فروشگاه تخصصی فروش فایل ها و تحقیقات دانشجویی و قطعه کدهای برنامه نویسی و ویدیو های آموزشی

دسته بندی محصولات

محبوبترین محصولات

اطلاعیه فروشگاه

توجه : به لطف خداوند متعادل و تلاش مضاعف و پشتیبانی خوب فایل سل سایت پارس هم اکنون به رتبه 10 در فایل سل دست پیدا کرده است توجه : دانشجویان و افرادی که قصد خرید دارند و ایمیل ندارند برای خرید میتوانند ایمیل مدیر فروشگاه را به آدرس moradi.infomail@gmail.com وارد کنند و با این ایمیل و شماره تلفن خودتون اقدام به خرید کنید و در صورت مشکل میتوانید با شماره پشتیبانی فروشگاه در تلگرام با شماره 09398634021 ارتباط برقرار کنید

تحقیق درباره فعاليت باکتري هاي گوگردي

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

 

مجله محيط شناسي، شماره37، بهار 1384، صفحه 34-27

فعاليت باکتري هاي گوگردي در

خاک معدن مس سرچشمه

((

چکيده

به منظور بررسي پتانسيل باکتري هاي کموليتوتروف در استخراج مس از خاک معدن مس سرچشمه و نيز جداسازي گوگرد آن (در حال حاضر به صورت آلاينده دي اکسيد گوگرد به محيط رها مي شود) فعاليت دو باکتري گوگردي بر روي خاک هاي اين معدن در کشت خالص هر يک از باکتري ها و کشت هاي مخلوط دو باکتري مقايسه گرديد. محلول محتوي دو باکتري تيوباسيلوس فرواکسيدانس(1) (TF) و تيوباسيلوس تيواکسيدانس(2) (TT ) که هر کدام بتنهايي و نيز با هم به ترتيب در محيط کشت 9K و ايمايي(3) کشت شدند، به خاک معدن مس سرچشمه با سه عيار 2/0، 3/0 و 4/0 درصد مس اضافه شدند. نتايج حاصل از اندازه گيري مقدار مس آزاد شده در محلول ها با استفاده از اسپکتروفتومتر جذب اتمي نشان داد که در مدت 60 روز باکتري TF مقدار بيشتري مس را نسبت به باکتري TT آزاد کرده و مقدار مس آزاد شده در محيط کشت مخلوط دو باکتري، کمي کمتر از مقدار آن در محيط کشت هاي حاوي باکتري TF وبه طور معني داري بيشتر از باکتري TT بود. گوگرد آزاد شده حاصل از فعاليت باکتري ها که به صورت گوگرد عنصري در رسوب آزاد مي شود، توسط حلال آلي کربن دي سولفيد جداسازي شد. مقدار گوگرد آزاد شده در محلول محتوي هر يک از باکتري ها و محلول محتوي مخلوط دو باکتري نيز تفاوت معني دار نشان داد. ميزان اسيد سولفوريک توليد شده در اثر فعاليت باکتري ها که به وسيله تغييراتpH محلول ها در آغاز و انتهاي هر آزمايش اندازه گيري شد، نشان داد که مقدار اين اسيد نيز همزمان با تغيير عيار سنگ معدن و محيط کشت باکتري تغيير کرد. شمارش تعداد باکتري ها در محيط هاي کشت نشان داد که افزايش ميزان آزاد شدن مس با افزايش تعداد هر دو گونه باکتري همبستگي مثبت دارد، با اين حال تعداد باکتري TF در کشت هاي خالص بيشتر از TT و بيشتر از مجموع دو باکتري در کشت مخلوط بود.

کليدواژه:

باکتري هاي گوگردي، آلاينده هاي محيطي، گوگرد عنصري، مس سرچشمه، اسپکتروفتومتر.

تاريخ دريافت: 24/10/1382 تاريخ پذيرش: 30/6/1383

* مربي پژوهشي مرکز بين المللي علوم و تکنولوژي پيشرفته و علوم محيطي.

