嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，简称A.f菌）于1947年由Clomer和Hinkle首次从矿山酸性废水中分离得到[1]，属革兰氏阴性，好氧、嗜酸，是一种无机化能自养菌。在酸性环境中，该菌能够通过把Fe2+氧化为Fe3+所产生的能量来维持自身生长[2]，产生的Fe3+可作为一种重要的氧化剂参与到其他的化学反应中，这一特征使其在生物浸矿[3]、生物脱硫[4]、酸性废水的处理[5]以及重金属污染的消除[6]等领域有着广泛的应用。在酸性矿山废水处理方面，传统的方法是利用石灰对其进行中和[7]，随着pH值的增加，Fe2+发生水解而沉淀下来，达到去除铁离子的目的。但此方法中石灰消耗量较大，产生大量的中和渣，增加运输和堆存的困难。相较于Fe2+，Fe3+在较低pH值环境下就能够水解沉淀[8]。因此，可以利用A.f菌将Fe2+氧化为Fe3+，再进行中和沉淀以减少废渣的产生。然而，游离的A.f菌细胞密度较低，对Fe2+的生物氧化速率较为缓慢，在反应系统的机械强度和稳定性方面也存在一定的缺陷。

本研究以大型喷淋塔作为生物反应器，聚丙烯泰勒花环填料为载体固定A.f菌，形成了稳定高效的生物反应体系。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪等对填料表面进行形貌表征，沉淀分析。采用单因素法考察该反应体系的较佳操作条件。以期为该生物反应系统的工业化应用提供基础实践理论及技术参数。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 菌种

“讲”即是“讲责任”“讲案例”“讲安全”“讲清洁”。肇庆海事局推动企业落实安全生产主体责任；认真开展典型事故案例进航运企业、进船员培训机构“双进”活动；组织开展80余场水上交通安全知识“七进”（进企业、进校园、进社区、进渔村、进渡口、进机关、进船舶）活动；为宣传船舶防污染知识先后组织编写《广东海事局西江船舶污染物处置须知手册》和《西江船舶供受油作业安全手册》等。

嗜酸氧化亚铁硫杆菌，本实验室保存，来源于四川省某金矿矿山的酸性废水，经富集分离与驯化得到。

细胞固定化完成后，采用单因素法考察初始pH值、温度以及通气量对固定化A.f菌氧化特性的影响，测定Fe2+氧化率的变化。

1.2.2 固定化A.f菌的氧化特性

1.1.3 试验装置

反应器：喷淋塔，防腐材料加工制得(高3.2 m，内径0.4 m，储液槽有效体积100 L，持液量8.15 L)，上端开口，下部储液槽配有温度控制器。

企业的合并重组，通常会对其经营模式带来改变，其财务管理机制也将受到影响。例如，生产型企业与销售型企业合并后，新企业的经营范围将大幅扩展。若生产型企业占据了主导地位，则财务部门的管理范围将向销售、储运等环节延展。反之亦然。但在这一过程中，财务资源会密集交接，人员变更将更为频繁。传统的财务管理机制，无法应对规模扩大、审核延长等管理体系的变化。

微表处作为一种常见的养护维修技术，具备经济、快速的优点，一般用来修复裂缝与车辙等病害[1]。本文首先介绍纤维微表处中纤维的作用机理，对纤维微表处提出施工建议，并基于某高速实际路面养护维修技术进行应用研究，提高养护维修工程的施工质量，以增加路面的使用寿命。

填料：聚丙烯泰勒花环（73 mm×28 mm），在pH值为2的硫酸中浸泡24 h，用蒸馏水冲洗至中性，烘干备用。

观察组：由带教老师在上课前将病例患者的基本病情交给学生，让他们通过阅读病例找到患者的一般临床资料、阳性体征、相关检查结果，学生自己提出相应问题之后，进行文献查阅，并在查找中标记知识链接，拓展护生学习知识视野，再让学生分成小组对该病例进行分析，从中提出临床分析、护理问题、护理措施以及潜在问题，同时学生也可预测患者预后等。

直到2015年5月，安娜·斯托克教授在加拿大著名智库霍尔研究院发表研究报告：“如何应对加拿大日益下降的数学成绩＂，产生了轰动效应；公众方才了解并关注加拿大的数学教育危机.[6]

