基于胶质芽孢杆菌和黑曲霉的赤泥脱硅-淋滤系统构建及机理研究

基本信息
批准号:51804155
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:李辉
学科分类:
依托单位:洛阳理工学院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:曲洋,田文杰,石犇
关键词:
胶质芽孢杆菌生物脱硅赤泥生物淋滤黑曲霉
结项摘要

The valuable metals in red mud can be recovered by bioleaching process. The erosion and destruction of lattice in silicate minerals is the critical factor determining the bioleaching efficiency. Theoretically, biodesilicication can be used to corrode the silicate minerals and promote the leaching performance of valuable metals from red mud. However, few studies were involved in biodesilicication of red mud so far. In this project, biodesilicication process and bioleaching process will be combined to extract metals from red mud. The red mud from Bayer and sintering process will be used as the leaching materials, Bacillus mucilaginosus and Aspergillus niger will be used as the leaching strains, and biodesilicication process, bioleaching process and combined biodesilicication-bioleaching process will be used respectively as the study system in our research. The influence factors in the biodesilicication and bioleaching process will be analyzed and optimized, the thermodynamics and kinetics of leaching process will be investigated, the mechanism of interaction between bacterium, fungus and red mud will be studied, and the objective law of metals leaching, minerals erosion, and microbial metabolism in biodesilicication and bioleaching will be explored. This study can provide data and theories to support the creation of biodesilicication-bioleaching system. Furthermore, a new biological method will be provided for efficiently leaching valuable metals from red mud, and some academic knowledge will be obtained for understanding the interaction between bacteria, fungi and minerals in biohydrometallurgy.

生物淋滤技术可用于浸提赤泥中的有价金属元素,但赤泥中的含硅矿物难以被淋滤菌溶蚀,这限制了硅氧晶格中有价金属的溶出。胶质芽孢杆菌的生物脱硅效应能有效溶蚀赤泥中的含硅矿物,但目前鲜有此方面的研究。本项目拟将生物脱硅与生物淋滤两个过程结合,构建赤泥的脱硅-淋滤混合系统,以期提升赤泥的生物淋滤效率。本项目以拜耳法和烧结法赤泥为淋滤材料,以胶质芽孢杆菌和黑曲霉为脱硅、淋滤菌种,以生物脱硅、生物淋滤和生物脱硅-淋滤混合系统为研究对象,通过测定金属浸出、矿物溶蚀、菌体代谢等指标,研究影响生物脱硅和淋滤的条件因子及其优化区间,分析金属元素浸出的热力学和动力学原理,探讨细菌、真菌和赤泥相互作用过程与机制,最终为构建生物脱硅-淋滤混合系统提供理论支持。该项目能为赤泥中有价金属元素的高效淋滤提供新的思路,亦可深化对生物湿法冶金过程中异养型细菌、真菌、矿物之间相互作用的认知,兼具一定的现实意义和理论研究价值。

