專利名稱：一株氧化亞鐵硫桿菌及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢棄物生物處理與資源化領(lǐng)域，具體涉及一株氧化亞鐵硫桿菌及其在回收廢舊線路板中有價(jià)金屬中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
廢棄的印刷線路板主要為印刷線路板(Printed Circuit Boards,PCBs)制造過程中產(chǎn)生的次品、邊角料和廢棄電子產(chǎn)品拆除組裝組件的PCBs基板。其成分復(fù)雜，大約含有30%的塑料、30%的惰性氧化物和40%的金屬。其中不僅含有大量的基本金屬，還含有一定量的貴重金屬。隨著廢舊PCBs的產(chǎn)生量逐年增加，其帶來的土壤、水體和大氣污染越來越嚴(yán)重，所以對(duì)其進(jìn)行資源化處理具有明顯的環(huán)境意義，且具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。目前，發(fā)展比較成熟的廢棄印刷線路板中金屬資源化處理技術(shù)有濕法冶金、火法冶金、機(jī)械分選的方法，另外還有生物浸出技術(shù)。由于生物浸出技術(shù)相對(duì)于前面三種技術(shù)，具有效率高、成本低、流程短、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了很大的推廣。根據(jù)研究，生物浸出中常見的微生物有中溫菌、中等嗜熱菌、極端嗜熱菌。其中中溫菌最適宜的生長(zhǎng)溫度為20°C 35°C，主要有氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵鉤端螺旋菌和氧化硫硫桿菌等；中等嗜熱菌最適宜的生長(zhǎng)溫度40°C 50°C，主要有硫化芽孢桿菌屬等；極端嗜熱菌最適宜的生長(zhǎng)溫度是60V 85°C，主要有硫化葉菌、金屬球菌和硫化小球菌等。目前，在生物浸出特別是廢舊PCBs金屬回收領(lǐng)域內(nèi)的報(bào)道，使用最多的兩種菌種，分別是中溫型的氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌。其中氧化亞鐵硫桿菌一直以來被認(rèn)為是酸性環(huán)境中浸礦的主導(dǎo)菌種。但是總體而言，適用于生物浸出的微生物種類仍然較少。另一方面，這些菌 對(duì)廢舊PCBs中的金屬浸出效率及浸出率都有待提高，因此，尋找一種能真正適應(yīng)環(huán)境的高效浸出PCBs菌是目前生物浸出領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了對(duì)廢舊PCBs中的金屬生物浸出技術(shù)所面臨的缺陷，提供一種高效的氧化亞鐵硫桿菌，及其在廢舊PCBs金屬回收中的應(yīng)用。本發(fā)明所提供的一種生物浸出PCBs菌，它來源于廣東云浮某硫鐵礦山礦坑水，經(jīng)人工富集培養(yǎng)、分離純化得到，該菌株是氧化亞鐵硫桿菌(AcidithiobaciIIusferrooxidans) Zl,由中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，簡(jiǎn)稱CCTCC，保藏號(hào)為:CCTCCN0:M2013102，保藏日期為2013年3月25日，保藏地址為武漢大學(xué)。該菌在TSM I固體培養(yǎng)基上呈現(xiàn)單菌落。菌落為圓形、中部突起、紅棕色。光學(xué)顯微鏡下觀察該菌的形態(tài)為桿狀，寬度和長(zhǎng)度約為0.53 μ m和2.2 μ m,具有運(yùn)動(dòng)性，生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期為18 30h。生物學(xué)特性為:革蘭氏染色陰性，專性好氧，嗜酸性。該菌可在好氧條件下浸出廢舊PCBs中的有價(jià)金屬。菌株Zl的16S rDNA的登錄號(hào)為JX185133。