1.2 试验方法

1.2.1 细胞固定化

将聚丙烯泰勒花环填料装入喷淋塔中，加入40 L接种量为10%的培养基，采用气液逆流接触的方式。操作条件控制为空气量6 m3 /h、循环液体流量7.5 m3 /h。当培养基中Fe2+浓度降至初始浓度的5%以下时，将其全部替换为40 L新鲜培养基，以此为一个批次操作。此后，连续重复该操作，直至反应器运行达到稳定状态，固定化完成。

细菌生长培养基采用改良的9 K培养基，其组 成 为：(NH4)2SO4 0.3 g，KCl 0.01 g，MgSO4·7 H2O 0.05 g，K2HPO4 0.05 g，Ca (NO3)2 0.001 g，FeSO4·7H2O 44.78 g，蒸馏水1000 mL，pH 值1.75～2.75。

1.1.2 培养基

从图4可知，样品在3396 cm-1、1628 cm-1、1424 cm-1、1187 cm-1、1086 cm-1、1005 cm-1、627 cm-1、510 cm-1和 472 cm-1处有吸收峰。其中，3396 cm-1处的吸收峰为O-H的伸缩振动，1628 cm-1处的吸收峰为H-O-H的变形振动，1424 cm-1处生的吸收峰为NH4+中N-H的弯曲振动，1187 cm-1和1086 cm-1处的吸收峰为位SO42-的ν3伸缩振动，1005 cm-1处的吸收峰为O-H的变形振动，627 cm-1处的吸收峰为SO42-的ν4伸缩振动，510 cm-1和472 cm-1处的吸收峰为FeO6正八面体振动。这与黄铵铁矾的标准红外图谱相一致，表明固定化过程中填料表面的沉淀为黄铵铁矾。

去年长假期间，我去表姐家做客，发现了书架上整整齐齐地摆着一叠《小学生之友》，我顿时欣喜若狂，心想：这下总算是有事可做了！我随便挑了一本，拿起来看了看，是2008年的。都过去了那么多年，这本书还是完好如初，看来，表姐也是个爱书之人哟。

溶液的pH值用pHS-3C+型酸度计测定；Fe2+浓度的测定采用重铬酸钾容量法[9]；样品的表面特征采用JSM-7500F/X-MAX50型扫描电子显微镜进行分析；采用Rigaku D/max-TTR III型X射线衍射仪采集得到样品X射线衍射图，以Cu Kα靶辐射分析，扫描范围为0～70°；采用KBr压片法在Nicolet-6700型红外光谱仪上测定得到样品傅里叶红外光谱图，扫描范围为400～4000 cm-1。

2 结果与分析

2.1 喷淋塔中A.f菌的固定化

在酸性环境中，A.f菌具有良好的Fe2+氧化能力。体系中A.f菌的密度越大，Fe2+的氧化速率越快。在喷淋塔中以泰勒花环为填料，进行了多批次连续操作固定A.f菌，以提高填料表面菌体细胞的密度。在整个固定化过程中，每一批次Fe2+完全氧化所需要的时间见图1。

  

图1 Fe2+完全氧化所需要的时间Fig . 1 Time required for Fe2+ complete oxidation

由图2可以看出，填料表面附着了大量的A.f菌，并伴有少量沉淀颗粒，共同构成了喷淋塔中生物膜体系。A.f菌的细胞主要出现在反应过程中产生的沉淀附近，这和Nemati等[10]报道的结果一致。少量沉淀的存在，不仅能促进细胞的固定，还能增强生物膜的机械强度。

为了确定嗜酸氧化亚铁硫杆菌在填料表面的固定化情况，使用无菌水冲洗填料表面的无机盐，冷冻干燥24 h后，对其进行扫描电镜分析，扫描电镜照片见图2。

  

图2 填料表面的扫描电镜照片Fig . 2 SEM image of carrier surface

由图1可以看出，随着反应批次的增加，Fe2+完全氧化所需要的时间不断减少，细菌对F2+的氧化速率逐渐增大，表明A.f菌密度不断增加。直到第21批次循环后，Fe2+完全氧化所需要的时间处于基本稳定的状态，达到最小值，完成了A.f菌的固定化。

2.2 沉淀的分析鉴定

采用X射线衍射的方法对上述固定化过程中填料表面的沉淀进行分析，样品的X射线衍射图谱见图3。

  

图3 沉淀样品的X射线衍射Fig . 3 XRD patten of precipitation

由图3可以看出，沉淀的XRD图谱中存在明显的特征峰，可以确定该沉淀为晶型矿物。所有的特征峰所对应的层面间距d值与JCPDS卡中NH4Fe3(SO4)2(OH)6的d值非常接近，初步判定该沉淀为黄铵铁矾。

