CN104130963B - 一株嗜酸铁氧化菌及其在铜矿浸出中的用途 - Google Patents

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Abstract

一株嗜酸铁氧化菌及其在铜矿浸出中的用途，它涉及一株嗜酸铁氧化菌及其在细菌浸出中的用途。嗜酸铁氧化菌为嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP‑1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2014196。嗜酸铁氧化菌在铜矿浸出中的用途。本发明嗜酸铁氧化菌对铜离子具有极强的耐受性。可用于环境保护和细菌浸出技术。

Description

一株嗜酸铁氧化菌及其在铜矿浸出中的用途
技术领域
本发明涉及一株嗜酸铁氧化菌及其在细菌浸出中的用途。
背景技术
细菌浸出(又称细菌选矿)技术常用于中低品位金属矿石的金属提取与回收。与传统冶炼技术相比具有成本低，环境污染小的优点。目前细菌浸出技术已在世界各地的矿业领域中得到飞速发展，并且已在美国、智利等国家得到大规模的应用。菌种在浸出过程中发挥着重要作用，浸出过程中大都使用的是一些化能自养菌，如：Acidithiobacillus ferrooxidans(A.ferrooxidans；氧化亚铁硫杆菌)，Ferrobacillus ferrooxidans(F.ferrooxidans；氧化铁铁杆菌)，Leptospirillum ferrooxidans(L.ferrooxidans；氧化亚铁钩端螺旋菌)，Leptospirillumferriphilum(L.ferriphilum；嗜铁钩端螺旋菌)等，这些浸矿微生物能把二价铁氧化成高价铁，从而把矿石中的金属转化成离子状态，最终提取、回收。但是，目前应用的浸矿微生物在浸矿过程中都会受到溶液中有害离子的影响，有害离子的浓度越高对化能自养菌的毒害作用越大。已知的浸矿微生物对铜离子的极限耐受浓度最大值仅为10g/L，使得细菌浸出技术在铜矿浸出领域受到严重制约。
发明内容
本发明是为了克服现有细菌浸出技术中使用的浸矿微生物对铜离子的极限耐受浓度值低，细菌浸出技术在铜矿浸出领域受到严重制约的问题，而提供的一株嗜酸铁氧化菌及其在铜矿浸出中的用途。
本发明嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2014196。
上述嗜酸铁氧化菌在铜矿浸出中的用途。将嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)加入由含Fe2+的铜矿浆制成的浸出液中，浸出液温度为30～40℃，浸出液初始pH值为1.5～3.0，浸出过程为20～30天。
本发明嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)革兰氏染色为阴性，显微镜下观察菌体小、呈螺旋状、端生鞭毛、能移动，菌体大小为(0.25～0.3)μm×(l.0～3.0)μm。本发明嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)是典型嗜酸性化能自养菌，通过氧化Fe2+获得能量生长，产物为Fe3+；利用CO2为碳源；最适生长温度为35℃；最适生长pH值为1.8～2.5。
本发明嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)具有极强的耐铜特性，能在Cu2+浓度为30g/L的环境中正常生长、繁殖。
根据本发明嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)的耐铜特性，Leptospirillum sp.strain YQP-1可在环境保护及含铜矿物的浸出等领域广泛应用。
本发明嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)在铜矿浸出过程中利用CO2为碳源，将铜矿浆中的Fe2+氧化为Fe3+，Fe转化成离子状态，从而可进一步提取回收。
本发明的嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum sp.strain YQP-1)可以在环境保护中得到广泛应用，例如：通过氧化亚铁离子获得的三价铁离子氧化硫化氢废气，从而实现硫化氢废气处理。
Leptospirillum sp.strain YQP-1为嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌，属于钩端螺旋菌属(Leptospirillum)；保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏地址是武汉大学，保藏日期为2014年5月12日，保藏号为CCTCC NO：M 2014196。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strainYQP-1)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2014196。
本实施方式嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)分离自五大连池火山区pH范围为3.0～6.0的堰塞湖水样中。
本实施方式嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1菌接种于6K培养基中培养，6K培养基由溶液A和溶液B两部分组成。溶液A每700mL由3.0g的(NH4)2SO4、0.1g的KCl、0.5g的K2HPO4、0.5g的MgSO4.7H2O、0.01g的Ca(NO3)2和余量的蒸馏水组成，然后用稀H2SO4调pH值至2.0～2.5，于121℃高压灭菌15min。溶液B每300mL由30g的FeSO4·7H2O余量蒸馏水组成，然后用稀H2SO4调pH值至2.0～2.5，再经0.22μm滤膜过滤除菌制得。使用时将700mL溶液A与300mL溶液B混合即得到6K培养基。
按10％(v/v)的接种量将本实施方式嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillumsp.strain YQP-1)接种于6K培养基中，在温度为30℃，转速为120 r/min的条件下培养。Leptospirillum sp.strain YQP-1在0～20h内生长缓慢，处于延滞期；在20～32h菌株生长明显，开始进入对数生长期，菌体数量迅速增加；在32 h后菌体数量不在增加，菌体生长进入稳定期。
