超声波对At.f菌脱除鲕状赤铁矿中磷的影响

　　1)超声波诱变可以提高At.f菌的活性，当超声波频率为59kHz、诱变时间为20min时，体系中Fe2+完全氧化所需时间为20min;

　　2)超声波诱变20min后的At.f菌接种比为15%～20%时，30d铁矿的脱磷效果为85%以上;

　　3)培养基中ρ(Fe2+)≥9g/L时，诱变后的菌株对于鲕状赤铁矿磁选精矿的脱磷率为80%以上。

　　鄂西鲕状赤铁矿储量高达37亿t[1]。由于赤铁矿和胶磷矿以细粒嵌布为主，嵌布关系复杂[2]，因此解离困难，铁回收率不高、磷脱除难度大，该资源大规模工业开发遇到选矿提纯技术瓶颈，至今未能得到有效开发利用[3]。

　　针对不同性质的含磷铁矿石，国内外主要的降磷方法有选矿方法、化学方法、微生物方法及冶炼方法等[4]。由于鲕状赤铁矿是以鲕状集合体形式存在的赤铁矿，而鲕状集合体是某种物质的胶体以其他物质颗粒为核心逐层凝结，具有同心层状构造，因此采用传统的选矿技术很难奏效[5-6]。

　　作者拟采用超声波诱变技术，研究超声波诱变频率和时间等影响因素，以及诱变后At.f菌的接种量及培养基中ρ(Fe2+)等营养元素对该菌脱除鲕状赤铁矿中磷的影响。

　　1　实验

　　1.1　原材料

　　1)铁矿样

　　铁矿样为鄂西鲕状赤铁矿的磁选精矿(其中EXQ-1为强磁选精矿，EXB-2为弱磁选精矿)，化学组成如表1所示。由表1可见，主要是元素P含量超标，远未达到冶炼对铁精矿的品质要求。

　　2)菌种

　　所用的菌种来自广西某温泉水样经反复分离纯化后得到的At.f菌菌株。

　　3)培养基

　　采用如下改良的9K培养基：(NH4)2SO43g，KCl0.1g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)20.01g，蒸馏水700mL，pH3.0，121℃灭菌15min，加入300mL预先配成一定浓度的FeSO4·7H2O溶液并过滤除菌。由于该铁矿中元素硫含量已达标，且At.f菌还会以铁矿中的硫作为能源物质而进一步消耗，因此仅研究分析At.f菌作用后的脱磷效果。

　　1.2　方法

　　1)超声波诱变

　　将纯化后的At.f菌菌液在59kHz的超声波下进行诱变，然后分别取不同诱变时间处理得到的菌液10mL，加入到含有90mL改良的9K培养基和2g铁矿粉的250mL锥形瓶中，在30℃、120r/min的空气浴恒温摇床中振荡培养。

　　2)细菌接种量变化

　　取诱变中得到的优良菌液5mL，10mL，15mL和20mL，其余步骤同方法1)部分。

　　3)培养基中Fe2+浓度变化

　　改变9K培养基中ρ(Fe2+)分别为2.25g/L、4.5g/L、6.75g/L、9g/L和11.25g/L，其余步骤同方法1)部分。

　　2　结果与讨论

　　超声波是一种机械振动波，频率范围约在20～106kHz，波长为10～0.01cm，具有很强的生物学效应，空化作用对微生物细胞壁膜结构产生某些变化，使细胞内外物质发生选择性交换，甚至发生突变[7]。超声波波长远大于分子的尺寸，不能直接对分子产生作用，而是通过对分子周围环境的物理、化学作用而影响分子，即通过超声波空化能量来加速和控制化学反应，提高反应速率。在超声周期性震荡或崩裂过程中，空化泡周围极小空间内产生约4000～5000K的高温和50MPa压力，且温度随时间的变化率可达109K/s，产生速度约110m/s的微射流，微射流作用会在界面之间打开结合力强的化学键，引发新的化学反应[8]。文中主要讨论超声波诱变时间、诱变后At.f菌接种量及培养基中亚铁离子浓度ρ(Fe2+)等因素对At.f菌脱除鲕状赤铁矿中磷的影响。