特征的进一步研究有望为岩石显微变形的应力作用机制和方式以及溶解作用等成岩作用模式做出有效分析,进而为油气勘探开发提供新的探索方式。 相似文献
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从矿物粉晶表面反应性到矿物晶面反应性——以黄铁矿氧化行为的晶面差异性为例 总被引：1，自引：0，他引：1
地球系统中各种矿物相的物理化学反应大多是从矿物表面或界面开始的。要揭示矿物表面反应性的本质,就需要从控制其反应性的表面结构入手。由于实验条件的限制,绝大多数关于矿物表面物理化学性质的研究主要采用粉晶作为研究对象。尽管粉晶方法在研究诸如硅酸盐、碳酸盐溶解和沉淀结晶等过程中被普遍采用,但这种基于矿物粉晶的研究方法还是有一定的不足。因为形成粉晶的破碎研磨过程会导致晶体高能面的出现,高能面所具有的高活性可能会加速其反应过程,应用于地球化学反应的计算结果就可能高估了实际的地球化学反应速率。本研究以黄铁矿表面氧化反应的晶面差异性为例,从晶面结构制约反应性的角度出发,重新审视了黄铁矿氧化的相关问题,弥补了传统"粉晶研究"中对黄铁矿氧化速率和氧化机理认识的缺陷。黄铁矿宽范围的氧化速率实测值很可能是由不同晶面间较大的反应性差异导致;水在黄铁矿的氧化过程中同时扮演着传递电子的催化剂和反应物的角色,也是黄铁矿氧化反应速控步(rate-limiting step)的核心物质。这些认识首次明确了黄铁矿不同晶面反应性差异的重要性,并提示我们应将传统表面矿物学的研究推向更为精确的晶面矿物学水平。这一从晶面角度考察发生在矿物表面的地球化学反应的研究方法可为构建更为精确的地球化学模型提供理论基础。 相似文献
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《Applied Geochemistry》1998,13(2):257-268
We report the hydrogeochemical modeling of a complicated suite of reactions that take place during the oxidation of pyrite in a marine sediment. The sediment was equilibrated in a column with MgCl2 solution and subsequently oxidized with H2O2. The oxidation of pyrite triggers dissolution of calcite, cation and proton exchange, and CO2 sorption. The composition of the column effluent was modeled with PHREEQC, a hydrogeochemical transport model. The model was extended with a formal ID transport module which includes dispersion and diffusion. The algorithm solves the advection-reaction-dispersion equation with explicit finite differences in a split-operator scheme. Also, kinetic reactions for pyrite oxidation, calcite dissolution and precipitation, and organic C oxidation were included. Kinetic relations for pyrite oxidation and calcite dissolution were taken from the literature, and a coefficient equivalent to the ratio A/V (surface over volume), was adjusted to fit the experimental data. The comparison of model and experiment shows that ion exchange and sorption are dominant chemical processes in regulating and buffering water quality changes upon the oxidation of pyrite. Cation exchange was assigned to the colloidal fraction ( < 2 μm) and deprotonated organic matter, proton buffering to organic matter, and CO2 sorption to amorphous Fe-oxyhydroxide. These processes have been neglected in earlier modeling studies of pyrite oxidation in natural sediments. 相似文献
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天然饱水条件下黄铁矿氧化过程的热力学探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
本文从化学热力学角度讨论了黄铁矿在低温低压条件下通过化学作用氧化的历程,指出了决定黄铁矿氧化速率的步骤是黄铁矿的溶解作用,并对一实际水样进行了化学反应的平衡分析 相似文献
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《Applied Geochemistry》2001,16(7-8):803-819
Sulfide mineral oxidation, primarily pyrite and pyrrhotite, generates acid mine drainage during weathering. Successful management of acid generating wastes entails the suppression of the initiation of oxidation reactions. The reactivity of pyrite depends on ore mineralogy, including the effects of associated sulfide impurities. The electrochemical surface characterization study using cyclic voltammetry with carbon paste electrodes containing minerals particles (CPE-Mineral) is an effective tool for demonstrating how the various mineral characteristics work together to influence the overall reactivity of the mineral. This study was supported by chemical, mineralogical and leachate chemistry data. The results show that the presence of other sulfides in contact with pyrite at the beginning of the weathering process is the most important parameter affecting pyrite reactivity, which is likely to be oxidized and passivated. In more advanced stages of leaching, mineral coatings which passivate the pyrite surfaces tend to play the most important role in defining the reactivity of pyrite. The electrochemical response of pyritic samples in conjunction with the evolution of the chemical quality of the leach solution in the simple experimental device here used, could then provide valuable information on acid mine drainage generation. 相似文献