上述菌株Zl用于回收廢舊線路板中的有價(jià)金屬，具體操作步驟如下:將菌株Zl接菌量10 30% (體積分?jǐn)?shù))接種至9K液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的初始pH為1.75 2.5，初始Fe2+的濃度為6 15g/L ;震蕩培養(yǎng)O 36h時(shí)，向上述培養(yǎng)基中加入金屬富集體粉末，投加量為4 12g/L ;繼續(xù)震蕩培養(yǎng)至金屬浸出率達(dá)到最大。優(yōu)選地，所述初始Fe2+濃度為9g/L。優(yōu)選地，所述的震蕩培養(yǎng)的條件為150 180r/min、30±5°C。優(yōu)選地，所述粉末投加時(shí)間為震蕩培養(yǎng)24h時(shí)。優(yōu)選地，所述金屬富集體粉末粒度在40 80目以內(nèi)。優(yōu)選地，所述的粉末粒度為60 80目。優(yōu)選地，所述的9K液體培養(yǎng)基的初始pH為2.25。優(yōu)選地，定期將培養(yǎng)基的pH校正為初始值。所述的9K 液體培養(yǎng)基是(NH4)2SO4, 3.0g ；KC1,0.1g ;Κ2ΗΡ04，0.5g ；MgS04.7H20，0.5g ；Ca(NO3)2,0.0lg ；FeS04.7H20，44.3g ;去離子水 IOOOmL0所述菌株Zl在廢舊PCBs金屬回收中的應(yīng)用。該菌能以9K培養(yǎng)基中Fe2+作為能源，在優(yōu)選條件下，浸出處理78h后，有92.57%的金屬Cu從金屬富集體(MC)中溶浸出來。除了對(duì)金屬Cu有浸出作用外，Zl對(duì)于粉末中所含有的其他金屬也有很好的浸出作用。經(jīng)過183h的搖瓶浸出實(shí)例，可以分別溶出85.24%的Al和95.18%的Zn。該菌在30°C下對(duì)MC的浸出效果有很好的表現(xiàn)，很適合實(shí)際中的金屬生物浸出。此外，在MC粉末投加量為4 12g/L的范圍內(nèi)均表現(xiàn)出較好的浸出效果。這說明該菌在廢舊PCBs金屬回收中起到很重要的作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該菌株Zl在廢舊線路板的金屬富集體生物浸出中表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性，可以產(chǎn)生高效的浸出率和浸出效率，處理78h后浸出92.57%的金屬Cu。同時(shí)，該菌株對(duì)其他重金屬也有著一定的浸出效果，處理183h后溶出85.24%的Al和95.18%的Zn。


圖1為實(shí)施例2不同處理銅浸出效率的變化圖。圖2為實(shí)施例2的不同樣品的SEM-EDAX圖。圖3為實(shí)施例2的浸出過程中(a)總鐵和(b) Fe2+濃度變化圖。圖4為實(shí)施例3的初始pH對(duì)Cu浸出率的影響圖。圖5為實(shí)施例4中初始Fe2+對(duì)Cu浸出率的影響圖。圖6為實(shí)施例5中金屬富集體粉末投加量對(duì)Cu浸出率的影響圖。圖7為實(shí)施例6中菌種接種量對(duì)Cu浸出率的影響圖。圖8為實(shí)施例7中粉末粒度對(duì)Cu浸出率的影響圖。圖9為實(shí)施例8中MC粉末投加時(shí)間對(duì)Cu浸出率的影響圖。圖10為實(shí)施例8中Cu浸出率、Fe2+和總鐵變化圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。本發(fā)明實(shí)施例中所用的原水來自廣東省云浮市某硫鐵礦礦山。 實(shí)施例1
菌株Zl的篩選及分離取40mL原水接種至200mL的9K液體培養(yǎng)基于500ml的三角瓶中，在30°C的恒溫振蕩器中120rpm振蕩培養(yǎng)5 8d后，用0.45 μ m有機(jī)微孔濾膜去除溶液中的紅棕色沉淀，然后將所得濾液在高速離心機(jī)中IOOOOrpm離心20min，收集底部乳白色沉淀即為細(xì)菌集合體，最后用去離子水將其稀釋制得菌懸液，即為嗜酸性細(xì)菌混培物(MCAB)，將得到的MCAB繼續(xù)富集3 4代，然后將培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期的新鮮菌液在無菌操作臺(tái)上用pH為2.5的無菌水分別稀釋到10_5，10_6，10_7倍的濃度，每個(gè)直徑12cm的TSM I固體培養(yǎng)基平板上加Λ 0.1mL稀釋后的菌液，涂布均勻，記錄對(duì)應(yīng)的稀釋度和培養(yǎng)時(shí)間，在30°C生化培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)，直到長(zhǎng)出圓形凸起的菌落為止。