** استاديار بخش زيست شناسي دانشگاه شهيد باهنر کرمان.سرآغاز

استخراج مس در معادن مس از جمله معدن سرچشمه به روش گداخت(4) صورت مي گيرد که منجر به آزاد شدن مقدار زيادي گاز دي اکسيد گوگرد مي شود. اين گاز تأثير سوئي بر پوشش گياهي منطقه و همچنين بر pH خاک دارد و منجر به حلال بودن کاتيون هاي بازي در خاک مي گردد. وجود اين گاز در هوا نيز از طريق توليد باران هاي اسيدي خسارت جبران ناپذيري بر منطقه وارد مي کند (احمدي مقدم، 1366؛ کوچکي و حسيني، 1380). امروزه استفاده از ميکروارگانيزم هاي گوگردي کموليتوتروف(5) و مزوفيل در استخراج فلزاتي چون مس، آهن، اورانيوم و نيکل معروف به پديده استخراج ميکربي(6) در کشورهايي مانند استراليا،کانادا، شيلي، چين، پرو و ايالات متحده امريکا، بويژه در سنگ هاييکه داراي عيار کم هستند تا حد زيادي جانشين روش هاي گداخت استخراج فلزات شده است. به طوري که مس در مجموع در اين کشورها به ميزان 1/12288 هزار تن در سال 1998، 12712 هزار تن در سال 1999 و 7/13243 هزارتن در سال 2000 با اين روش استخراج شده است (Fernando, 2002 و Smith, 1996). در روش استخراج ميکربي از باکتري هاي کموليتوتروف مزوفيل، براي مثال تيوباسيلوس ها استفاده مي شود. با توجه به وفور معادن کم عيار مس در ايران و به صرفه نبودن استخراج آنها با روش هاي گداخت و همچنين عدم توليد آلاينده هاي هوا در استخراج ميکربي نياز به کارگيري اين روش احساس مي شود. استفاده از اين روش مي تواند منشا فعاليت هاي جديد اقتصادي و سالم زيست محيطي براي استخراج فلزات از جمله مس باشد. مزيت اين روش علاوه بر اهميت اقتصادي آن در بازيافت فلزات از سنگ هاي کم عيار، جلوگيري از تبديل ترکيبات گوگردي موجود در خاک معدن به دي اکسيد گوگرد و هيدروژن سولفوره است که هر دو از آلاينده هاي محيطي هستند(Schippers et al.,1999). براي توسعه صنعت استخراج ميکربي فلزات، علاوه بر نياز به ساخت دستگاه ها، توجه به فعاليت هاي ميکربي مربوط، بويژه با استفاده از منابع طبيعي موجود لازم است. تاکنون تيوباسيلوس هاي متفاوتي از خاک هاي معدني جداسازي شده که در برخي موارد اثر اين باکتري ها بر روي پاره اي از کاني هاي مس يا آهن مطالعه شده است. همان طوري که اثر مخلوط دو يا چند باکتري از جنس هاي متفاوت براستخراج آهن از پيريت موجود در معادن آهن انجام شده است (Batagelia et al., 1998)، با اين حال بيشتر کارهاي انجام شده با اين روش بر روي سنگ هاي معدن مس در حالي صورت گرفته که فقط نقش يک باکتري بررسي شده است (اميني، 1381، سعيد و معطري، 1381؛ Suzuki, 2001) و نقش و تأثير متقابل باکتري ها که عموماً در محيط هاي طبيعي ممکن است به صورت مخلوط وجود داشته باشند کمتر مورد توجه قرار گرفته است.

باکتري هاي کموليتوتروف گوگردي TTو TFهوازي اجباري، ميله اي شکل، گرم منفي و داراي فلاژله قطبي اند و تشکيل اسپور نمي دهند. در محدودة pH 5/1 تا 5/4 بهترين رشد را دارند. دامنة دمايي آنها 10- 35 درجة سانتيگراد و بهينة فعاليت آنها در دماي 25-30 درجة سانتيگراد است. انرژي خود را از اکسيداسيون مواد معدني به دست مي آورند(Johnson, 1998). منبع ازت مورد نياز آنها نمک هاي آمونيوم و نيترات است. اين باکتري ها انرژي مورد نياز خود را از اکسيداسيون سنگ معدن کووليت (CuS) و تبديل آن به مس محلول و گوگرد عنصري طبق معادلة زير به دست مي آورند(Umrania, 2002).

معادلة (1):

 

در صورتي که باکتري توانايي انجام معادله 1 را نداشته باشد مي تواند گوگرد موجود در محيط را طبق معادله2 به سولفات تبديل کرده و از انرژي حاصل استفاده کند .

معادله (2):

 

وجود سنگ معدن مس به صورت کالکوسيت (Cu2S) نيز در محيط کشت باکتري اين امکان را به باکتري گوگردي مي دهد که اين ماده را ابتدا به کووليت تبديل کند و سپس طبق واکنش 1 فرايند را ادامه دهد .

معادله (3):

 

اين پديده به طور طبيعي گاهي در معادن آهن و مس اتفاق مي افتد که منجر به آزاد شدن يونهاي سنگين Fe++ و Cu++ و نيز اسيدي شدن زه آبهاي اين معادن مي شود (Suzuki, 2001).

در اين مطالعه ميزان فعاليت دو باکتري TTو TF که توسط مرکز تحقيقات و مطالعات سرچشمه از خاک اين معدن جداسازي شده بودند به صورت مخلوط و همچنين جداگانه بر روي سه نوع خاک کم عيار معدن مس سرچشمه (2/0، 3/0و 4/0) بررسي شد. به منظور بررسي کمي فعاليت باکتري ها در جداسازي کاتيون مس از گوگرد عنصري، مقدار مس آزاد شده در محيط هاي مختلف کشت اندازه گيري و مقدار گوگرد آزاد شده نيز با روش شيميايي جداسازي و اندازه گيري شد. بعلاوه، همزمان با فعاليت باکتريها رشد باکتريها نيز از طريق شمارش آنها کنترل گرديد.

مواد و روش ها

ابتدا باکتريTFدر محيط کشت اختصاصي 9K ((Silverman & Lundgren,1959

[KCl 0.1 g/l, MgSO4 .7 H2O 0.5g/l, KH2PO4 0.5 g/l, Ca(NO3)2 .4H2O 0.01g/l, (NH4)2SO4 .7 H2O 0.5 g/l, FeSO4 . 7H2O 44g/l ]

و باکتري TT در محيط کشت اختصاصي ايمايي(Imai, 1978)

]NH4Cl 0.1 g/l, KH2PO4 0.3 g/l, MgCl2 . 6H2O 0.1g/l, CaCl2. 2H2O 0.14 g/l, FeSO4. 7H2O 0.01 g/l, S 10 g/l [

کشت شدند. براي تهية کشت مخلوط دو باکتري نيز حجم هاي مساوي از باکتري ها بر روي محيط کشت ايمايي کشت شدند. در سري هاي 5 تايي از ارلن ماير250 سي سي، از ظروف لرزان آزمايشگاهی در هر ظرف هر کدام 5 گرم خاک معدن و 30 سانتيمتـر مکعب از محلــول کشت پايــه

