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镁离子对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响 被引量:15
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作者 刘奋武 高诗颖 +3 位作者 王敏 卜玉山 崔春红 周立祥 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期713-719,共7页
通过摇瓶实验,在Mg^2+分别为48,4.8mg/L,其他元素组成与9K液体培养基一致的体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物.考察了Mg^2+含量对生物合成次生铁矿物体系pH值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉... 通过摇瓶实验,在Mg^2+分别为48,4.8mg/L,其他元素组成与9K液体培养基一致的体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物.考察了Mg^2+含量对生物合成次生铁矿物体系pH值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相及矿物晶体尺寸的影响.结果表明,经过48h培养,Mg^2+浓度为48,4.8mg/L生物成矿体系pH值分别从原来的2.50降低至2.30,2.19,ORP分别从初始259mV增加至269mV,276mV.两体系Fe2+氧化率培养至第48h均达到100%,然而两体系总Fe沉淀率及矿物形态及却不尽相同.Mg^2+浓度为48mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率为23.7%,次生矿物紧密粘附于三角瓶底部.而Mg^2+浓度为4.8mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率达到32.2%,次生矿物却均匀分散于溶液中.两体系合成次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物,Mg^2+含量4.8mg/L 体系合成黄铁矾单个晶体长度(-1.60μm)约为Mg^2+含量48mg/L体系的1.2倍. 展开更多
关键词 镁离子 氧化亚铁硫杆菌 次生铁矿物 矿相 晶体尺寸
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Ca(2+)对酸性硫酸盐环境中次生铁矿物合成的影响 被引量:13
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作者 刘奋武 高诗颖 +2 位作者 崔春红 梁剑茹 周立祥 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1142-1148,共7页
通过摇瓶培养试验,在富铁酸性硫酸盐环境中,探析0、50、100、200或400mg/L Ca2+加入对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)生物合成次生铁矿物过程的影响.分析了体系p H值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率以及次生... 通过摇瓶培养试验,在富铁酸性硫酸盐环境中,探析0、50、100、200或400mg/L Ca2+加入对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)生物合成次生铁矿物过程的影响.分析了体系p H值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率以及次生铁矿物矿相等相关指标的变化情况.结果表明,0~24h培养过程中,各体系p H值、ORP、Fe2+氧化率及总Fe沉淀率变化幅度基本一致.24~108h培养过程中,体系中Ca2+加入量越大,Fe2+氧化越迅速,相应总Fe沉淀率相对较高.400mg/L Ca2+的加入使得体系Fe2+在72h氧化完全,总Fe沉淀率在108h达到39.1%.0、50、100或200mg/L Ca2+加入的体系在24~84h培养过程中,体系Fe2+氧化速率随着Ca2+加入量逐渐增加而依次升高,并在84h Fe2+氧化完全,且在108h,相应体系总Fe沉淀率分别为27.0%、29.7%、33.9%或36.9%.不同体系所得次生铁矿物均为施氏矿物与黄铁矾的混合物.本研究结果对明晰富铁酸性硫酸盐环境钙离子调控生物成因次生铁矿物合成的影响机理有一定指导意义。 展开更多
关键词 钙离子 氧化亚铁硫杆菌 次生铁矿物 铁沉淀率 矿相
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酸性硫酸盐环境中菌密度对生物成因次生铁矿物形成的影响 被引量:10
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作者 刘奋武 王敏 +3 位作者 卜玉山 崔春红 梁剑茹 周立祥 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期3025-3031,共7页
嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)促进次生铁矿物形成的现象在酸性煤矿废水(ACMD)的治理领域具有重要意义.本研究探索了A. ferrooxidans接种密度在酸性硫酸盐环境(9K培养基)中对Fe2+氧化率、总Fe沉淀率及矿物产生量的影响,... 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)促进次生铁矿物形成的现象在酸性煤矿废水(ACMD)的治理领域具有重要意义.本研究探索了A. ferrooxidans接种密度在酸性硫酸盐环境(9K培养基)中对Fe2+氧化率、总Fe沉淀率及矿物产生量的影响,同时考察了矿物合成体系矿相的变化情况.结果表明,当体系A. ferrooxidans接种密度为0.27106~5.40107 cellsmL-1时,溶液中Fe2+需60~12 h氧化完全.培养至60 h,上述体系总Fe沉淀率分别达到10.7%~35.9%.不同接种体系Fe2+同时氧化完全时,沉淀单位质量Fe而转化的次生铁矿物量随着接种密度的增加而增大.例如,A. ferrooxidans接种密度分别为1.35106、2.70106、8.10106和1.62107 cellsmL-1的处理在Fe2+同时完全氧化时刻,Fe沉淀率分别为17.6%、20.0%、24.1% 和26.5%,且沉淀1 g Fe转化的次生铁矿物量分别为2.04、2.10、2.17与2.27 g.结晶度较差的施氏矿物是次生铁矿物合成初期产生的唯一矿相,Fe2+完全氧化时,矿物相为施氏矿物与结晶度好的黄铁矾矿物的混合物. 展开更多
关键词 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌 接种密度 铁沉淀率 次生铁矿物 矿相
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酸性矿山废水环境中重金属的污染特征和机制 被引量:5
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作者 高坤 张博伟 刘崇炫 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期78-84,共7页
酸性矿山废水(AMD)是矿区中常见的环境污染问题。论文以石人嶂矿区为研究对象,分析了AMD水体的污染特征、沉积物中重金属的形态及其释放风险,研究结果表明,该矿区AMD中存在以As、Zn、Cu和Fe为主的多金属复合污染。沉积物中的次生铁矿物... 酸性矿山废水(AMD)是矿区中常见的环境污染问题。论文以石人嶂矿区为研究对象,分析了AMD水体的污染特征、沉积物中重金属的形态及其释放风险,研究结果表明,该矿区AMD中存在以As、Zn、Cu和Fe为主的多金属复合污染。沉积物中的次生铁矿物能够固定水体中的重金属,且其固定As的能力强于Zn、Cu和Cd。在pH<3时,次生铁矿物为黄钾铁矾、砷铁石等结晶度强的铁矿物,沉积物中的重金属主要呈晶型铁结合态和残渣态,重金属的稳定性强;而在pH>3时,次生铁矿物为施氏矿物、四方水铁矿等结晶度差的铁矿物,沉积物中重金属的形态主要为表面吸附态和弱结晶铁结合态,重金属的稳定性相对较低。另外,pH>3的沉积物中含有相对丰度较高的铁还原菌,它们可能会诱导次生铁矿物相转化和重金属迁移。研究结果对厘清AMD环境中重金属的地球化学行为有重要意义。 展开更多
关键词 酸性矿山废水 重金属 次生铁矿物 铁还原菌 地球化学行为
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温度和pH对生物成因羟基硫酸铁矿物的综合影响研究 被引量:9
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作者 宋永伟 王鹤茹 +1 位作者 梁剑茹 周立祥 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3683-3690,共8页
在酸性矿山废水中,氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)氧化Fe^(2+)过程中常常伴随着次生矿物的生成.为研究温度和pH对A.ferrooxidans氧化Fe^(2+)及Fe3+水解成矿的综合影响,考察了初始pH为1.5、2.0、2.5、3.0,温度为8、18、28、38℃时体系中... 在酸性矿山废水中,氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)氧化Fe^(2+)过程中常常伴随着次生矿物的生成.为研究温度和pH对A.ferrooxidans氧化Fe^(2+)及Fe3+水解成矿的综合影响,考察了初始pH为1.5、2.0、2.5、3.0,温度为8、18、28、38℃时体系中Fe^(2+)、总Fe、次生矿物的变化情况.结果表明,在改良9K培养基中,温度和pH均影响Fe^(2+)生物氧化和Fe^(3+)水解成矿.A.ferrooxidans最佳适宜生长环境为温度28℃,pH=2.0~3.0,其它条件均不利于其生长繁殖,导致Fe^(2+)氧化速度明显变慢.起始pH=1.5时,不同温度处理均未发现有矿物生成,pH越高,收集矿物量越多.次生铁矿物XRD图谱表明,反应温度为28℃时,pH=2.0~2.5条件下次生铁矿物主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物,而pH=3.0时则更有利于施氏矿物的形成.该现象对有效调控次生矿物的形成具有潜在意义. 展开更多
关键词 温度 PH 氧化亚铁硫杆菌 次生矿物 黄铁矾 施氏矿物
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培养转速与镁离子对生物合成次生铁矿物的影响研究 被引量:5
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作者 刘奋武 高诗颖 +2 位作者 卜玉山 崔春红 周立祥 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1429-1435,共7页