用滅菌后的接種環(huán)挑取單個(gè)菌落至新鮮的9K液體培養(yǎng)基中，于30°C，120rpm的條件下振蕩培養(yǎng)，待菌液變?yōu)樽丶t色后，再重復(fù)前面的步驟用TSM I固體培養(yǎng)基分離培養(yǎng)，直到菌落形態(tài)完全一致，且鏡檢菌體形態(tài)一致，即認(rèn)為獲得了純培養(yǎng)的菌種。再將純菌進(jìn)行浸出性能分析驗(yàn)證其浸出性能，最后得到一株針對(duì)廢舊PCBs中金屬富集體的高效浸出菌Z1。經(jīng)形態(tài)、生理和16S rDNA分子鑒定，該菌鑒定為氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)。所述TSM I固體培養(yǎng)基為:A液:(NH4)2S043.0g，KC10.lg，K2HPO40.5g,MgSO4.7Η200.5g，Ca(NO3)20.0lg，蒸餾水 600ml, ρΗ2.5 ；B液=FeSO4.7H2022g,蒸餾水150ml ；C液:瓊脂糖6g，蒸餾水250ml。實(shí)施例2菌株Zl在回收廢舊線路板中有價(jià)金屬中的應(yīng)用及效果為了使菌株Zl高效的生物浸出MC粉末，首先要使分離得到的菌株適應(yīng)MC粉末中金屬的毒性，故用MC粉末對(duì)其進(jìn)行馴化。馴化方法為:取20mL菌懸液接種至200mL無菌9K培養(yǎng)基，于30°C、160rpm振蕩培養(yǎng)，在其處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)投加5.00g/L的MC粉末，測(cè)定浸出液中的PH值，待pH開始下降并趨向穩(wěn)定后取ImL培養(yǎng)物接種至新的9K培養(yǎng)基并投加7.00g/L金屬富集體。依此逐步提高M(jìn)C粉末投加量到9.00g/L、11.00g/L、13.00g/L和15.00g/L。收獲最終馴化產(chǎn)物并制備成菌懸液。所述的9K液體培養(yǎng)基是(NH4)2S04，3.0g ;KCl,0.1g ;Κ2ΗΡ04，0.5g ；MgS04.7Η20，0.5g ；Ca(NO3)2,0.0lg ；FeS04.7H20，44.3g ;去離子水IOOOmL0接著是對(duì)其生物浸出的試驗(yàn)及效果分析。設(shè)置三個(gè)對(duì)照實(shí)例:生物浸出、過濾除菌液浸出和9K培養(yǎng)基無菌浸出。生物浸出的實(shí)例條件為:初始Fe2+濃度為9.00g/L,初始pH值為2.25，馴化后的Zl接種量為10%。當(dāng)菌株處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，投加15.00g/L的40 60目MC粉末。過濾除菌液制備方法為:將菌株Zl接種9K培養(yǎng)基，待其處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，將培養(yǎng)基經(jīng)0.22 μ m的微孔濾膜過濾去除細(xì)菌，濾液即為過濾除菌液，濾菌液中因生物氧化作用含有較高濃度Fe3+。9K培養(yǎng)基無菌浸出對(duì)照即不接種細(xì)菌，主要利用9K培養(yǎng)基中的酸進(jìn)行浸出實(shí)例。浸出過程中定期取樣測(cè)定浸出液中pH、CU2+，F(xiàn)e2+和總Fe，同時(shí)用0.50mol/L的H2SO4將浸出體系中pH值校正為2.25。生物浸出和兩個(gè)對(duì)照組的Cu浸出效率如圖1所示。由圖1可知，生物浸出組62h后的Cu浸出率達(dá)到99.3%，其浸出效率明顯高于對(duì)照組。對(duì)照組I為過濾除菌液，86h后的Cu浸出率為96.0%。對(duì)照組2為未接種菌株Zl的9K培養(yǎng)基，134h后的Cu浸出率僅為61.3%。為了驗(yàn)證三個(gè)對(duì)照實(shí)例中Cu的浸出結(jié)果，采用SEM-EDAX對(duì)各處理的浸出渣和MC進(jìn)行了分析(圖2)。由圖可知，生物浸出渣的Cu剩余量 最低，其次為對(duì)照I和對(duì)照2，這與直接測(cè)定Cu含量的結(jié)果一致。