在培养基组分、初始pH值、通气量等因素不变的条件下，溶液的温度分别设为28、31、34、37和40℃时，Fe2+氧化率随时间的变化曲线见图6。

  

图4 沉淀样品的红外图谱Fig. 4 FTIR spectrum of precipitation

1.2.3 分析方法

2.3 固定化A.f菌氧化Fe2+的操作条件

2.3.1 初始pH值对固定化A.f菌氧化Fe2+的影响

在培养基组分、温度以及通气量等因素不变的条件下，溶液的初始pH值分别设为1.75、2.00、2.25、2.50和2.75时，Fe2+氧化率随时间的变化曲线见图5。

  

图5 不同初始pH值下Fe2+氧化率Fig . 5 Variation of Fe2+ oxidation ratio at different initial pH

从图5可以看出，培养基的初始pH值对固定化细胞的Fe2+氧化特性产生了较大的影响。在pH值为1.75时，由于酸度过高，细菌氧化Fe2+的能力受到了一定的抑制，氧化效果较差；当初始pH值在2.00～2.50范围内时，细菌具有较高的氧化性能，直接反映出此时细菌具有较好的生长状态；当pH＞2.50时，细菌对Fe2+的氧化能力开始下降。此外，当pH＞2.50时，培养液中产生了大量的沉淀物。大量沉淀的存在，一方面影响生物反应系统的传质，从而影响细菌的氧化效果；另一方面，容易引起填料及反应器的堵塞。综上所述，该体系的最佳初始pH值为2.25，此时，固定化A.f菌表现出对Fe2+的最大氧化性能。

2.3.2 温度对固定化A.f菌氧化Fe2+的影响

除此之外，浮世绘歌川派晚期的画家歌川国芳也是一个善于借鉴中国艺术的大师，他依据《水浒传》作了著名的版画《水浒一百零八将》，将水浒诸将的人物性格描绘得丝丝入扣，此外他还接触许多汉代绘画、山海经插画和佛教的神怪内容，刻了许多神怪题材的版画。神怪题材的作品在中国绘画史中一直处于边缘的次要地位，但是日本民众却对此很有兴趣，这类题材的绘画在当时也产生很大影响。

为了进一步分析沉淀的特征，用傅里叶红外光谱仪对沉淀进行了分析，样品的红外光谱见图4。

（2）本项目在一定程度上对浊漳河南源起到削减入河污染量、改善湖滨生态的作用，对本区河道水环境改善和生态系统修复起到积极作用。

  

图6 不同温度下Fe2+氧化率变化情况Fig . 6 Variation of Fe2+ oxidation ratio at different temperature

从图6可以看出，温度对固定化A.f菌的Fe2+氧化能力存在显著的影响。在28～34℃范围时，随着温度的增加细菌的氧化能力逐渐增加到最大值。当温度超过34℃后，随着温度的增加，细菌对Fe2+的氧化能力急剧下降。说明该生物反应体系的操作温度并不是越高越好，高温条件容易导致A.f菌细胞体内蛋白质的活性降低，从而抑制其生长与代谢，影响其对Fe2+的氧化速率。该体系中固定化A.f菌氧化Fe2+的较佳温度为34℃。

2.3.3 通气量对固定化A.f菌氧化Fe2+的影响

在培养基组分、初始pH值以及温度等因素不变的条件下，生物反应系统的通气量分别设为0.3 m3/h和6 m3 /h时，Fe2+氧化率随时间的变化曲线见图7。

“今天和风絮日，真是好天气”！我和他把一只蝴蝶风筝缓缓升高，说到放风筝，我的经验可丰富了，从小爸爸就带我玩风筝，都是他亲手做的，风筝的骨要直，两边得对称，厚薄要相当，稍微有点差池，风筝就歪歪扭扭飞不起来。

  

图7 不同通气量下Fe2+氧化率变化情况Fig . 7 Variation of Fe2+ oxidation ratio at different ventilation volume

从图7可以看出，当通气量减少时，反应体系中Fe2+的氧化情况几乎不变，甚至当通气量降至0（未通入空气）时，Fe2+的氧化情况也没有发生明显的变化。据此可以推测，该工艺操作条件下细菌生长代谢的溶氧限制得以解除，不需要额外的通入空气即可满足细菌生长及生物氧化Fe2+时对氧气的需求。这样，一方面可以降低反应体系的扰动，降低生物膜脱落的风险，增加反应体系的稳定性；另一方面，可以大幅度的降低反应体系的能耗。