按10％(v/v)的接种量将本实施方式嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillumsp.strain YQP-1)接种于6K培养基中，在转速为120 r/min的不同温度条件下进行培养。实验发现Leptospirillum sp.strain YQP-1的合适生长温度为30～40℃，35℃为最适合生长温度。环境温度低于30℃时，Leptospirillum sp.strain YQP-1的生长受到明显抑制；而温度高于40℃时，Leptospirillum sp.strain YQP-1菌体生长也受到抑制。
实验发现当环境pH值低于1.5时，Leptospirillum sp.strain YQP-1菌株生长几乎停滞；当环境pH值高于3.0时，Leptospirillum sp.strain YQP-1菌株生长也受到抑制。
具体实施方式二：本实施方式嗜酸铁氧化菌在铜矿浸出中的用途。将嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)加入由含Fe2+的铜矿浆制成的浸出液中，浸出液温度为30～40℃，浸出液初始pH值为1.5～3.0，浸出过程为20～30天。
本实施方式适用于铜离子浓度低于35 g/L的浸出液。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：浸出液温度为35℃，浸出液初始pH值为1.8～2.5。其它步骤及参数与实施方式二相同。
实施例1
按10％(v/v)的接种量将嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strainYQP-1)接种于6K培养基中(接种后溶液中菌株浓度为1.0×106 cfu/mL)，并向6K培养基中分别加入硫酸铜溶液，在温度为35℃，转速为120 r/min，pH值为2.0的条件下培养100h。
加入硫酸铜溶液后培养基中铜离子浓度分别为1 g/L、5 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L、35 g/L、40 g/L和45 g/L。
在铜离子浓度1～30 g/L的环境中嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1(Leptospirillum sp.strain YQP-1)都能正常的生长和繁殖，当铜离子浓度达到35g/L时Leptospirillum sp.strainYQP-1的生长受到明显抑制。
实施例2
选A.ferrooxidans BY-3和A.ferrooxidans ATCC19859作为参比菌株，其培养基为9K培养基(9K培养基是在6K培养基的基础上加入FeSO4·7H2O，使培养基中FeSO4·7H2O的含量达到44.3g/L)，前者最适pH为1.75，最适温度为30℃，后者前者最适pH为2.0，最适温度为30℃；Leptospirillum sp.strain YQP-1采用6K培养基，各培养基中加有一定浓度的硫酸铜，3株菌接种后，各菌株浓度基本一致，为1.0×106 cfu/mL。3株菌在各自的最适生长温度及最适生长pH条件下培养。
培养基中铜浓度为30 g/L，三种菌株的实验结果如表1所示。
表1
培养基中铜浓度为10 g/L，三种菌株的实验结果如表2所示。
表2
实验说明Leptospirillum sp.strain YQP-1具有极强的耐铜性，对Fe2+具有高氧化率，而且氧化效率更高。
实施例3
取甘肃白银铜矿制成含Fe2+10 g/L的铜矿浆(铜离子浓度低于10g/L)，取上述铜矿浆40ml与140 ml的培养基混合，调节pH为2.5，然后再加入20ml处于生长对数期的Leptospirillum sp.strain YQP-1菌液(含1×107 cfu/mL Leptospirillum sp.strain YQP-1的6K培养基)、A.ferrooxidans BY-3菌液(含1×107 cfu/mL A.ferrooxidans BY-3的9K培养基)和A.ferrooxidans ATCC19859菌液(含1×107 cfu/mL A.ferrooxidans ATCC19859的9K培养基)，置于35℃，转速为120 r/min条件下振荡浸出，培养时间为30天，每天测量溶液中Fe2+和Cu2+浓度，以计算Fe2+氧化率和铜浸出率。
Fe2+浓度采用重铬酸钾滴定法测定，Fe2+氧化率＝[(培养液初始Fe2+浓度-培养一段时间后培养液Fe2+浓度)÷培养液初始Fe2+浓度]×100％。
Cu2+浓度采用原子吸收分光光度计(TAS-986，北京普析通用公司)测定，铜浸出率＝(浸出后体系铜含量÷铜矿浆中铜含量)×100％。
实验作三组平行，取平均值，实验结果如表3所示。
表3
实施例4
取A.ferrooxidans BY-3、A.ferrooxidans ATCC19859和Leptospirillum sp.strain YQP-1处于生长对数期的菌液各30 ml，菌株浓度均为1×107 cfu/mL，然后加入各自的培养基170ml，置于35℃，转速为120 r/min条件下振荡培养1天，之后加入甘肃白银硫化铜矿，使体系矿浆浓度分别为5％、10％和15％，再调节pH值至1.8，在温度为35℃，转速为120 r/min条件下振荡浸出，培养时间为30天，每天测量溶液中Cu2+浓度，以计算铜浸出率。实验结果如表4所示。
表4

Claims (4)

1.一株嗜酸铁氧化菌，其特征在于所述菌株为嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumsp.)YQP-1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2014196。
2.如权利要求1所述的嗜酸铁氧化菌在铜矿浸出中的用途。
3.根据权利要求2所述的嗜酸铁氧化菌在铜矿浸出中的用途，其特征在于将嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌YQP-1加入由含Fe2+的铜矿浆制成的浸出液中，浸出液温度为30～40℃，浸出液初始pH值为1.5～3.0，浸出过程为20～30天。
4.根据权利要求3所述的嗜酸铁氧化菌在铜矿浸出中的用途，其特征在于浸出液温度为35℃，浸出液初始pH值为1.8～2.5。
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