浸出過程中生物浸出組和過濾除菌液組的pH值先明顯上升至3.7左右，然后緩慢降至2.3左右。而無菌浸出組的pH值則隨著浸出時(shí)間一直呈現(xiàn)上升?？侳e和Fe2+濃度變化如圖3所示。從圖3可以看出，與無菌浸出處理相比，生物浸出處理和過濾除菌液處理的總Fe和Fe2+濃度下降得更快。這主要是因?yàn)檩^高濃度Fe3+在較高PH值條件下發(fā)生水解反應(yīng)所致。而生物浸出處理和過濾除菌液處理中的Fe2+濃度在最初14小時(shí)內(nèi)有所上升而后逐漸下降。本實(shí)施例說明分離所得到的菌株Zl可以明顯提高M(jìn)C中Cu的浸出效率，浸出周期也明顯縮短；PH值是影響浸出過程的關(guān)鍵參數(shù)之一，培養(yǎng)基的pH值會(huì)隨著浸出過程發(fā)生變化，同時(shí)又會(huì)反過來影響細(xì)菌的生長(zhǎng)和活性；鐵在浸出過程中也起著非常重要的作用。由實(shí)施例2中的 結(jié)果分析得知從廣東某硫鐵礦山酸性廢水中富集、分離到的菌株Zl的Fe2+平均氧化速率達(dá)到0.2307g/(L.h)。在初始pH值為2.25、接種量為10%、初始Fe2+濃度為9.00g/L、40 60目MC粉末投加量為15g/L、160rpm、30°C以及體系中pH定期校正的條件下，該菌株可以浸出MC中99.30%的Cu。由實(shí)施例2中的三組對(duì)照實(shí)例結(jié)果分析，對(duì)比生物浸出處理和9K培養(yǎng)基無菌浸出處理的效果可知，對(duì)于Cu的浸出，酸浸作用途徑貢獻(xiàn)約為61.3%，微生物作用和酸浸作用聯(lián)合后貢獻(xiàn)達(dá)到99.30%。這表明，接種菌株Zl能明顯強(qiáng)化浸出過程，使得Cu的浸出率提高、浸出速度加快。同時(shí)，單一的酸浸作用十分有限。而生物浸出處理和過濾除菌液處理的浸出結(jié)果相差不大，說明在投加MC粉末前由菌株Zl氧化作用生成的Fe3+在金屬Cu浸出過程中發(fā)揮了十分重要的作用。由本實(shí)例的分析可以說明分離得到的菌株Zl可用于浸出廢舊PCBs中有價(jià)金屬。實(shí)施例3初始pH值在菌株Zl浸出MC中的應(yīng)用本實(shí)例的初始pH水平分別為:1.75,2.00,2.25,2.50。將菌株Zl菌液按10%的接種量接種至90mL9K液體培養(yǎng)液于250mL三角瓶中，初始Fe2+濃度9.00g/L,投加粒度在40 60目以下的MC粉末0.80g (8.00g/L)，置于30°C、160rpm恒溫振蕩器振蕩培養(yǎng)。實(shí)例結(jié)果如圖4所示，圖4反映了不同初始pH的條件下Zl浸出MC粉末的效果。由圖中可以明顯看出，在初始PH2.25時(shí)，浸出效果最好，這與菌的生長(zhǎng)最佳pH是一致的。初始PH1.75的條件下，經(jīng)過60h左右的滯后期后Cu的浸出速率才顯著提高。由此可知pH過低或過高都不利于浸出。分析其原因，一方面，嗜酸性細(xì)菌對(duì)酸性環(huán)境的適應(yīng)是在一定的范圍內(nèi)，在酸性較低的環(huán)境中細(xì)菌的生長(zhǎng)活性會(huì)受到抑制，其氧化Fe2+的代謝能力亦受到影響，從而導(dǎo)致較長(zhǎng)的浸出時(shí)間和較低的浸出效率；另一方面，在較高的pH環(huán)境中，如pH2.50，浸出效果也不理想?？赡艿脑蚴窃谶^高的PH下，溶液中不斷累積的Fe3+會(huì)以不同的化學(xué)形式水解沉淀下來，產(chǎn)生鈍化效應(yīng)，影響金屬Cu的浸出率。本實(shí)施例說明菌株Zl在初始pH為1.75 2.5的范圍內(nèi)都能表現(xiàn)出良好的浸出效率。實(shí)施例4初始Fe2+濃度在菌株Zl浸出MC中的應(yīng)用本實(shí)例的初始Fe2+濃度(g/L)分別調(diào)為:0.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00。將Zl菌液按10%的接種量接種至90mL9K液體培養(yǎng)液于250mL三角瓶中，初始pH調(diào)為2.00，投加粒度在40 60目的MC粉末0.80g (8.00g/L),置于30°C、160rpm恒溫振蕩器振蕩培養(yǎng)。圖5表示不同的初始Fe2+濃度下Zl浸出MC粉末的效果，其中初始Fe2+濃度為