探析培养转速与镁离子浓度对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响对酸性矿山废水(AMD)治理具有一定的工程指导意义.本研究通过摇瓶实验,研究了Mg2+浓度分别为48与4.8 mg·L-1,其它元素组成与富含Fe与SO2-4的9K液体培养基一致的... 探析培养转速与镁离子浓度对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响对酸性矿山废水(AMD)治理具有一定的工程指导意义.本研究通过摇瓶实验,研究了Mg2+浓度分别为48与4.8 mg·L-1,其它元素组成与富含Fe与SO2-4的9K液体培养基一致的体系在180 r·min-1与100 r·min-1转速条件下氧化亚铁硫杆菌催化合成次生铁矿物过程.考察了不同次生铁矿物合成体系pH、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率及次生铁矿物矿相等相关指标.研究结果表明,在180 r·min-1的培养条件下,Mg2+浓度分别为4.8与48 mg·L-1两体系培养48 h后,pH从原始的2.50分别降低至2.07与2.12,Fe2+均可在48 h内实现完全氧化.Fe2+完全氧化时,Mg2+浓度为4.8 mg·L-1体系总Fe沉淀率为37.4%,合成的次生铁矿物均匀分散于溶液中,而Mg2+浓度为48 mg·L-1体系中,总铁沉淀率仅为31.7%,且70%的矿物牢固粘附于摇瓶底部.培养转速为100 r·min-1时,Mg2+浓度分别为4.8与48 mg·L-1两体系经过72 h培养后,pH均从原始的2.50降低至2.21与2.17.Fe2+需要72 h才能被完全氧化,两体系总Fe沉淀率分别仅为21.3%与23.0%,产生的次生铁矿物几乎全部牢固粘附于摇瓶底部.本研究所有体系产生的次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物的混合物.研究结果可为生物合成次生铁矿物工艺的优化及其在酸性矿山废水治理领域的有效应用提供必要的参数支撑. 展开更多
关键词 转速 镁离子 氧化亚铁硫杆菌 次生铁矿物 矿相
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NaBH_(4)对施氏矿物-黄铁矾生物化学合成的影响及矿物在催化降解甲基橙中的应用 被引量:4
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作者 周佳兴 董燕 +3 位作者 刘奋武 毕文龙 秦俊梅 张健 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1242-1251,共10页
利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌合成施氏矿物,由于大量Fe3+残留于溶液中,致使矿物合成量较低。通过在生物合成施氏矿物的滤液中分3个批次加入NaBH_(4),探究了NaBH_(4)的投加量对施氏矿物生物合成及其向黄铁矾转化的影响。结果表明:在连续分3... 利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌合成施氏矿物,由于大量Fe3+残留于溶液中,致使矿物合成量较低。通过在生物合成施氏矿物的滤液中分3个批次加入NaBH_(4),探究了NaBH_(4)的投加量对施氏矿物生物合成及其向黄铁矾转化的影响。结果表明:在连续分3个批次各加入1.25 g·L^(-1)和1.67 g·L^(-1)NaBH_(4)后,2个处理组的总Fe沉淀率分别达到47.00%和62.67%,次生铁矿物生成量分别为8.92 g·L^(-1)和10.34 g·L^(-1)。生成的矿物分别是施氏矿物(第1批次)、施氏矿物与黄钠铁矾混合物(第2批次)、黄钠铁矾(第3批次),在加入1.25 g·L^(-1)和1.67 g·L^(-1)NaBH_(4)的2个处理组中3个批次合成矿物的比表面积分别为14.17 m^(2)·g^(-1)和20.02 m^(2)·g^(-1)(第1批次)、32.95 m^(2)·g^(-1)和42.74 m^(2)·g^(-1)(第2批次)、0.84 m^(2)·g^(-1)和13.68 m^(2)·g^(-1)(第3批次)。在催化降解甲基橙的实验中,当矿物比表面积为4.94~42.74 m^(2)·g^(-1)时,能够显著提高甲基橙的去除率。以上研究结果可为次生铁矿物合成及其应用提供参考。 展开更多
关键词 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌 次生铁矿物 NaBH_(4) 矿相转化 催化降解
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碳酸盐岩对Fe^(2+)生物氧化及铁矿物合成的影响 被引量:2
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作者 王能 张瑞雪 +4 位作者 吴攀 张世鸿 安丽 张予豪 傅渝然 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3555-3562,共8页