2.4 固定化A.f菌的长期氧化活性

为满足工业应用的要求，考察了固定化A.f菌对Fe2+的氧化稳定性。在较佳操作条件下，反应系统多批次连续运行，固定化A.f菌对Fe2+的氧化情况见图8。

在古诗文的词汇中，实词的意义相对固定，随着时代的更迭，会产生相应的拓展和引申，但总的来说学生易于掌握，难的莫过于虚词。刘彦和将常见的虚词作了如下归类：“至于夫惟盖故者，发端之首唱；之而于以者，乃扎句之旧体；乎哉矣也，亦送末之常科。”并指明虚词在作者回环婉转的巧妙运用下，文辞就会变得严密。因此，作者在创作过程中会努力避免虚词的运用出现谬误，那么我们在阅读过程中同样要将虚词理解准确。否则，即使理解了文意也是不严密的。当然，在教学实践中不能完全按刘彦和的方法来辨析，毕竟《文心雕龙》成书于南朝，此后的词汇在词性和词义上都产生了变化与演进。

  

图8 固定化A.f菌的长期氧化活性Fig. 8 Long-term oxidation activity of immobilized Acidithiobacillus ferrooxidans

由图8可以看出，连续运行多个批次时，喷淋塔中固定化A.f菌的生物氧化活性仍然比较稳定。通过计算，氧化速率为4.27 g/L/h。稳定的原因可能是在实验操作条件下，A.f菌在填料表面的固定与脱落达到动态平衡，Fe2+的氧化速率长期维持在同一水平。与游离A.f菌氧化Fe2+的不稳定性相比，建立的喷淋塔生物反应系统能稳定高效的氧化Fe2+，为固定化A.f菌的工业化应用提供了有价值的参考。

3 结 论

（1）在喷淋塔反应器中，对A.f菌进行多批次连续培养，成功的将A.f菌固定在聚丙烯泰勒花环填料上。填料表面的沉淀鉴定为黄铵铁矾，这些沉淀和菌体细胞一起构成了反应体系的生物膜。

（2）通过分析初始pH值、培养温度以及通气量对固定化A.f菌氧化性能的影响，确定了该生物反应器的最佳操作条件为pH值2.25，温度34℃。

（3）固定化A.f菌在多批次连续操作中，能够长期保持稳定的生物氧化活性。此时，Fe2+的氧化速率为4.27 g /L/h。该生物反应器的建立为今后固定化A.f菌在工业上的应用提供了一定的参考价值。

参考文献:

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[2] Temple K L, Colmer A R. The autotrophic oxidation of iron by a new bacterium, Thiobacillus ferrooxidans[J]. Journal of Bacteriology, 1951, 62(5):605-611.

[3] 邓明强, 白静, 白建峰,等. 影响嗜酸氧化亚铁硫杆菌生长及生物浸出效率的研究进展[J]. 湿法冶金, 2016,35(3):171-175.

[4] 蒋磊, 余刚, 杨慧群,等. 氧化亚铁硫杆菌在生物脱硫中的运用[J]. 广州化工, 2012, 40(22):14-15.

[5] Nengovhela N R, Strydom C A, Maree J P, et al. Chemical and biological oxidation of iron in acid mine water[J]. Mine Water and the Environment, 2004, 23(2):76-80.

[6] 徐颖, 谢志钢, 薛璐,等. 氧化亚铁硫杆菌淋滤重金属污染底泥的动力学[J]. 中国有色金属学报, 2014(5):1352-1358.

[7] 白润才, 李彬, 李三川,等. 矿山酸性废水处理技术现状及进展[J]. 长江科学院院报, 2015, 32(2):14-19.

[8] 王敏, 周立祥. 硅藻土、石英砂和钾离子促进微生物转化酸性矿山废水中亚铁成次生矿物的研究[J]. 岩石矿物学杂志, 2011, 30(6):1031-1038.

[9] GB/T 6730.8-1986, 重铬酸钾容量法测定亚铁量[S].

[10] Nemati M, Webb C. Combined biological and chemical oxidation of ferrous sulfate using immobilised Thiobacillus ferrooxidans[J]. Journal of Chemical Technology &Biotechnology, 1999, 74(6):562-570.