0.00g/L的實(shí)驗(yàn)組為對(duì)照組。由圖可知，隨著初始Fe2+濃度的增加(3.00g/L, 6.00g/L,
9.00g/L, 12.00g/L), Cu的浸出效率也逐漸增加，但是繼續(xù)增加Fe2+ (15.00g/L), Cu的浸出率反而比12.00g/L的時(shí)候低。當(dāng)初始Fe2+添加量分別為3.00g/L，6.00g/L，9.00g/L和15.00g/L 時(shí)，經(jīng)過 135h 搖瓶浸出后，分別有 54.47%,84.06%,92.79% 和 92.80% 的 Cu 從 MC粉末中溶出。而當(dāng)Fe2+濃度為12.00g/L的時(shí)候，僅僅只需要Illh浸出率就能達(dá)到94.40%。這些浸出率的差異表明了初始Fe2+濃度對(duì)Zl浸出MC粉末的影響是很大的。這是由于Fe2+是菌種Zl生長(zhǎng)的能源物質(zhì)，培養(yǎng)基中初始的Fe2+添加量直接影響了菌種Zl的生長(zhǎng)繁殖速度，進(jìn)而影響浸出效果。而當(dāng)Fe2+濃度為15g/L的浸出率比Fe2+濃度為12g/L的條件下小。這是因?yàn)槿芤褐幸徊糠諪e3+離子由于黃鉀鐵礬沉淀的產(chǎn)生而消耗，而Cu的溶出正好需要Fe3+這個(gè)氧化劑，另外反應(yīng)生成的黃鉀鐵礬沉淀會(huì)逐漸覆蓋MC粉末的表面，形成一層鈍化膜，阻止傳質(zhì)過程的順利進(jìn) 行，進(jìn)而影響了金屬Cu的浸出率。綜合浸出效率與實(shí)際應(yīng)用中成本等因素的考慮，本實(shí)例確定MC粉末浸出的合適底物濃度為9g/L。本實(shí)施例說明菌株Zl在初始Fe2+的濃度為6 12g/L的范圍內(nèi)都能表現(xiàn)出良好的浸出效率。實(shí)施例5粉末投加量在菌株Zl浸出MC中的應(yīng)用本實(shí)例的MC 粉末投加量(g)分別為 0.40g (4.00g/L)、0.80g (8.00g/L)、1.20g(12.0Og/L)和1.60g (16.00g/L)，將Zl菌液按10%的接種量接種至90mL9K液體培養(yǎng)液于250mL三角瓶中，初始pH調(diào)為2.00，初始Fe2+濃度為9.00g/L,置于30°C、160rpm恒溫振蕩
器振蕩培養(yǎng)。圖6是MC粉末投加量對(duì)Zl浸出Cu的效果的影響。浸出結(jié)果表明，當(dāng)粉末的投加量為4.00g/L時(shí)浸出率最高。在浸出159h后，粉末投加量是8.00g/L和12.00g/L的浸出率接近，而當(dāng)粉末投加量增加到16.00g/L時(shí)，浸出率明顯下降。數(shù)據(jù)直接反映粉末投加越多，浸出周期越長(zhǎng)，浸出效果越差。考慮到浸出體系的浸出能力和Fe3+有效的利用率，最終選定12.00g/L為優(yōu)選條件下的粉末投加量。上述現(xiàn)象原因是:隨著粉末量的增加，一方面，粉末顆粒之間摩擦?xí)宇l繁，細(xì)菌所需承受的剪切力就越大，這樣對(duì)其生長(zhǎng)繁殖很不利；另一方面，粉末投加越多，微生物需要耐受的金屬毒性越大，這必然就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)上限值。本實(shí)施例說明菌株Zl在粉末投加量為4 12g/L的范圍內(nèi)都能表現(xiàn)出良好的浸出效率。實(shí)施例6菌種接種量在菌株Zl浸出MC中的應(yīng)用本實(shí)例設(shè)計(jì)接種量為OmL (0%)、10mL (10%)、20mL (20%)、30mL (30%)分別接種至100mL、90mL、80mL、70mL等量培養(yǎng)基成分的培養(yǎng)液中，初始pH調(diào)為2.00，初始Fe2+濃度為9.00g/L,投加40 60目MC粉末8.00g/L,置于30°C、160rpm恒溫振蕩器振蕩培養(yǎng)。如圖7所示，接種量越大，金屬Cu浸出越快，浸出率越高。在不同接種量的條件下，分別浸出135h, Illh和Illh后，Cu的浸出率分別達(dá)到了 92.79%, 90.91%和94.31%。另外實(shí)驗(yàn)還設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即不接種細(xì)菌，在浸出183h后，僅僅有40.27%的Cu溶出。