气,其硫化氢的脱除率达到99.99%。美国爱达荷国家工程实验室用这类菌的混合培养物处理煤,可脱97% 的无机硫。徐毅等利用氧化亚铁硫杆菌脱除四川松藻煤矿样品中黄铁矿硫,煤总含硫量从2.45%降至1.20%。这种方法与常规方法相比,具有投资少、运行成本低、能耗少和可有效减少环境污染等优点。
日本千代田公司发展的稀硫酸吸收法(简称千代田法) , 是目前在日本应用较广的烟道气脱硫方法。该法原理为:用2~ 4% 的稀硫酸吸收烟气中的二氧化硫, 由于在稀硫酸中加入了三价铁离子作为氧化催化剂, 因此提高了吸收效率。被吸收的二氧化硫氧化成了硫酸, 这部分硫酸可以回收利用。
该法的缺点是吸收塔较大, 由于吸收液用量大, 要用较大的泵, 耗费的电能较多, 稀硫酸腐蚀性较强, 必须采用合适的防腐蚀材料。
利用TF在工业上脱硫, 可以不使用氧化塔。此方法在比千代田法低得多的液气比下有较好的脱硫率, 则可以减小吸收塔的大小, 降低吸收液的用量; 而且在使用TF 菌后, 不用鼓入空气, 可以节省空气泵的开支和节约电能。吸引液成本低廉、培养方便、快捷, 所以研究微生物法具有很强的工业价值。
4.4 含砷硫化矿的预处理
含砷硫化矿是极难处理的矿物,目前技术上比较成熟的处理方法是焙烧法。但焙烧冷凝下来的二氧化砷微粒对人和动物体的毒害很大。因此国内外投入大量人力物力研究和发展微生物预处理含砷硫化矿。有研究指出,可以利用氧化亚铁硫杆菌预处理矿物,被氧化的砷以三价或五价的形式进入浸出液,便于随后用化学方法将砷固定。经过多年的细菌脱砷实验研究,含砷硫化矿的处理技术也取得了重大进展:脱硫率高于80%,金银回收率也高达90%。
4.5 其它应用
此外,氧化亚铁硫杆菌还被用于处理酸性废水。在材料工业中,将烧结成的Fe-Ti合金板材浸在含氧化亚铁硫杆菌的酸性介质里,使富铁相选择性腐蚀溶解,然后在生成的多孔结构中注入锂制成热电极的阳极。又由于氧化亚铁硫杆菌对纯铁、纯铜和铜镍合金具有很强的生物加工能力,因此可用来刻蚀以铜及铜合金为材料的基片表面从而得到精细图形或三维结构(生物蚀刻加工技术)。还有人提出利用氧化亚铁硫杆菌生物浸出深海多金属结核中的有价金属。研究结果表明,在常温、酸性环境下,氧化亚铁硫杆菌可以直接浸出金属铜、钴、镍、锰、铁等有价金属。
生物刻蚀加工是生物制造加工技术的一种加工形式,其原理是利用自然界中某些微生物在其新陈代谢过程中需要消耗一些金属元素以完成自身生长繁殖的特性,通过控制其生物化学反应过程实现对不同金属工件的去除加工。由于微生物的尺寸微小,所以,可以利用微生物的生长特性将微生物作为“微细刀具”实现用常规方法很难加工的微小零件的加工。与传统的机械加工方法相比,生物刻蚀加工过程对环境的污染小、投资小、不产生机械损耗和摩擦热、不存在加工应力、对加工设备的要求不高,因此,在加工微小型结构件方面具有广阔的发展前景。生物刻蚀加工目前主要采用氧化亚铁硫杆菌作为加工细菌。
5 、应用前景及研究趋势
氧化亚铁硫杆菌的研究在很多领域都是非常有意义的。尽管与氧化亚铁硫杆菌有关的许多微生物过程未转化为成型的工业生物技术,但利用氧化亚铁硫杆菌对在一些领域的成功已显示了它的应用前景。另外,随着原生质融合技术和基因工程技术的发展,氧化亚铁硫杆菌的生物降解能力在污泥的重金属脱除和煤炭生物脱硫技术等领域也将得到广泛的应用。 目前,我国对于氧化亚铁硫杆菌的应用研究,大部分处于实验室和半工业试验水平,未能实现规模化应用,其中很重要的原因是原始驯化菌嗜酸,易对钢铁和混凝管道造成腐蚀;属嗜中温菌,超过45℃就不能生长;且生长周期长,这都大大限制了它在
工业和环保领域的应用。因此,必须在不同的应用领域培养驯化适应不同环境的特效菌种,并采用快速、高效、新的育种方法对现有菌株进行改良,以期获得多株具有繁殖速率快,氧化能力强,适应性强,特别是对多种重金属离子、表面活性剂、氯离子的耐受性强的优良工业用菌。迄今为止,大部分育种工程仍处于实验室阶段,主要应用传统诱变技术和现代基因工程手段进行改良。虽然传统诱变技术由于其非定向突变因素使得育种工作周期长,困难大,但经诱变育种的菌株适应性及氧化能力发生了质的飞跃,表现出显著的应用效果。而用基因工程构建氧化亚铁硫杆菌的研究,目前由于人们对于它的分子遗传学了解有限,加上生存环境条件恶劣,使得构建的质粒容易丢失,失去优良性能,存在性能不稳定的现象。除此之外,对于利用基因重组技术培养高效工程菌、固定化细胞技术、固定酶技术等方向,也有待于科学工作者的进一步研究。
6、氧化亚铁硫杆菌基因转移系统研究进展
氧化亚铁硫杆菌存在的一些限制其应用的缺点. 首先, 它生长缓慢, 代时长, 细胞得率低, 这会使生产周期延长,增加生产成本; 其次, 它对某些重金属离子缺乏抗性, 限制了其应用范围. 这就需要用遗传学的方法进行改良, 以使其能更有效地应用于工业生产. 而要达到这一目的, 就必须建立能将外源基因引入氧化亚铁硫杆菌的基因转移系统. 氧化亚铁硫杆菌遗传背景的研究
由于氧化亚铁硫杆菌具有独特的生理特性, 使得对其进行遗传学研究难度较大, 主要是: ( 1) 缺乏可供选择的遗传标记. 由于氧化亚铁硫杆菌生活在含铁的酸性条件下, 使多数抗生素失效; ( 2) 氧化亚铁硫杆菌生长缓慢, 细胞得率低, 在固体培养基上难以形成菌落。 建立氧化亚铁硫杆菌基因转移系统
1 氧化亚铁硫杆菌质粒的分离、分析和基因工程载体的构建 2 氧化亚铁硫杆菌基因的克隆与分析
3 基因的转移及适用于氧化亚铁硫杆菌遗传操作固体培养基的研究