[(NH4)2SO4 3.7g/l, H3PO4 0.8 g/l, KOH 0.48 g/l, MgSO4 .7 H2O 0.52 g/l] ريخته شد. اسيديته محيط کشت با اضافه کردن قطراتي از سولفوريک اسيد به 2 رسانده شد؛ اين اسيديته منطبق با دامنة pH مورد نظر باکتري هاست. همچنين محيط کشت پايه فاقد هر نوع کاتيون فلزي است که امکان رقابت را با مس در واکنش هاي اکسيداسيون و احيا از بين مي برد. با استفاده از سرنگ استريل يک سانتيمتر مکعب از محيط کشت هاي حاوي باکتري ها (ايمايي ، 9K) به ارلن مايرها اضافه شد به طوري که براي هر تيمار باکتري 5 تکرار در نظر گرفته شد. مجموعه اي 5 تايي نيز بدون اضافه کردن باکتري ها تهيه و به عنوان شاهد در نظر گرفته شد . ظروف آزمايشگاهي در دماي 30 (Konishi et al., 2001) درجه سانتيگراد به مدت 60 روز در انکوباتور قرار داده شدند. هر 10 روز يک بار يک نمونه 10 سانتيمتر مکعبي از هر ظرف برداشت و سانتريفوژ و غلظت مس در محلول رويي آن با استفاده از اسپکتروفتومتر جذب اتمي اندازه گيري شد و سپس محلول و رسوب حاصل به ظرف اوليه برگردانده شدند. بعد از 60 روز مقدار کل هر محلول سانتريفوژ و پس از اندازه گيري مقدار مس در محلول بالايي pH آن اندازه گيري و بر اساس تغييرات pH مقدار سولفوريک اسيد توليد شده در اثر فعاليت باکتري ها محاسبه گرديد. به رسوب زيرين مقدار 10 سانتيمترمکعب از ماده آلي کربن دي سولفيد اضافه و پس از مخلوط کردن آن و حل شدن گوگرد در حلال مزبور، محلول با استفاده از کاغذ صافي صاف شد. پس از اينکه حلال فرار کربن دي سولفيد از محلول صاف شده تبخير شد وزن گوگرد باقيمانده اندازه گيري گرديد. در عين حال، در فاصله هاي 10 روز، همزمان با اندازه گيري جذب اتمي مس 1سي سي از محلول بالايي، ابتدا 6-10 بار رقيق و سپس با استفاده از اسپريدر(7) 1/0 ميلي ليتر از محلول رقيق شده روي محيط کشت جامد 9K و ايمايي که به آنها آگار اضافه شده بود، کشت شدند و سپس در انکوباتور در دماي 30 درجه سانتيگراد قرار داده شدند. پس از رشد باکتري ها تعداد کلوني ها شمارش و در معکوس درجه رقت ضرب و بر اساس آن تعداد باکتري ها در 100ميلی ليتر از محلول اوليه بر حسب MPN(8) محاسبه گرديد(Oblinger et al., 1975). حدود اطمينان 95% براي داده هاي حاصل از آزمايشات محاسبه و همراه با ميانگين داده هاي مربوط با استفاده از نرم افزار آماري Excel به صورت نمودار رسم شد.

يافته ها

نتايج حاصل از اندازه گيري مقدار کاتيون مس در محلول هاي محتوي سه تيمار باکتريايي در هر سه نوع خاک نشان مي دهد که فعاليت باکتري TF به طور معني داري بيشتر از TT است و در مخلوط دو باکتري نيز مقدار کمتري مس نسبت به باکتري TFدر حالت تنها آزاد شده است. منحني هاي مربوط به آزاد سازي مس در هر سه خاک و با تيمارهاي TF و مخلوط دو باکتري، شکل مشابهي دارند. به طوري که تا روز سي ام اين ميزان روند صعودي دارد و پس از آن ثابت مي ماند.

نتايج حاصل از اندازه گيري ميزان گوگرد تخليص شده، تفاوت آشکاري را بين مقدار گوگرد آزاد شده در تيمار باکتري TF با دو تيمار ديگر نشان مي دهند.

همچنين مقدار سولفوريک اسيد توليد شده در پايان آزمايش در محيط کشت مخلوط دو باکتري بيش از دو تيمار ديگر است (نمودار هاي 1 تا 4).

 

نمودار شماره (1): ميزان مس آزاد شده توسط تيمارهاي مختلف باکتريايي در خاک مس با عيارهاي 2/0 درصد.خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

 

نمودار شماره (2): ميزان مس آزاد شده توسط تيمارهاي مختلف باكتريايي در خاک معدن مس با عيار 3/0 درصد

خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

شمارش تعداد باکتري ها نيز در تيمارهاي مختلف افزايش تعداد اين ميکروارگانيسم ها را همزمان با فعاليت آنها نشان مي دهد.

 

نمودار شماره (3) : ميزان مس آزاد شده توسط تيمارهاي مختلف باكتريايي در خاک معدن مس با عيار 4/0 درصد.خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

 

نمودار شماره (4): ميزان گوگرد تخليص شده، حاصل از فعاليت باکتري هاي مختلف در خاک مس با عيارهاي2/0 ،3/0 و 4/0 درصد پس از 60 روز تماس باکتري با خاک. خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

 

نمودار شماره (5): ميزان اسيدسولفوريک توليد شده توسط تيمارهاي مختلف باکتريايي در خاک مس با عيارهاي2/0 ،3/0 و 4/0 درصد پس از 60 روز تماس باکتري با خاک. خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

 

نمودار شماره (6): تعداد باکتري ها در محيط کشت سه تيمار باکتريايي که بر روي خاک معدن مس با عيار 2/0درصد رشد کرده اند. خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

 

نمودار شماره (7): تعداد باکتري ها در محيط کشت سه تيمار باکتريايي که بر روي خاک معدن مس با عيار3/0 درصد رشد کرده اند. خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

 

نمودار شماره (8): تعداد باکتري ها در محيط کشت سه تيمار باکتريايي که بر روي خاک معدن مس با عيار4/0 درصد رشد کرده اند. خطوط عمودي حدود اطمينان(CI) 95% را براي هر ميانگين نشان مي دهند.