利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f),通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe^(2+)生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明:添加10 g和30 g碳... 利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f),通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe^(2+)生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明:添加10 g和30 g碳酸盐岩不会对体系中pH、氧化还原电位(ORP)和Fe^(2+)生物氧化速率产生明显影响,但总铁(TFe)的去除率可从37%分别提高到55%和62%,矿物生成量也从8.17 g·L^(-1)分别增加到12.03 g·L^(-1)和13.69 g·L^(-1);同时,体系中合成的次生铁矿物相与不加碳酸盐岩时无明显变化,主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物.随着碳酸盐岩添加量增至50、70和90 g时,体系pH快速上升,Fe^(2+)生物氧化速率受到抑制,并产生大量结晶程度较好的硫酸钙,形成的铁矿物主要为纤铁矿或针铁矿.而适量的碳酸盐岩添加可使体系中产生Ca2+和Mg2+,从而影响次生铁矿物的合成.因此,在以碳酸盐岩为反应介质的酸性矿山废水处理工艺设计中,可通过添加A.f菌并控制碳酸盐岩投加量,强化系统中Fe^(2+)生物氧化及次生矿物的合成,从而进一步提高反应系统对TFe的去除效果. 展开更多
关键词 碳酸盐岩 氧化亚铁硫杆菌 氧化速率 次生铁矿物 矿物相
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温度对嗜酸性硫杆菌活性和生物成因次生铁矿物形成的影响 被引量:14
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作者 宋永伟 赵博文 +2 位作者 霍敏波 崔春红 周立祥 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期3264-3271,共8页
通过实验室摇瓶试验研究了温度对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan)氧化亚铁的活性及对生物成因次生铁矿物形成的影响.结果表明,在FeSO4-H2O-A.ferrooxidans休止细胞体系中,低温明显抑制了A.ferrooxidans菌的氧化活... 通过实验室摇瓶试验研究了温度对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan)氧化亚铁的活性及对生物成因次生铁矿物形成的影响.结果表明,在FeSO4-H2O-A.ferrooxidans休止细胞体系中,低温明显抑制了A.ferrooxidans菌的氧化活性.培养5 d后,10℃和28℃体系中Fe2+氧化率分别为11.81%和100%.当温度从10℃(培养7 d)调至28℃后,Fe2+氧化率在1 d内就迅速上升到95.10%.Fe2+最高氧化速率依次为:10℃(培养7 d)+28℃(2.25 h-1)>28℃(1.42 h-1)>10℃(0.81 h-1).次生铁矿物XRD图谱表明,在9K培养基中,10℃条件下较低的Fe3+供应速率更有利于无定型施威特曼石的形成.而在28℃条件下,施威特曼石优先于黄铁矾生成,且随着时间延长黄铁矾结晶度愈来愈高.通过XRD图谱和SEM微形貌特征判断,28℃下生物合成次生铁矿物主要为施威特曼石和黄钾铁矾的混合物. 展开更多
关键词 温度 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌 活性 次生铁矿物
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一价阳离子和水溶性有机质对生物沥浸中次生铁矿物形成的影响 被引量:7
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作者 柏双友 梁剑茹 周立祥 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期118-125,共8页
在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作用下,污泥生物沥浸体系中常会有次生铁矿物形成,这些矿物对污泥脱水和重金属溶出有重要影响。本研究模拟生物沥浸体系,考察了一价阳离子(K+、NH4+、Na+)和污泥DOM(dissolved o... 在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作用下,污泥生物沥浸体系中常会有次生铁矿物形成,这些矿物对污泥脱水和重金属溶出有重要影响。本研究模拟生物沥浸体系,考察了一价阳离子(K+、NH4+、Na+)和污泥DOM(dissolved organic matter)对次生铁矿物形成的影响。结果表明,一价阳离子生成次生黄铁矾类矿物的能力迥异,其中K+的成矾能力最强,120 mmol/L NH4+和80 mmol/L Na+会抑制体系中黄钾铁矾形成。在1.6 mmol/L K+-120 mmol/L NH4+-40 mmol/L Na+和1.6 mmol/L K+-80 mmol/L NH4+-80 mmol/L Na+两个处理所得矿物的结晶度均低于1.6 mmol/L K+-80 mmol/L NH4+-40 mmol/L Na+处理所得矿物的结晶度。另外,在50 mg/L DOM(以DOC计)存在的生物氧化体系,Fe2+最大氧化速率为4.96 h-1,比没有DOM存在时降低48.1%,矿物结晶度也明显低于后者。可见,过高的一价阳离子和DOM含量会影响A.ferrooxidans菌生理生化活性,降低Fe2+氧化速率,继而影响Fe3+供应,使微环境中的黄铁矾形成动力发生改变,最终在一定程度上影响了次生铁矿物的形成。 展开更多
关键词 生物沥浸 一价阳离子 DOM 亚铁氧化速率 次生铁矿物
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