项目摘要

赤泥中的含硅矿物难以在生物淋滤过程中被淋滤菌种溶蚀,而硅酸盐细菌的生物脱硅效应能有效溶蚀赤泥中的含硅矿物。本项目以Bacillus mucilaginosus和Aspergillus niger为脱硅、淋滤菌种,将生物脱硅与生物淋滤两个过程有机结合,构建赤泥的生物脱硅-淋滤耦合系统,从而提升赤泥的生物淋滤效率。生物脱硅-淋滤耦合系统在最优条件下Bacillus mucilaginosus的最大生物量为4.58 log(copies/ng DNA),最大生长速率为1.44 log(copies/ng DNA)/d,生长延滞时间为4.69 d;Aspergillus niger的最大生物量为6.50 log(copies/ng DNA),最大生长速率为1.33 log(copies/ng DNA)/d,生长延滞时间为1.60 d。耦合系统中多糖最大产量为5.53 g/L,最大产生速率为3.25 mg/(L·d),多糖代谢的延滞时间为5.31 d。耦合系统中草酸、柠檬酸、葡糖酸、乳酸、酒石酸、苹果酸的最大产量分别2450.70、1482.06、1670.61、96.14、189.45、188.36 mg/L。Bacillus mucilaginosus和Aspergillus niger共同控制的生物脱硅-淋滤耦合系统偏向于液膜扩散控制,Si浸出的反应常数为0.0697,Al浸出的反应常数为0.0763。耦合系统与生物脱硅系统相比Si浸出率提升34.2%,与生物淋滤系统相比有价金属元素Al、Ti、Fe、V、Ga、Ge、La浸出率分别提升52.8%、56.8%、155.6%、71.5%、27.3%、23.4%、51.1%。Bacillus mucilaginosus杆状细胞、Aspergillus niger菌丝以及菌体分泌的多糖等黏性代谢产物通过吸附、链接、贯穿、缠绕、包裹和封装作用将赤泥颗粒聚集于一体,形成细菌-真菌-赤泥聚合体微环境,在微环境中生物脱硅与生物淋滤效应互相强化。在生物脱硅、生物淋滤和生物脱硅-淋滤耦合系统内发生了生物风化与生物成矿现象,铝硅酸盐矿物正长石部分转变为歪长石,碳酸盐矿物方解石和碳酸盐-铝硅酸盐矿物钙霞石易被生物溶蚀破坏,释钙后成为水钙铝榴石的主要钙质来源使其含量显著升高。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021
5

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019

李辉的其他基金

批准号:91131002
批准年份:2011
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51109046
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501379
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605135
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201429
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11801176
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51806126
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71171179
批准年份:2011
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:81102621
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10975136
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:61202179
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11304372
批准年份:2013
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71571167
批准年份:2015
资助金额:49.30
项目类别:面上项目
批准号:51672207
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:21773081
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:11405115
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61471335
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21407046
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40374031
批准年份:2003
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:30000031
批准年份:2000
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50571093
批准年份:2005
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:41877377
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:10747155
批准年份:2007
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21003058
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600433
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671297
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21566020
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31772586
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:30300190
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070664
批准年份:2010
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11674383
批准年份:2016
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31800209
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100208
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61873039
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:20973113
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31402080
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11505125
批准年份:2015
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270950
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81271043
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51377184
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:30700984
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571364
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:41704127
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60203027
批准年份:2002
资助金额:6.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21706126
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271007
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:31100820
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51472239
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:51271100
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:60303034
批准年份:2003
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10973023
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:61602077
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20603023
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21603172
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61175063
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:30430510
批准年份:2004
资助金额:130.00
项目类别:重点项目
批准号:81460244
批准年份:2014
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81071910
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:21801100
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51207164
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700797
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11205131
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508410
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61171155
批准年份:2011
资助金额:51.00
项目类别:面上项目
批准号:61672408
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51675354
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:70801055
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402000
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41273109
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:21273149
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81573943
批准年份:2015
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:31100262
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071098
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:31371211
批准年份:2013
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:41074055
批准年份:2010
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:50805002
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700553
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902265
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61475185
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:31771323
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11573044
批准年份:2015
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:61503029
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21908169
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61702295
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50971081
批准年份:2009
资助金额:41.00
项目类别:面上项目
批准号:81872116
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:61901383
批准年份:2019
资助金额:26.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41003031
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601419
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172465
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81800002
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51671114
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81601913
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81674037
批准年份:2016
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:21804121
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502332
批准年份:2015
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51103061
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21865011
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21077042
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:50607022
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51402023
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51209172
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21273094
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11704124
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372803
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30070552
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:61573279
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11104003
批准年份:2011
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

胶质芽孢杆菌促进蒙脱石分解作用机制研究

批准号:41202030
批准年份:2012
负责人:朱云
学科分类:D0203
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

赤泥催化SCR脱硝反应机理及其优化改性机制研究

批准号:51576117
批准年份:2015
负责人:路春美
学科分类:E0604
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

赤泥脱碱及其高效综合利用基础研究

批准号:51172155
批准年份:2011
负责人:杨久俊
学科分类:E0202
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

赤泥铝硅深度分离协同种分母液高效循环基础

批准号:51674233
批准年份:2016
负责人:曹绍涛
学科分类:E0415
资助金额:60.00
项目类别:面上项目