بحث و نتيجه گيري

احداث کارخانه هاي استخراج فلز با استفاده از باکتري هاي شيميوسنتز کننده روز به روز در دنيا، بويژه در کشورهاي در حال توسعه که بيشترين معادن فلزي را هم دارند در حال انجام و گسترش است. اين مسئله علاوه بر اينکه موجب رونق اقتصادي در اين کشورها مي شود، به عنوان يک صنعت سالم محيط زيستي، ضمن جلوگيري از آلودگي ها از هدر رفتن مقادير زياد گوگرد به صورت SO2 و فلزات کمياب نيز ممانعت مي کند. در اين صنعت تنها با وجود باکتري، آب، هـوا و مقــدار کمــي محيط کشت مي توان عناصر موجود در سنگ معدن فلزي از جمله مس را استخراج کرد. با اين حال علي رغم وجود تعداد بي شماري از معادن کوچک و بزرگ مس در ايران تا کنون به منظور راه اندازي اين صنعت در کشور گام مـﺅثري برداشته نشده است. البته در اين راه لازم است تا ضمن به کارگيري مهارت هاي فن آوري شده در ساخت ابزار مربوط، ميزان و چگونگي فعاليت باکتري هاي مربوط نيز مورد بررسي قرار گيرد. از آنجا که باکتري هاي شيميوسنتز کننده، جنس ها و گونه های متفاوتي دارند، شناسايي ميزان فعاليت هر کدام از اين تاکسون ها مي تواند راه گشاي فعاليت هاي صنعتي در اين زمينه باشد. نتايج حاصل از تحقيق حاضر جنبه هايي از فعاليت دو باکتري را روشن ساخته است. براي مثال بر اساس نتايج به دست آمده از فعاليت دو باکتريTF و TT در اين تحقيق ضمن اينکه توانايي TF در آزاد سازي مس مشخص مي شود، نتايج نشان مي دهد که باکتري TT اين توانايي را ندارد. اما زياد شدن ميزان اسيد سولفوريک در محيط کشت محتوي باکتري TT نشان مي دهد که اين باکتري توانايي توليد اسيد را از طريق اکسيداسيون گوگرد عنصري داراست و از اين رو مي توان پيش بيني کرد که در کشت مخلوط دو باکتري، گوگرد حاصل ازفعاليت باکتري TF را نيز تبديل به اسيد کند. فعاليت باکتري TF سبب مي شود که ضمن آزاد سازي مس از کووليت (CuS)، گوگرد موجود نيز به صورت گوگرد عنصري آزاد و روي سطوح ذرات خاک رسوب کند و در اين صورت پس از اشغال سطوح خاک به وسيلة گوگرد و نيز باکتري TT در کشت مخلوط، باکتري TF نتواند تماس بيشتري با خاک داشته باشد که اين موضوع باعث کاهش فعاليت آزاد سازي مس به ويژه در کشت مخلوط نسبت به کشت خالص TF مي شود. به همين دليل است که در صنايع استخراج ميکربي سعي صنعتگران بر اين است تا تانک هايي را با حداقل حجم و حداکثر کارايي براي انجام فعاليت ميکربي بسازند که محلول موجود در آن دائماً مخلوط شود تا هر چه بيشتر سطح تماس باکتري با ذرات خاک افزايش يابد و در ساخت اين تانک ها ضمن اينکه اين جنبه مد نظر است مقاومت آن به اسيد نيز مورد توجه قرار مي گيرد. بر اين اساس مي توان گفت که در صورت فراهم بودن شرايط ايده آل تماس باکتري TF با ذرات خاک، ميزان آزاد سازي مس توسط اين باکتري ها در کشت مخلوط نيز کمتر از کشت خالص نخواهد بود.

جنبه اي که از عدم رشد باکتري TT در محيط کشت پايه بدون آهن مي توان برداشت کرد اين است که باکتري يادشده ضمن اينکه نياز به آهن دارد شايد بتواند در اکسيداسيون سنگ معدن گوگردي آهن (پيريت) مـﺅثر باشد و آهن را آزاد کند. به هر حال اين مسئله نياز به تحقيق بيشتر دارد. همان طور که ذکر شد باکتري TT در آزاد سازي مس نقش ندارد و فعاليت آن بر روي اکسيداسيون گوگرد حاصل از فعاليت TF است که منجر به توليد اسيد مي شود. از طرف ديگر باکتري TF ضمن آزادسازي گوگرد و مس مي تواند مقداري از گوگرد را به اسيد تبديل کند (نمودار 5). اين نتايج پيشنهاد مي کند که مي توان فقط با وجود باکتري TF مس و گوگرد را به دست آورد؛ همچنين اين باکتري محيط اسيدي لازم براي فعاليت خود را فراهم مي کند. در صورتي که در صنايع مربوط هدف فقط استخراج مس و گوگرد عنصري باشد، مي توان در اين مرحله از طريق الکتروليز و استفاده از حلال گوگرد اين دو ماده را جدا کرد، اما اگر هدف تبديل مقدار گوگرد بيشتري به اسيد و در نهايت توليد کودهاي شيميايي مربوط باشد، لازم است يا در کشت مخلوط دو باکتري و اسيد مورد نظر را در کشت هاي متوالي که به ترتيب حاوي TF و TT باشند، به دست آورد. البته همان طور که نتايج به دست آمده نشان مي دهند مقدار مس آزاد شده توسط فعاليت باکتري ها هميشه با مقدار اسيد سولفوريک توليد شده و يا گوگرد استخراج شده همبستگي خطي مثبت نداشته است (نمودار 5). اين موضوع را مي توان به اين واقعيت مربوط دانست که اگر چه خاک هاي معدني مورد استفاده از نظر مقدار مس موجود در آنها عيار سنجي و در آزمايش هاي به کار گرفته مي شوند، اما از نظر مقدار گوگرد موجود عيار سنجي نمي شوند و مانند کاني هاي موجود در خاک هاي مزبور از انواع مختلفي اند که مقدار گوگرد هر يک از آنها مي تواند متفاوت باشد. چنانکه کالکوسيت (Cu2S) و کووليت (CuS) هر يک مي توانند منشا مقدار متفاوتي از اسيد توليد شده باشند. همين وضعيت علت تفاوت در ميزان گوگرد استخراج شده در محيط کشت باکتري ها را توضيح مي دهد. با اين حال ممکن است با افزايش عيار خاک، باکتري نوع ماده مصرفي براي تأمين انرژي خود را نيز تغيير دهد. همان طور که مي تواند در عيارهاي متفاوت از کالکوسيت (Cu2S)، کووليت (CuS) و يا گوگرد براي تامين انرژي، استفاده کند و واکنش هاي اکسيداسيون را بسته به تراکم مواد موجود در محيط انجام دهد که اين مسئله موجب تفاوت در ميزان محصولات توليد شده خواهد شد.

