一种中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法

技术领域

本发明属于生物浸出技术领域，更具体地，涉及一种中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法。

背景技术

随着有色金属硫化矿矿冶业的迅猛发展，选矿过程中产生的细粒硫化矿越来越多。因细粒铅锌硫化矿中含有包括铅、锌和镉等多种重金属元素，在湿润和有氧的环境下，重金属离子随着矿物的氧化溶出，并随水体迁移，易形成酸性矿山废水，严重污染周边的生态环境，所以细粒铅锌硫化矿属于一种危险废物。因此，发展环保、经济、高效的细粒铅锌硫化矿综合利用新技术回收尾矿中有价金属，降低其环境毒性，具有重大的学术意义和经济价值。

生物浸出基于嗜酸性微生物可利用矿石中低价态硫以及二价铁为能源物质，将矿石中的不溶性的金属转变为可溶性的金属，继而进行回收利用。该技术因其具有环境友好、操作简单、反应温和、成本低廉等优点，近年来被广泛应用于多种硫化矿的处理，且能够取得较好的金属回收效果。

胞外聚合物是微生物与矿物之间互相作用的重要媒介，促进细胞与矿物表面生物膜的形成，为矿物溶解和细胞能量代谢之间提供了反应场所，在生物浸出过程中起着非常关键的作用。发现胞外聚合物的组成和结构特征对生物浸出过程有显著影响。然而，现有的对生物浸出过程的胞外聚合物的分层提取研究较少，不利于深入理解和进行更深层次的生物浸矿研究。因此，研发出一种细粒铅锌硫化矿浸出过程中胞外聚合物的提出方法，用于解决现有技术中的技术瓶颈，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明的目的在于提供一种中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法。该方法解决了现有的生物浸出技术中胞外聚合物的提取问题，缓解对胞外聚合物研究较少的现状。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法，包括以下步骤：

S1.将过筛的细粒铅锌硫化矿粉与9K培养液充分混合，制成细粒铅锌硫化矿浆；

S2.用硫酸调节细粒铅锌硫化矿浆的pH至1～2后，细粒铅锌硫化矿浆中接入中度嗜热菌群置于摇床上在40～60℃进行生物浸出，经生物氧化反应后，采用高速离心机将矿浆进行固液分离，得到滤渣和上清液，其上清液为溶解型胞外聚合物；

S3.在步骤S2的滤渣中添加50～70℃的氯化钠溶液旋涡振荡后进行固液分离，得到滤渣和上清液，其上清液为松散型胞外聚合物；

S4.在步骤S3的滤渣中加入氯化钠溶液后，在50～70℃下加热后，进行固液分离，获得的上清液为紧密型胞外聚合物。

优选地，步骤S1中所述筛的孔径为200～325目，所述细粒铅锌硫化矿粉的粒径为10～74μm。

优选地，步骤S1中所述细粒铅锌硫化矿粉的质量和9K培养液的体积比为(5～10)g:1mL。

优选地，S2中所述硫酸的体积浓度为10～50vol％分数；所述中度嗜热菌群的总数目为10

优选地，步骤S2中所述的中度嗜热菌群包括嗜铁钩端螺旋菌、喜温嗜酸硫杆菌或行善硫化杆菌中的两种以上。

更为优选地，所述中度嗜热菌群中各菌种为等数量混合。

优选地，步骤S2中所述摇床的速率为150～200rpm，所述氧化反应的时间为1～16天。

优选地，步骤S3和S4中所述氯化钠溶液的浓度均为0.05～0.3vol％。

优选地，步骤S2、S3和S4中所述固液分离的离心力均为3000～5000g，所述固液分离的时间均为8～15min；步骤S3中所述旋涡振荡的时间为2～5min；所述加热的时间为30～60min。

优选地，步骤S2和步骤S3中所述滤渣的质量和氯化钠溶液的体积比均为1g:(6～10)mL。

本发明提供的中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法：首先将细粒铅锌硫化矿矿粉过筛制成一定的大小后，与无菌的溶液介质充分混合制成矿浆；然后将制成的矿浆中接入中度嗜热菌群于摇瓶中进行生物浸出，经生物氧化反应后，将矿浆进行离心固液分离，收集不同层胞外聚合物。经实验测定可得，本发明提供的技术方案，提取得到的胞外聚合物可用于试验研究，有利于进一步深入理解。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明将中度嗜热菌群接入制好的细粒铅锌硫化矿浆中，菌群可从硫化矿中的Fe

2.本发明通过特定的离心方法简洁，易于操作，方便快捷，分离提取不同层的胞外聚合物，有利于深入研究生物浸出的作用机制。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

一种中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法，具体步骤如下：

1.将过200目筛后的5g细粒铅锌硫化矿与100mL无菌的9K基础培养液充分混合后，通过50vol％硫酸调整pH到1.8。接入包含等比例的铁钩端螺旋菌和喜温嗜酸硫杆菌的中度嗜热菌群10

2.在步骤1所得滤渣中添加35mL 70℃的0.05％氯化钠溶液后，旋涡振荡2min后离心分离；离心力4000g，固液分离时间10min，得到滤渣和上清液，其上清液为松散型胞外聚合物。

3.在步骤2所得滤渣中加入35mL 0.05％氯化钠溶液后，60℃下加热30min后离心分离；紧离心力4000g，固液分离时间15min，获得的上清液为紧密型胞外聚合物。

经检验本实施例中提取矿物浸出过程中的不同类型的胞外聚合物。所使用的铁钩端螺旋菌以及喜温嗜酸硫杆菌的中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿的过程中第4天，溶解型、松散型、紧密型胞外聚合物经总有机碳分析仪测定含量分别为9.41mg/L，4.75mg/L和3.02mg/L。第16天，提取所得含量分别为23.37mg/L，4.37mg/L和2.78mg/L。

实施例2

一种中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿过程中胞外聚合物的提取方法，具体步骤如下：

1.将过200目筛后的5g细粒铅锌硫化矿与100mL无菌的9K基础培养液充分混合后，通过50vol％硫酸调整pH到1.8。接入包含等比例的铁钩端螺旋菌、喜温嗜酸硫杆菌和行善硫化菌的中度嗜热菌群10

2.在步骤1所得滤渣中添加35mL 70℃的0.05％氯化钠溶液后，旋涡振荡2min后离心分离；离心力4000g，固液分离时间10min，得到滤渣和上清液，其上清液为松散型胞外聚合物。

3.在步骤2所得滤渣中加入35mL 0.05％氯化钠溶液后，60℃下加热30min后离心分离；紧离心力4000g，固液分离时间15min，获得的上清液为紧密型胞外聚合物。

经检验本实施例中提取矿物浸出过程中的不同类型的胞外聚合物，所使用的铁钩端螺旋菌以及喜温嗜酸硫杆菌的中度嗜热菌群浸出细粒铅锌硫化矿的过程中第4天，溶解型、松散型、紧密型胞外聚合物经总有机碳分析仪测定含量分别为9.28mg/L，3.79mg/L和3.09mg/L。第16天，提取所得含量分别为26.78mg/L，5.97mg/L和3.27mg/L。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。