Cu的溶出主要得益于酸浸作用和一部分自然氧化生成的Fe3+的間接作用，該對(duì)照實(shí)驗(yàn)說明了細(xì)菌在浸出過程中起了重要的作用。由以上數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)接種量呈倍數(shù)增加時(shí)，浸出效率卻沒有成倍數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)，有逐漸減小的趨勢(shì)。分析其原因可能是，在培養(yǎng)液的量一定時(shí)，菌液接種量越大，細(xì)菌的生長(zhǎng)延遲期將越短，生長(zhǎng)越快。而當(dāng)菌液接種量過大，細(xì)菌在單位體積內(nèi)可以利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將減少，導(dǎo)致生長(zhǎng)速度減慢。所以從經(jīng)濟(jì)適用的角度考慮，確定優(yōu)選條件下細(xì)菌的接種量為10%。本實(shí)施例說明菌株Zl在接菌量為10 30%的范圍內(nèi)都能表現(xiàn)出良好的浸出效率，證明了菌種Zl具有很好的生物浸出效果。實(shí)施例7粉末粒度在菌株Zl浸出MC中的應(yīng)用在制備MC粉末時(shí)，用40目、60 目和80目國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)粉末進(jìn)行篩分，分別收獲篩下物得到40 60目、60 80目和80目以下三組不同粒徑大小的金屬富集體粉末。將Zl菌液按10%的接種量接種至90mL9K液體培養(yǎng)液于250mL三角瓶中，初始pH調(diào)整為2.00，初始Fe2+濃度為9.00g/L，投加不同粒徑范圍的MC粉末0.80g (8.00g/L)，置于30°CU60rpm
恒溫振蕩器振蕩培養(yǎng)。圖8反映了不同粒徑范圍內(nèi)Zl浸出MC粉末的效果。當(dāng)粉末粒度為60 80目時(shí)，浸出效果最好，經(jīng)過63h Cu浸出率可以達(dá)到91.93% ;40 60目次之，在135h后浸出率達(dá)到92.79% ;浸出率最差的是80目以下的粒度，需要在浸出159h后才能達(dá)到91.38%的浸出率。該結(jié)果顯示，最佳的金屬富集體粒度為60 80目。由以上實(shí)例數(shù)據(jù)可知，在MC的浸出體系中，并非粒徑越小，表面積越大，浸出率越高，粉末的粒度并不是影響浸出率的關(guān)鍵因素。本實(shí)施例說明菌株Zl在粉末粒度80目以內(nèi)都能表現(xiàn)出良好的浸出效率。實(shí)施例8兩段浸出法在菌株Zl浸出MC中的應(yīng)用 本實(shí)例在前幾個(gè)實(shí)例優(yōu)選的工藝條件下(pH2.25, Fe2+9.00g/L,粉末投加量12.00g/L,接種量10%，粒度60 80目)，采用兩段浸出的方法，即第一階段選擇合適的條件將細(xì)菌預(yù)培養(yǎng)一段時(shí)間，第二階段投加MC粉末。由生長(zhǎng)曲線可知，細(xì)菌的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期為18h到30h，所以將預(yù)培養(yǎng)時(shí)間分別確定為0h、18h、24h、30h和36h。圖9顯示了不同粉末投加時(shí)間條件下Cu的浸出效果。由圖可知，當(dāng)在預(yù)培養(yǎng)24h后投加粉末，浸出效果最好，投加時(shí)間過早或者過晚都會(huì)影響其浸出速率。其原因是:當(dāng)投加過早時(shí)，這個(gè)階段細(xì)菌還處于適應(yīng)期，菌的活性還不強(qiáng)，不足以快速利用培養(yǎng)基中的底物，浸出液中的Fe3+濃度也不高。而當(dāng)投加粉末的時(shí)間偏晚時(shí)，細(xì)菌逐漸處于穩(wěn)定期和衰亡期，菌株的活性逐漸下降，此時(shí)投加粉末的銅浸出效果難以達(dá)到最佳；另一方面，浸出液中由于細(xì)菌的氧化作用，存在高濃度的Fe3+。細(xì)菌生長(zhǎng)會(huì)受到抑制；最后，正如之前討論的，隨著溶液中pH上升且Fe3+的積累，容易產(chǎn)生黃鉀鐵礬沉淀，從而阻礙的反應(yīng)過程的發(fā)生。