مقادير مس آزاد شده به وسيلة باکتري ها در کشت هاي خالص و مخلوط نشان مي دهد که اين مقدار از خاک هاي با عيار 2/0 و 3/0 درصد مس به ترتيب افزايش داشته است. اما با خاک با عيار 4/0 درصد مس مقدار آن نسبت به 3/0 درصد ثابت مانده است. اين نتايج ضمن اينکه تأييدي بر اين است که استخراج ميکربي حداقل در شرايط موجود در خاک هاي کم عيار کارايي دارد، جنبه هاي ديگري را نيز در اين زمينه روشن مي کند. همان طور که گفته شد براي افزايش ميزان آزاد سازي مس همراه با افزايش عيار سنگ، لازم است امکان تماس باکتري ها با ذرات خاک افزايش يابد که اين مسئله نياز به طراحي هاي صنعتي در تانک هاي مربوط دارد؛ از طرف ديگر ايجاد شرايطي که در تانک هاي مربوط، فعاليت مداوم باکتري ها در کشت هاي مداوم صورت گيرد و در همان زمان خارج کردن محصولات حاصل يعني مس، گوگرد و اسيد مي تواند موجب تداوم انجام واکنشها و توليد بيشتر محصولات همزمان با افزايش عيار خاک گردد. با اين حال بايد توجه داشت که در مورد چگونگي انجام واکنش هاي استخراج ميکربي دو نظريه وجود دارد. نظرية اول به اين مسئله معتقد است که باکتري مستقيماً به خاک معدن حمله مي کنــد و با اکسيــده کردن فلــز مربوط الکتــرون موجــود را صرف واکنش هاي احيايي در غشاي خود و در نتيجه تأمين انرژي مورد نياز خود مي کند(استخراج ميکربي مستقيم). نظرية دوم بر اين اساس مبتني است که باکتري با اکسيده کردن آهن فرو موجود در محيط کشت پايه و تبديل آن به آهن فريک و استفاده از الکترون آن خلاء الکتروني ايجاد مي کند و در نتيجه مس و يا آهن موجود در سنگ معدن را به طور غير مستقيم اکسيداسيون القايي و سپس آن را آزاد مي کند (استخراج ميکروبي غير مستقيم) (Tributsch, 2001). نتايج حاصل از تحقيق حاضر که افزايش آزاد سازي مس را همراه با افزايش عيار خاک نشان نمي دهد بيشتر نظريه اول را تأييد مي کند که در آن سطوح تماس ذرات خاک توسط گوگرد حاصل پوشيده مي شوند. اين وضعيت مي تواند راهگشايي براي استفادة باکتري ها در استخراج فلز از سنگ هاي معدن با عيار بالا باشد. همان طور که ذکر شد لازم است با حذف دائمي محصولات واکنش ها در کشت هاي مداوم، امکان تماس باکتري ها با خاک معدن را به طور دائم فراهم کرد. با توجه به موارد پيش گفته مي توان پيش بيني کرد که در شرايط غير صنعتي موجود در اين تحقيق، تعداد باکتري هاي توليد شده در کشتهاي با عيار مختلف، متفاوت باشد (نمودارهاي 6 الي 8). همان طور که از نمودارها بر مي آيد در عيار کم سنگ معدن، امکان تماس باکتري ها با سطوح بيشتري از خاک به نسبت مقدار مس موجود ميسر بوده است تا خاک هاي با عيار بالاتر که در نتيجة آن ميزان اشغال سطوح خاک در عيارهاي بالا تا نسبت کمتر و در نتيجه فعاليت و تعداد باکتري ها به همان نسبت پايين تر آمده است( نمودار 8).

نتايج حاصل از اين تحقيق مي تواند گامي در راه استخراج ميکربي مس به منظور اقتصادي کردن آن و جلوگيري از توليد آلاينده SO2 باشد. به هر حال بايد گفت که روش استخراج ميکربي فلزات ضمن اينکه مي تواند در استخراج فلزات از معادن موجود مورد استفاده قرار گيرد، مي تواند به طور وسيعي در بازيافت فلزات کمياب که عموماً در پسماندهاي صنعت ذوب مس يافت مي شوند مورد استفاده قرار گيرد.

