氟碳铈矿中稀土元素的微生物浸出及其机理研究
发布时间：2021-10-19 17:53
本论文收集我国不同稀土矿区的环境样品,从环境样品中分离获得原位环境的菌株,探究稀土矿区环境中微生物的多样性及生态功能。实验结果如下:（1）采用不同的培养基,从不同来源的稀土矿中共分离获得菌株224株,其中放线菌有164株,分属于11个目、13个科、20个属,占分离总量的73.2%。（2）分离的菌株具有较好的生态功能,具有解磷功能、耐受高浓度稀土元素、以及吸附稀土元素的功能。其次探究稀土矿区原位环境中的微生物浸出氟碳铈矿中稀土元素的效率及浸出机理。利用微生物从尾矿中浸出稀土元素是一种绿色节能方法,但目前并不清楚放线菌是否具有浸出稀土元素的能力。本课题根据初筛的实验结果,选择了稀土矿来源的2株放线菌和周围环境来源的2株放线菌,详细地探究了不同地区放线菌在不同的培养条件下浸出氟碳铈矿中稀土元素的功能。实验结果发现:（1）氟碳铈矿中主要的稀土元素是Ce和La,四株菌株都能从氟碳铈矿中浸出稀土元素。在含有氟碳铈矿的富营养培养基中,四株菌浸出稀土矿中稀土元素的能力约为56-342μg/L。在含有氟碳铈矿的寡营养培养基中,仅有链霉菌Streptomyces sp.FXJ1.172能够生长并且浸出稀土...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界各国稀土产量（A）和稀土资源储量（B）
2014; Johnson and du Plessis, 2015）。近期研究发现，铁还原菌能够从氧化型矿物尾矿中浸出镍元素和钴元素（Marrero et al., 2015）。图1-2 微生物与金属作用方式，改编自（Nancharaiah et al., 2016）利用微生物反应电池方法（Bioelectrochemicalsystem,BES）从废弃物、废水和沥出液中回收稀有金属元素也是近几年研究的热点（图1-3）（Patiletal.,2015）。在BES系统中，微生物降解有机物（阳极）过程中释放的电子可以还原金属元素（阴极）。在这个电池反应中，阴极的氧化还原电位通常会高于生物阳极的氧化还原电位。在BES系统中，金属的回收率会受到各种因素的影响,主要包括:生物阳极电势、原始金属矿物的浓度、溶液导电性、pH值及阴阳电极材料等。尽管在BES体系中，可以利用各种金属离子作为受体，但是在利用BES方法回收废水中的稀有金属离子仍然会受到各种挑战（Kelly and He, 2014; Modestra et al., 2015;Nancharaiah et al., 2015）。利用BES系统回收金属主要是通过氧化还原反应，金属元素最终在阴极室中形成沉淀。利用BSE方法一个比较成功的例子是从锂离子电池中浸出Co元素（Liu et al., 2013; Huang et al.
2+而释放到阴极电解液中（Huang et al., 2013）。图1-3 双室微生物电池的反应系统示意图，改编自（Nancharaiah et al., 2016）1.1.3 利用微生物萃取稀土元素的研究最早研究利用微生物方法从矿物或固体废物中浸出REEs是在80年代末到90年代初。主要是研究利用细菌或真菌浸出固体废物中的稀土元素。有人研究利用异养的细菌Acetobacter methanolicus和自养的Acidithiobacillus ferrooxidans从锆石（晶粒大约为60 μm）中浸出REEs，而浸出率高达62.1%以上（Glombitza et al.,1988）。每1千克锆石中主要含有7.3克稀土元素，其种类主要包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等。实验同时发现，未磨碎的大颗粒的锆石中REEs的浸出率只有大约18%。此外，另有报道，A.ferrooxidans能够从水铝矿中浸出REEs（IbrahimandEI-Sheikh,2011），总浸出率达到了67.6%以上。REEs的浸出率随着A. ferrooxidans与水铝矿培养时间的延长而增强，培养到6天浸出率达到最高
【参考文献】：
期刊论文
[1]川西冕宁-德昌REE矿带风化型矿床的矿石类型及成因[J]. 李自静,刘琰. 地球科学. 2018(04)
[2]稀土离子微生物吸附研究进展[J]. 梁长利,段敏静,许宝泉,陈陵康. 中国稀土学报. 2017(04)
[3]稀土与微生物相互作用的研究进展[J]. 李丝雨,傅惠鹃,董伟. 江西理工大学学报. 2017(03)
[4]稀土尾矿库周边地下水微生物的群落多样性研究[J]. 吕保义,谢建云,郑喻,孙静,杨彪,张雪峰,郑春丽. 环境工程. 2015(S1)
[5]稀土矿露天开采过程的污染及对资源和生态环境的影响[J]. 高志强,周启星. 生态学杂志. 2011(12)
[6]柠檬酸配合浸出分离稀土氧化物与氟化钙[J]. 边雪,尹少华,张丰云,吴文远,涂赣峰. 材料与冶金学报. 2011(04)
[7]白云鄂博稀土矿区土壤中放线菌特征调查研究[J]. 樊永军,闫伟,王黎元,杨秀丽,郑月霞. 微生物学杂志. 2011(04)