結(jié)果顯示，在優(yōu)選條件下，浸出處理78h后，有92.57%的金屬Cu從MC中溶浸出來(圖10)。除了對(duì)金屬Cu有浸出作用外，細(xì)菌Zl對(duì)于粉末中所含有的其他金屬也有很好的浸出作用。經(jīng)過183h，可以分別溶出85.24%的Al和95.18%的Zn。本實(shí)施例說明菌株Zl在粉末投加時(shí)間O 36h的范圍內(nèi)都能表現(xiàn)出良好的Cu浸出效率，尤其是投加時(shí)間在24h時(shí)其浸出效果最佳。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一株氧化亞鐵硫桿菌，其特征在于，該菌是氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans) Zl,由中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，簡(jiǎn)稱CCTCC，保藏號(hào)為:CCTCCN0:M2013102，保藏日期為2013年3月25日。
2.權(quán)利要求1所述菌株的應(yīng)用，其特征在于，該菌株用于回收廢舊線路板中的有價(jià)金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，將權(quán)利要求1的菌株接菌量10 30%接種至9K液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的初始pH為1.75 2.5，初始Fe2+的濃度為6 15g/L ;震蕩培養(yǎng)O 36h時(shí)，向上述培養(yǎng)基中加入金屬富集體粉末，投加量為4 12g/L ;繼續(xù)震蕩培養(yǎng)至金屬浸出率達(dá)到最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的9K液體培養(yǎng)基的初始pH為2.25。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述初始Fe2+濃度為9g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特 征在于，所述的震蕩培養(yǎng)的條件為150 180r/min、30±5°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述粉末投加時(shí)間為震蕩培養(yǎng)24h時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6或7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述金屬富集體粉末粒度在40 80目。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的粉末粒度為60 80目。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6或7所述的應(yīng)用，其特征在于，定期將培養(yǎng)基的pH校正為初始值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一株氧化亞鐵硫桿菌及其應(yīng)用，該菌是氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)Z1，由中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，簡(jiǎn)稱CCTCC，保藏號(hào)為CCTCC NO:M2013102，保藏日期為2013年3月25日。該菌可在好氧條件下浸出廢舊PCBs中的有價(jià)金屬。該菌株具有高效的生物浸出率和浸出速率，且具有很好的環(huán)境適應(yīng)力。
文檔編號(hào)C22B3/18GK103232953SQ20131010010
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者朱能武, 張婷, 許治國(guó), 吳平霄 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)