جداسازي گوگرد با ماده آلي CS2 که در اين تحقيق انجام گرفت ضمن اينکه مي تواند راهگشايي براي جلوگيري از آلودگي گوگردي و نيز استخراج اين ماده شود، موجب خواهد شد پساب حاصل از استخراج ميکربي فلزات نيز پس از جداسازي گوگرد به طور جداگانه با باکتري هاي مربوط تيمار و فلزات کمياب و ارزشمند آن از اين طريق به دست آيد. نکته ديگري که ذکر آن لازم به نظر مي رسد اين است که سنگ معدن مس بجز سنگ هاي گوگردي معمولاً محتوي مقداري سنگ هاي اکسيدي مس است که براي استخراج مس از اين سنگها لازم است واکنش های مورد نياز با افزودن مواد شيميايی ديگر مورد تحقيق قرار گيرد. برای پيشبرد فعاليت در زمينة استخراج ميکربی، شناسايی گونه های ديگر باکتريايی مزوفيل و نيز استفاده از باکتري هاي ترموفيل کموليتو تروف در کشت هاي خالص و مخلوط و تأثير آنها بر سنگ هاي پر عيار، در شرايطي که حتي الامکان محدوديت تماس باکتري ها با ذرات خاک از بين رفته باشد، ضروري به نظر مي رسد. البته براي راه اندازي اين صنعت لازم است علاوه بر به دست آوردن نتايج مربوط به جنبه های بيولوژيک از فعاليت های متخصصان صنايع فلزی و زمين شناسان استفاده شود.

تشکر و قدرداني

بدين وسيله از جناب آقاي دکترعبدالحميد نمکي شوشتري که در شناسايي باکتري ها راهنمايي و کمک هاي ارزنده اي کرده اند و نيز از مسئولان محترم مرکز تحقيقات و مطالعات مس سرچشمه که نمونه هاي باکتري و خاک را در اختيار ما قرار داده اند، تشکر مي کنيم .

يادداشت ها

1- Thiobacillus ferrooxidans

2- Thiobacillus thiooxidans

3- Imai

4- Metallurgic

5- Cemolitotroph

6- Bioleaching

7- Spreader

8- Most probable number

فهرست منابع

احمدي مقدم،ع . 1366. بررسي اثرات صنايع مس سرچشمه بر محيط با توجه به پوشش گياهي منطقه. پايان نامه کارشناسي ارشد دانشگاه تهران. 155 ص.

اميني ، م . 1381 . استخراج بيولوژيکي مس به روش ستوني . خلاصه مقالات اولين همايش آشنايي با کاربردهاي بيوتکنولوژي در استان کرمان. سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران.

سعيد ، م . معطري ، ب. 1381 . بازيابي مس به روش بيوليچينگ از سنگهاي سولفوري کم عيار معدن دره زار مجتمع مس سرچشمه. خلاصه مقالات اولين همايش آشنـايي با کاربــردهاي بيوتکنولــوژي در استان کرمان. سازمان پژوهشهاي علمي و صنعتي ايران.

کوچکي ، ع . حسيني ، م 1380. بوم شناسي محيط زيست، تأليف بيل فريد من. انتشارات دانشگاه فردوسي مشهد. 256 ص.

Batagelia, F. et al. 1998. The mutual effect of mixed thiobacilli and leptosprilli population on pyrite bioleaching. Mineral Engineering. 11: 195 - 205.

Fernando, A. 2002. Present and future of bioleaching in developing countries. Electronic journal of

biotechnology. 5: 196-199.

Imai, K. 1978. On the mechanism of bacterial leaching, In: Metallurgical Application of Bacterial Leaching and Related Microbiologic Phenomena. Murr, L.E. Torma, A.E. Brierley, J.A (Eds). Academic press, New York. 275 - 282.

Johnson, D. B. 1998. Biodiversity and ecology of acidophilic microorganisms. FEMS Microbiology Ecology. 27: 307- 317.

Konishi, Y. et al. 2001. Copper recovery from chalcopyrite concentrate by acidophilic thermophile Acidianus brierleyi in batch and continuous flow stirred tank reactors. Hydrometallurgy. 59: 271–282.

Oblinger, J. L. et al. 1975. Understanding and teaching the most probable number technique. Journal milk food technol. 38: 540- 545.

Schippers, A. et al. 1999. Intermediary sulphur compounds in pyrite oxidation. Apple, Microbial Biotechnology. 52: 104 – 110.

Silverman, M. P and Lundgren, D. G. 1959. Studies on the chemo-autotrophic iron bacterium ferrobacillus ferrooxidance.In: An improved medium and a harvesting procedure for securing high cell yields. Journal of Bacteriology.77: 642-647.

Smith, j. E. 1996. Biotechnology.Thired Edition. Cambridge University Press. Pp236.

Suzuki, I. 2001. Microbial leaching of metals from sulphid minerals. Biotechnology Advances.19: 119-132.

Tributsch, H. 2001. Direct versus indirect bioleaching. Hydrometallurgy. 59: 177- 185.

Umrania, V. V. 2002. Screening of thermoacidophilic autotrophic bacteria for covellite solubilization. Applied Biochemistry and Biotechnology. 103: 359- 366.

