宏粒子強化黑曲霉浸鈾研究
發(fā)布時間：2021-08-04 07:39
真菌浸礦被認為是一種成本低、環(huán)境友好的新型生物浸礦方法。它是利用真菌代謝產(chǎn)生的有機酸溶解礦物中的金屬,但由于有機酸的酸性較弱,導致浸出率相對較低,因此需要采取強化措施提高浸出效果。為此,本文提出了一種宏粒子強化真菌浸礦方法,并以玻璃珠和陶瓷顆粒為宏粒子,開展了宏粒子強化黑曲霉浸出碳硅泥巖型鈾礦石研究,取得的研究成果如下:（1）開展了宏粒子強化黑曲霉一步法浸鈾實驗,分別研究了玻璃珠和陶瓷顆粒對黑曲霉浸鈾的強化效果,驗證了宏粒子強化黑曲霉浸鈾的可行性。結(jié)果表明,適宜的宏粒子粒徑、加入量以及搖床轉(zhuǎn)速能強化鈾的浸出。在礦漿濃度為2%、搖床轉(zhuǎn)速為150 rpm的條件下,加入1mm、50 g/L的陶瓷顆粒,鈾浸出率為71.11%,比對照組提高了6.19%;加入1mm、20 g/L的玻璃珠,鈾浸出率為76.04%,比對照組提高了11.12%。（2）開展了宏粒子強化黑曲霉兩步法浸鈾實驗,研究了玻璃珠粒徑、加入量和搖床轉(zhuǎn)速對黑曲霉干重和形態(tài)特征以及鈾浸出率的影響。結(jié)果表明,隨著搖床轉(zhuǎn)速和宏粒子粒徑的增加,黑曲霉干重減小;當搖床轉(zhuǎn)速為150 rpm和180 rpm時,加入玻璃珠黑曲霉菌絲包裹鈾礦石形成生物...
【文章來源】：南華大學湖南省
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
細菌浸出硫化礦過程機理圖[14]
第1章緒論9固體中的釋放。大量學者也對真菌代謝產(chǎn)生的有機酸與礦物反應(yīng)的生成物進行了研究。KiwonC[52]用離子交換色譜和紫外可見分光光度法研究了鈾與不同濃度草酸和乙酸形成的絡(luò)合物，發(fā)現(xiàn)鈾酰和釩酰離子在草酸濃度為0.005～0.05M的范圍內(nèi)，分別以UO2(H2C2O4)22+和UO2HC2O4+的形式形成絡(luò)合物。而曾凱[53]在水相中多種有機酸-鈾酰絡(luò)合形態(tài)研究中，采用電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜快速定性分析鈾絡(luò)合物的方法對水環(huán)境中常見的有機酸與鈾的結(jié)合形態(tài)進行了研究和分析，得到了十七種檸檬酸鈾酰（表1.1）、二十一種蘋果酸鈾酰（表1.2）、八種草酸鈾酰（表1.3）。圖1.2黑曲霉中草酸、蘋果酸、葡萄糖酸和檸檬酸的代謝途徑[48]Fig.1.2Metabolicpathwaysofoxalicacid,malicacid,gluconicacidandcitricacidinAspergillusniger[48]
南華大學碩士學位論文12勢形態(tài)的培養(yǎng)物中，菌絲球內(nèi)部的營養(yǎng)或氧氣限制可能會對這些真菌的生長和代謝能力產(chǎn)生不利影響。因此，即使當溶液中保持高濃度的溶解氧時，當菌絲球長到臨界直徑以上時，其內(nèi)部的氧濃度也可能受到限制。圖1.3純培養(yǎng)的黑曲霉形態(tài)(a:散菌絲;b:菌絲球)Fig.1.3MorphologyofA.nigerinpureculture(a:scatteredhyphae;b:hyphaball)而絲狀真菌的形態(tài)受接種量、培養(yǎng)基組份、pH值、攪拌速度等環(huán)境條件影響，因而在絲狀真菌發(fā)酵工程中通常采用調(diào)節(jié)這些環(huán)境條件因素控制絲狀真菌的形態(tài)特征，以提高目標代謝產(chǎn)物產(chǎn)率。但由于影響絲狀真菌形態(tài)的因素眾多，且各因素之間互相關(guān)聯(lián)，因而傳統(tǒng)的方法難以實現(xiàn)對絲狀真菌形態(tài)的精確調(diào)控。近年來，微粒子增強培養(yǎng)（microparticleenhancecultivation，MPEC）方法為絲狀真菌形態(tài)的調(diào)控開辟了新的途徑。MPEC方法是通過在培養(yǎng)基中添加微米級的Al2O3、TiSiO4、talc等不溶性惰性微粒子實現(xiàn)對絲狀真菌形態(tài)的控制[63]。Bjoern‐Arne[64]培養(yǎng)真菌Caldariomycesfumago產(chǎn)生氯過氧化物酶（CPO）的過程中，通過添加不同濃度粒徑<42μm的Al2O3和talc微粒子導致Caldariomycesfumago分散為單個菌絲，其中talc使CPO的最大單位生產(chǎn)率提高了5倍左右，其活性超過1000U/mL。Driouch等[65]通過控制14μmAl2O3和6μmtalc微粒子濃度調(diào)控黑曲霉的形態(tài)為不同粒徑大小的菌絲球以及散菌絲，使呋喃果糖苷酶（Fructofuranosidase）活性高達2800U/mL，比目前報道的任何其他方法都高出10倍以上。研究表明，通過調(diào)控微粒子的粒徑和濃度可對絲狀真菌進行精確的形態(tài)學設(shè)計[66-68]。研究發(fā)現(xiàn)，微粒子的加入能讓微粒子包裹在菌絲球內(nèi)部，形成了一種核-殼結(jié)構(gòu)菌絲球，這樣使得生物活性區(qū)僅位于這個核-殼結(jié)構(gòu)的表面