[8]白云鄂博稀土矿区若干微生物培养特征探究[J]. 李琇,张美蓉,王灵风,曹艳茹. 微生物学杂志. 2007(02)
[9]白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用[J]. 程建忠,侯运炳,车丽萍. 稀土. 2007(01)
[10]应用分散和差速离心法分离嗜酸和耐酸链霉菌的试验及评价[J]. 王黎明,黄英,崔庆锋,谢琼,张亚美,刘志恒. 微生物学通报. 2003(06)
本文编号：3445343
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界各国稀土产量（A）和稀土资源储量（B）
2014; Johnson and du Plessis, 2015）。近期研究发现，铁还原菌能够从氧化型矿物尾矿中浸出镍元素和钴元素（Marrero et al., 2015）。图1-2 微生物与金属作用方式，改编自（Nancharaiah et al., 2016）利用微生物反应电池方法（Bioelectrochemicalsystem,BES）从废弃物、废水和沥出液中回收稀有金属元素也是近几年研究的热点（图1-3）（Patiletal.,2015）。在BES系统中，微生物降解有机物（阳极）过程中释放的电子可以还原金属元素（阴极）。在这个电池反应中，阴极的氧化还原电位通常会高于生物阳极的氧化还原电位。在BES系统中，金属的回收率会受到各种因素的影响,主要包括:生物阳极电势、原始金属矿物的浓度、溶液导电性、pH值及阴阳电极材料等。尽管在BES体系中，可以利用各种金属离子作为受体，但是在利用BES方法回收废水中的稀有金属离子仍然会受到各种挑战（Kelly and He, 2014; Modestra et al., 2015;Nancharaiah et al., 2015）。利用BES系统回收金属主要是通过氧化还原反应，金属元素最终在阴极室中形成沉淀。利用BSE方法一个比较成功的例子是从锂离子电池中浸出Co元素（Liu et al., 2013; Huang et al.
2+而释放到阴极电解液中（Huang et al., 2013）。图1-3 双室微生物电池的反应系统示意图，改编自（Nancharaiah et al., 2016）1.1.3 利用微生物萃取稀土元素的研究最早研究利用微生物方法从矿物或固体废物中浸出REEs是在80年代末到90年代初。主要是研究利用细菌或真菌浸出固体废物中的稀土元素。有人研究利用异养的细菌Acetobacter methanolicus和自养的Acidithiobacillus ferrooxidans从锆石（晶粒大约为60 μm）中浸出REEs，而浸出率高达62.1%以上（Glombitza et al.,1988）。每1千克锆石中主要含有7.3克稀土元素，其种类主要包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu等。实验同时发现，未磨碎的大颗粒的锆石中REEs的浸出率只有大约18%。此外，另有报道，A.ferrooxidans能够从水铝矿中浸出REEs（IbrahimandEI-Sheikh,2011），总浸出率达到了67.6%以上。REEs的浸出率随着A. ferrooxidans与水铝矿培养时间的延长而增强，培养到6天浸出率达到最高
【参考文献】：
期刊论文
[1]川西冕宁-德昌REE矿带风化型矿床的矿石类型及成因[J]. 李自静,刘琰. 地球科学. 2018(04)
[2]稀土离子微生物吸附研究进展[J]. 梁长利,段敏静,许宝泉,陈陵康. 中国稀土学报. 2017(04)
[3]稀土与微生物相互作用的研究进展[J]. 李丝雨,傅惠鹃,董伟. 江西理工大学学报. 2017(03)
[4]稀土尾矿库周边地下水微生物的群落多样性研究[J]. 吕保义,谢建云,郑喻,孙静,杨彪,张雪峰,郑春丽. 环境工程. 2015(S1)
[5]稀土矿露天开采过程的污染及对资源和生态环境的影响[J]. 高志强,周启星. 生态学杂志. 2011(12)
[6]柠檬酸配合浸出分离稀土氧化物与氟化钙[J]. 边雪,尹少华,张丰云,吴文远,涂赣峰. 材料与冶金学报. 2011(04)
[7]白云鄂博稀土矿区土壤中放线菌特征调查研究[J]. 樊永军,闫伟,王黎元,杨秀丽,郑月霞. 微生物学杂志. 2011(04)
[8]白云鄂博稀土矿区若干微生物培养特征探究[J]. 李琇,张美蓉,王灵风,曹艳茹. 微生物学杂志. 2007(02)
[9]白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用[J]. 程建忠,侯运炳,车丽萍. 稀土. 2007(01)
[10]应用分散和差速离心法分离嗜酸和耐酸链霉菌的试验及评价[J]. 王黎明,黄英,崔庆锋,谢琼,张亚美,刘志恒. 微生物学通报. 2003(06)
本文编号：3445343
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