سرآغاز

استخراج مس در معادن مس از جمله معدن سرچشمه به روش گداخت(4) صورت مي گيرد که منجر به آزاد شدن مقدار زيادي گاز دي اکسيد گوگرد مي شود. اين گاز تأثير سوئي بر پوشش گياهي منطقه و همچنين بر pH خاک دارد و منجر به حلال بودن کاتيون هاي بازي در خاک مي گردد. وجود اين گاز در هوا نيز از طريق توليد باران هاي اسيدي خسارت جبران ناپذيري بر منطقه وارد مي کند (احمدي مقدم، 1366؛ کوچکي و حسيني، 1380). امروزه استفاده از ميکروارگانيزم هاي گوگردي کموليتوتروف(5) و مزوفيل در استخراج فلزاتي چون مس، آهن، اورانيوم و نيکل معروف به پديده استخراج ميکربي(6) در کشورهايي مانند استراليا،کانادا، شيلي، چين، پرو و ايالات متحده امريکا، بويژه در سنگ هاييکه داراي عيار کم هستند تا حد زيادي جانشين روش هاي گداخت استخراج فلزات شده است. به طوري که مس در مجموع در اين کشورها به ميزان 1/12288 هزار تن در سال 1998، 12712 هزار تن در سال 1999 و 7/13243 هزارتن در سال 2000 با اين روش استخراج شده است (Fernando, 2002 و Smith, 1996). در روش استخراج ميکربي از باکتري هاي کموليتوتروف مزوفيل، براي مثال تيوباسيلوس ها استفاده مي شود. با توجه به وفور معادن کم عيار مس در ايران و به صرفه نبودن استخراج آنها با روش هاي گداخت و همچنين عدم توليد آلاينده هاي هوا در استخراج ميکربي نياز به کارگيري اين روش احساس مي شود. استفاده از اين روش مي تواند منشا فعاليت هاي جديد اقتصادي و سالم زيست محيطي براي استخراج فلزات از جمله مس باشد. مزيت اين روش علاوه بر اهميت اقتصادي آن در بازيافت فلزات از سنگ هاي کم عيار، جلوگيري از تبديل ترکيبات گوگردي موجود در خاک معدن به دي اکسيد گوگرد و هيدروژن سولفوره است که هر دو از آلاينده هاي محيطي هستند(Schippers et al.,1999). براي توسعه صنعت استخراج ميکربي فلزات، علاوه بر نياز به ساخت دستگاه ها، توجه به فعاليت هاي ميکربي مربوط، بويژه با استفاده از منابع طبيعي موجود لازم است. تاکنون تيوباسيلوس هاي متفاوتي از خاک هاي معدني جداسازي شده که در برخي موارد اثر اين باکتري ها بر روي پاره اي از کاني هاي مس يا آهن مطالعه شده است. همان طوري که اثر مخلوط دو يا چند باکتري از جنس هاي متفاوت براستخراج آهن از پيريت موجود در معادن آهن انجام شده است (Batagelia et al., 1998)، با اين حال بيشتر کارهاي انجام شده با اين روش بر روي سنگ هاي معدن مس در حالي صورت گرفته که فقط نقش يک باکتري بررسي شده است (اميني، 1381، سعيد و معطري، 1381؛ Suzuki, 2001) و نقش و تأثير متقابل باکتري ها که عموماً در محيط هاي طبيعي ممکن است به صورت مخلوط وجود داشته باشند کمتر مورد توجه قرار گرفته است.

باکتري هاي کموليتوتروف گوگردي TTو TFهوازي اجباري، ميله اي شکل، گرم منفي و داراي فلاژله قطبي اند و تشکيل اسپور نمي دهند. در محدودة pH 5/1 تا 5/4 بهترين رشد را دارند. دامنة دمايي آنها 10- 35 درجة سانتيگراد و بهينة فعاليت آنها در دماي 25-30 درجة سانتيگراد است. انرژي خود را از اکسيداسيون مواد معدني به دست مي آورند(Johnson, 1998). منبع ازت مورد نياز آنها نمک هاي آمونيوم و نيترات است. اين باکتري ها انرژي مورد نياز خود را از اکسيداسيون سنگ معدن کووليت (CuS) و تبديل آن به مس محلول و گوگرد عنصري طبق معادلة زير به دست مي آورند(Umrania, 2002).

معادلة (1):

 

در صورتي که باکتري توانايي انجام معادله 1 را نداشته باشد مي تواند گوگرد موجود در محيط را طبق معادله2 به سولفات تبديل کرده و از انرژي حاصل استفاده کند .

معادله (2):

 

وجود سنگ معدن مس به صورت کالکوسيت (Cu2S) نيز در محيط کشت باکتري اين امکان را به باکتري گوگردي مي دهد که اين ماده را ابتدا به کووليت تبديل کند و سپس طبق واکنش 1 فرايند را ادامه دهد .

معادله (3):

 

اين پديده به طور طبيعي گاهي در معادن آهن و مس اتفاق مي افتد که منجر به آزاد شدن يونهاي سنگين Fe++ و Cu++ و نيز اسيدي شدن زه آبهاي اين معادن مي شود (Suzuki, 2001).

در اين مطالعه ميزان فعاليت دو باکتري TTو TF که توسط مرکز تحقيقات و مطالعات سرچشمه از خاک اين معدن جداسازي شده بودند به صورت مخلوط و همچنين جداگانه بر روي سه نوع خاک کم عيار معدن مس سرچشمه (2/0، 3/0و 4/0) بررسي شد. به منظور بررسي کمي فعاليت باکتري ها در جداسازي کاتيون مس از گوگرد عنصري، مقدار مس آزاد شده در محيط هاي مختلف کشت اندازه گيري و مقدار گوگرد آزاد شده نيز با روش شيميايي جداسازي و اندازه گيري شد. بعلاوه، همزمان با فعاليت باکتريها رشد باکتريها نيز از طريق شمارش آنها کنترل گرديد.