本文編號：3321300
【文章來源】：南華大學湖南省
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
細菌浸出硫化礦過程機理圖[14]
第1章緒論9固體中的釋放。大量學者也對真菌代謝產(chǎn)生的有機酸與礦物反應(yīng)的生成物進行了研究。KiwonC[52]用離子交換色譜和紫外可見分光光度法研究了鈾與不同濃度草酸和乙酸形成的絡(luò)合物，發(fā)現(xiàn)鈾酰和釩酰離子在草酸濃度為0.005～0.05M的范圍內(nèi)，分別以UO2(H2C2O4)22+和UO2HC2O4+的形式形成絡(luò)合物。而曾凱[53]在水相中多種有機酸-鈾酰絡(luò)合形態(tài)研究中，采用電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜快速定性分析鈾絡(luò)合物的方法對水環(huán)境中常見的有機酸與鈾的結(jié)合形態(tài)進行了研究和分析，得到了十七種檸檬酸鈾酰（表1.1）、二十一種蘋果酸鈾酰（表1.2）、八種草酸鈾酰（表1.3）。圖1.2黑曲霉中草酸、蘋果酸、葡萄糖酸和檸檬酸的代謝途徑[48]Fig.1.2Metabolicpathwaysofoxalicacid,malicacid,gluconicacidandcitricacidinAspergillusniger[48]
南華大學碩士學位論文12勢形態(tài)的培養(yǎng)物中，菌絲球內(nèi)部的營養(yǎng)或氧氣限制可能會對這些真菌的生長和代謝能力產(chǎn)生不利影響。因此，即使當溶液中保持高濃度的溶解氧時，當菌絲球長到臨界直徑以上時，其內(nèi)部的氧濃度也可能受到限制。圖1.3純培養(yǎng)的黑曲霉形態(tài)(a:散菌絲;b:菌絲球)Fig.1.3MorphologyofA.nigerinpureculture(a:scatteredhyphae;b:hyphaball)而絲狀真菌的形態(tài)受接種量、培養(yǎng)基組份、pH值、攪拌速度等環(huán)境條件影響，因而在絲狀真菌發(fā)酵工程中通常采用調(diào)節(jié)這些環(huán)境條件因素控制絲狀真菌的形態(tài)特征，以提高目標代謝產(chǎn)物產(chǎn)率。但由于影響絲狀真菌形態(tài)的因素眾多，且各因素之間互相關(guān)聯(lián)，因而傳統(tǒng)的方法難以實現(xiàn)對絲狀真菌形態(tài)的精確調(diào)控。近年來，微粒子增強培養(yǎng)（microparticleenhancecultivation，MPEC）方法為絲狀真菌形態(tài)的調(diào)控開辟了新的途徑。MPEC方法是通過在培養(yǎng)基中添加微米級的Al2O3、TiSiO4、talc等不溶性惰性微粒子實現(xiàn)對絲狀真菌形態(tài)的控制[63]。Bjoern‐Arne[64]培養(yǎng)真菌Caldariomycesfumago產(chǎn)生氯過氧化物酶（CPO）的過程中，通過添加不同濃度粒徑<42μm的Al2O3和talc微粒子導致Caldariomycesfumago分散為單個菌絲，其中talc使CPO的最大單位生產(chǎn)率提高了5倍左右，其活性超過1000U/mL。Driouch等[65]通過控制14μmAl2O3和6μmtalc微粒子濃度調(diào)控黑曲霉的形態(tài)為不同粒徑大小的菌絲球以及散菌絲，使呋喃果糖苷酶（Fructofuranosidase）活性高達2800U/mL，比目前報道的任何其他方法都高出10倍以上。研究表明，通過調(diào)控微粒子的粒徑和濃度可對絲狀真菌進行精確的形態(tài)學設(shè)計[66-68]。研究發(fā)現(xiàn)，微粒子的加入能讓微粒子包裹在菌絲球內(nèi)部，形成了一種核-殼結(jié)構(gòu)菌絲球，這樣使得生物活性區(qū)僅位于這個核-殼結(jié)構(gòu)的表面
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