细菌在粘土矿物表面吸附量测定和微量粘土矿物富集方法的研究

高岭石论文 蒙脱石论文 伊利石论文 胶质芽孢杆菌论文 吸附量论文
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矿物与微生物相互作用是自然界中广泛存在的一种现象。矿物-细菌之间的吸附作用是两者进一步相互作用的基础。在粘土矿物与细菌共存时,体系中同时存在游离态的细菌细胞、自由的粘土矿物颗粒以及矿物-细菌复合体,因此,很难直接测定被矿物吸附的细菌数量的方法。本文开展了一系列的试验,试图获得简便、可操作性强且准确的细菌在粘土矿物表面吸附量的测定方法。土壤中经常含有2种或2种以上的粘土矿物,而有时其中的一种矿物含量很低以至于难以检测。同时,在矿物风化化学变化过程中会形成新生矿物,但新生矿物含量极低,更为检测带来相当大的难度。这时,若直接利用X-射线衍射仪(XRD)测定样品,往往极难检测到新生矿物。因此,研究工作中需要探索出一种使微量矿物组分在粘土矿物组合中得到富集的方法。本文就系统阐述了对粘土矿物组合中单一矿物富集方法的探索工作。试验结果表明,用茚三酮作为显色剂的蛋白质含量测定法可以客观地反映细菌数量。吸附时间设定为40 min比较合适。在离心时间10 min的情况下,2000 rpm的转速可以使游离态细菌和自由的矿物颗粒大部分沉淀,而矿物-细菌复合体大部分留在悬浊液中,从而可以比较准确地测定被矿物吸附的细菌数量。三种粘土矿物在溶液中的沉淀速率大小顺序为:高岭石>伊利石>蒙脱石,而它们对胶质芽孢杆菌YM-1菌株的吸附能力大小顺序则刚好相反:蒙脱石>伊利石>高岭石。矿物的比表面积、沉淀速率和表面所带电荷数量以及细菌活性是影响矿物吸附细菌的主要因素。粘土矿物与细菌之间的吸附作用力阳离子桥、静电引力等可能也起到一定的作用。利用离心法和沉降法处理高岭石(96%)+蒙脱石(4%)组合(下同)等六种矿物组合,先获得沉淀物A,再将上清液在10000 rpm转速条件下离心10 min,获得微量沉淀物B。最后利用XRD检验富集效果。结果表明,当两种矿物的比重差异较大时容易将它们分离,例如蒙脱石+高岭石、蒙脱石+伊利石、高岭石+蒙脱石和伊利石+蒙脱石组合。比重较大的矿物在沉淀物A中富集,如蒙脱石+高岭石和蒙脱石+伊利石组合。比重较小的矿物在沉淀物B中富集,如高岭石+蒙脱石和伊利石+蒙脱石组合。当两种矿物的比重比较接近时,分离效果较差,如高岭石+伊利石组合和伊利石+高岭石组合。矿物沉淀速率与比重有直接关系,比重越大沉淀越快,三种矿物的沉淀速率是高岭石>伊利石>蒙脱石。
摘要第7-8页
ABSTRACT第8-9页
第一章 文献综述与本文的研究思路第10-20页
    1.1 粘土矿物的主要特征第10-11页
        1.1.1 高岭石第10页
        1.1.2 蒙脱石第10-11页
        1.1.3 伊利石第11页
    1.2 粘土矿物吸附微生物的研究现状第11-12页
        1.2.1 粘土矿物吸附细菌的过程第11页
        1.2.2 粘土矿物吸附细菌的影响因素第11-12页
    1.3 细菌在矿物表面吸附量的测定方法第12-14页
        1.3.1 细菌在粗颗粒矿物表面吸附量测定方法的研究进展第12-13页
        1.3.2 细菌在细颗粒矿物表面吸附量测定方法的研究进展第13-14页
    1.4 多种粘土矿物共存体系中矿物分离和富集方法的研究进展第14-17页
        1.4.1 重液分离法第14-15页
        1.4.2 沉降-虹吸分离法第15页
        1.4.3 离心分离法第15-16页
        1.4.4 多种粘土矿物共存体系中微量组分富集的方法第16-17页
    1.5 研究思路第17-20页
第二章 细菌在粘土矿物表面吸附量测定方法的优化及影响吸附的主要因素第20-32页
    2.1 供试菌种及培养基成分第20-21页
    2.2 供试矿物样品第21-23页
    2.3 试验方法第23-24页
        2.3.1 菌液制备方法第23页
        2.3.2 离心转速的优化过程第23页
        2.3.3 细菌数量的测定方法第23-24页
        2.3.4 吸附试验方法第24页
    2.4 结果与分析第24-28页
        2.4.1 测定细菌数量方法的确定第24-25页
        2.4.2 吸附反应时间的确定第25页
        2.4.3 最佳离心转速的确定第25-28页
    2.5 讨论第28-30页
        2.5.1 影响吸附率的主要因素第28-29页
        2.5.2 粘土矿物吸附细菌的主要机制第29-30页
    第二章小结第30-32页
第三章 粘土矿物组合中微量组分富集方法的研究第32-46页
    3.1 单一矿物的沉降试验和结果第32-33页
    3.2 微量组分的富集方法第33-34页
        3.2.1 粘土矿物混合样品的制备方法第33页
        3.2.2 微量组分的富集方法第33-34页
    3.3 对微量组分富集效果的分析第34-45页
        3.3.1 蒙脱石+高岭石组合第34-37页
        3.3.2 蒙脱石+伊利石组合第37-38页
        3.3.3 高岭石+蒙脱石组合第38-39页
        3.3.4 伊利石+蒙脱石组合第39-41页
        3.3.5 高岭石+伊利石组合第41-42页
        3.3.6 伊利石+高岭石组合第42-45页
    第三章小结第45-46页
全文结论第46-48页
参考文献第48-52页
致谢第52-54页
在读期间发表论文情况第54页
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