氧化亞鐵硫桿菌在黃鐵礦表面吸附機(jī)制的研究.pdf

1、氧化亞鐵硫桿菌與黃鐵礦表面發(fā)生的吸附作用，破壞了原本穩(wěn)定的固液界面粒子分布格局，深刻地改變并將重新建立新的穩(wěn)定的黃鐵礦一溶液界面的雙電層結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)改變必將影響細(xì)菌在黃鐵礦表面的吸附以及電子在界面間的傳遞與遷移，進(jìn)行微生物在黃鐵礦表面吸附機(jī)制的研究，有助于尋找提高硫化礦微生物浸出反—應(yīng)速度的有效途徑，推動(dòng)生物濕法冶金技術(shù)的發(fā)展。 論文以表面能檢測(cè)(接觸角和Zeta電位)及界面相互作用自由能計(jì)算等為主要手段，從熱力學(xué)角度以及

2、利用擴(kuò)展DINO理論從Lifshitz-van der Waals(LW)引力、Lewis acid-base(AB)酸堿相互作用力和靜電引力或斥力(EL)等微觀力學(xué)方面揭示氧化亞鐵硫桿菌在黃鐵礦表面的吸附機(jī)制；采用單因素和正交試驗(yàn)法研進(jìn)行了純黃鐵礦細(xì)菌浸出研究。 黃鐵礦表面性質(zhì)的測(cè)定結(jié)果表明：微生物浸出過(guò)程中黃鐵礦的表面親水性和表面能是逐漸下降的，氧化亞鐵硫桿菌的表面能明顯高于黃鐵礦的表面能。Zeta，電位測(cè)量結(jié)果顯示，黃鐵礦

3、和氧化亞鐵硫桿菌的ζ電位隨著溶液pH值的升高而逐漸下降，氧化亞鐵硫桿菌的等電點(diǎn)小于pH2.5。 通過(guò)熱力學(xué)方法計(jì)算發(fā)現(xiàn)氧化亞鐵硫桿菌在黃鐵礦表面吸附總自由能的Lifshitz-范德華組分為負(fù)值，表現(xiàn)為吸引力。而吸附總自由能的Lewis酸堿組分為正值，表現(xiàn)為排斥力，導(dǎo)致氧化亞鐵硫桿菌在黃鐵礦表面吸附的總自由能為正，由于熱力學(xué)途徑中沒(méi)有考慮靜電相互作用，所以從熱力學(xué)角度無(wú)法說(shuō)明氧化亞鐵硫桿菌在黃鐵礦表面的吸附。 通過(guò)擴(kuò)展DI

4、NO途徑建立的吸附勢(shì)能曲線表明：黃鐵礦與氧化亞鐵硫桿菌之間的范德華作用力為長(zhǎng)程吸引力，酸堿作用力表現(xiàn)為短程排斥力，靜電作用在酸性條件中表現(xiàn)為吸引力，而在堿性條件中表現(xiàn)為排斥力。酸性條件下，當(dāng)細(xì)菌由無(wú)窮遠(yuǎn)處向黃鐵礦表面靠近時(shí)，在作用距離為40A左右，氧化亞鐵硫桿菌與黃鐵礦表面之間的吸引力達(dá)到最大值，從而使氧化亞鐵硫桿菌吸附在黃鐵礦表面，而堿性條件下，由于氧化亞鐵硫桿菌與黃鐵礦表面之間非常強(qiáng)的靜電排斥力導(dǎo)致氧化亞鐵硫桿菌不能吸附在黃鐵礦表面