مواد و روش ها

ابتدا باکتريTFدر محيط کشت اختصاصي 9K ((Silverman & Lundgren,1959

[KCl 0.1 g/l, MgSO4 .7 H2O 0.5g/l, KH2PO4 0.5 g/l, Ca(NO3)2 .4H2O 0.01g/l, (NH4)2SO4 .7 H2O 0.5 g/l, FeSO4 . 7H2O 44g/l ]

و باکتري TT در محيط کشت اختصاصي ايمايي(Imai, 1978)

]NH4Cl 0.1 g/l, KH2PO4 0.3 g/l, MgCl2 . 6H2O 0.1g/l, CaCl2. 2H2O 0.14 g/l, FeSO4. 7H2O 0.01 g/l, S 10 g/l [

کشت شدند. براي تهية کشت مخلوط دو باکتري نيز حجم هاي مساوي از باکتري ها بر روي محيط کشت ايمايي کشت شدند. در سري هاي 5 تايي از ارلن ماير250 سي سي، از ظروف لرزان آزمايشگاهی در هر ظرف هر کدام 5 گرم خاک معدن و 30 سانتيمتـر مکعب از محلــول کشت پايــه

[(NH4)2SO4 3.7g/l, H3PO4 0.8 g/l, KOH 0.48 g/l, MgSO4 .7 H2O 0.52 g/l] ريخته شد. اسيديته محيط کشت با اضافه کردن قطراتي از سولفوريک اسيد به 2 رسانده شد؛ اين اسيديته منطبق با دامنة pH مورد نظر باکتري هاست. همچنين محيط کشت پايه فاقد هر نوع کاتيون فلزي است که امکان رقابت را با مس در واکنش هاي اکسيداسيون و احيا از بين مي برد. با استفاده از سرنگ استريل يک سانتيمتر مکعب از محيط کشت هاي حاوي باکتري ها (ايمايي ، 9K) به ارلن مايرها اضافه شد به طوري که براي هر تيمار باکتري 5 تکرار در نظر گرفته شد. مجموعه اي 5 تايي نيز بدون اضافه کردن باکتري ها تهيه و به عنوان شاهد در نظر گرفته شد . ظروف آزمايشگاهي در دماي 30 (Konishi et al., 2001) درجه سانتيگراد به مدت 60 روز در انکوباتور قرار داده شدند. هر 10 روز يک بار يک نمونه 10 سانتيمتر مکعبي از هر ظرف برداشت و سانتريفوژ و غلظت مس در محلول رويي آن با استفاده از اسپکتروفتومتر جذب اتمي اندازه گيري شد و سپس محلول و رسوب حاصل به ظرف اوليه برگردانده شدند. بعد از 60 روز مقدار کل هر محلول سانتريفوژ و پس از اندازه گيري مقدار مس در محلول بالايي pH آن اندازه گيري و بر اساس تغييرات pH مقدار سولفوريک اسيد توليد شده در اثر فعاليت باکتري ها محاسبه گرديد. به رسوب زيرين مقدار 10 سانتيمترمکعب از ماده آلي کربن دي سولفيد اضافه و پس از مخلوط کردن آن و حل شدن گوگرد در حلال مزبور، محلول با استفاده از کاغذ صافي صاف شد. پس از اينکه حلال فرار کربن دي سولفيد از محلول صاف شده تبخير شد وزن گوگرد باقيمانده اندازه گيري گرديد. در عين حال، در فاصله هاي 10 روز، همزمان با اندازه گيري جذب اتمي مس 1سي سي از محلول بالايي، ابتدا 6-10 بار رقيق و سپس با استفاده از اسپريدر(7) 1/0 ميلي ليتر از محلول رقيق شده روي محيط کشت جامد 9K و ايمايي که به آنها آگار اضافه شده بود، کشت شدند و سپس در انکوباتور در دماي 30 درجه سانتيگراد قرار داده شدند. پس از رشد باکتري ها تعداد کلوني ها شمارش و در معکوس درجه رقت ضرب و بر اساس آن تعداد باکتري ها در 100ميلی ليتر از محلول اوليه بر حسب MPN(8) محاسبه گرديد(Oblinger et al., 1975). حدود اطمينان 95% براي داده هاي حاصل از آزمايشات محاسبه و همراه با ميانگين داده هاي مربوط با استفاده از نرم افزار آماري Excel به صورت نمودار رسم شد.

يافته ها

نتايج حاصل از اندازه گيري مقدار کاتيون مس در محلول هاي محتوي سه تيمار باکتريايي در هر سه نوع خاک نشان مي دهد که فعاليت باکتري TF به طور معني داري بيشتر از TT است و در مخلوط دو باکتري نيز مقدار کمتري مس نسبت به باکتري TFدر حالت تنها آزاد شده است. منحني هاي مربوط به آزاد سازي مس در هر سه خاک و


اشتراک بگذارید:


پرداخت اینترنتی - دانلود سریع - اطمینان از خرید

پرداخت هزینه و دریافت فایل

مبلغ قابل پرداخت 11,000 تومان

درصورتیکه برای خرید اینترنتی نیاز به راهنمایی دارید اینجا کلیک کنید


فایل هایی که پس از پرداخت می توانید دانلود کنید

نام فایلحجم فایل
54_1027971_9131.zip68.5k





ویدئو آموزشی کسب درآمد میلیونی با بازاریابی فایل در وردپرس(آموزش توسط رتبه 10 فایل سل)

ویدئو آموزشی کسب درآمد میلیونی با بازاریابی فایل در وردپرس(آموزش توسط رتبه 10 فایل سل) فرمت فایل : MPG- نوع فایل (ویدئو-قابل نمایش روی کامپیوتر و رسانه های دیجیتال)   تعداد فایل ها : 3 فایل ویدیویی(3 بخش)   کیفیت فایل ها : عالی(Full Hd)   حجم فایل های ویدیویی : 230 مگابایت    توضیح محصول : این ویدئو بطور کامل بازاریابی فایل توسط وردپرس را معرفی و آموزش داده است مدرس این ویدئو مدیر فروشگاه پارس است که دارای رتبه کل 10 در فایل سل و رتبه یک فروش در ...

توضیحات بیشتر - دانلود 49,000 تومان

نظرسنجی

کدام نوع از فایل های زیر مورد نیاز شماست