پاورپوینت آشنایی با میکروارگانیسمهای مورد استفاده در فرآوری مواد معدنی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

آشنايی با ميکروارگانيسمهای مورد استفاده در فرآوری مواد معدنی

اسلاید 2 :

میکرو ارگانیسمها
میکرو ارگانیسمهای خاصی مانند تیوباسیلوس تیواکسیدان و تیو باسیلوس فرو اکسیدان که از آبهای سولفیدی چشمه های آب گرم جدا میشوند قادرند انحلال کانی های سولفیدی را تسریع نمایند. علاوه بر این این باکتری ها قادرند اکسیداسیون گوگرد عنصری، یونهای فرو و یونهای سولفید را باعث شوند. ضمن اینکه برخی موجب اکسایش H2S و تبدیل آن به گوگرد عنصری و تبدیل نیتروژن به نیترات میشوند.

بنا بر یک نظریه تعدادی از ذخایر رسوبی سولفیدی بر اثر عمل میکرو ارگانیسمها به وجود آمده اند.

اسلاید 3 :

تقسيم بندي باکتري ها
باکتري ها بر مبناي زير تقسيم بندي مي شود:
1. شکل ظاهري
2. شرايط محيط
3. مقاومت حرارتي
4. نوع جدار باکتري
5.خودکفايي غذايي

اسلاید 4 :

تنوع باکتریها( ادامه)
تقسيم بندي بر اساس شکل ظاهري
باکتري هاي ميله اي شکل (باسيل):
L=1-2 D=0.5
باکتري هاي کروي شکل (کوکسي ها):
اکثراّ اين باکتري ها به صورت دو يا چندتايي به يکديگر اتصال دارند.
باکتري هاي پيچ خورده (اسپيرل ها):
اين باکتري ها داراي يک يا چند تاژک بوده و متحرک مي باشند.

اسلاید 5 :

تقسيم بندي از نظر مقاومت حرارتي
Mesophile: (pH=1.5-3.5 T=25-45
- T.Ferrooxidans
- T.Thiooxidans
- L.Ferrooxidans
Moderate Thermophiles T= 45-60
- Sulfobasilous
Extreme Thermophiles: (T>95)
- Sulfolobus

اسلاید 6 :

ساختار سلول
ديواره سلول
غشاي پلاسمايي سلول
پوشش سلولي
تاژک­ها
مژه
هسته

اسلاید 8 :

تقسيم بندي از نظر نوع جدار باکتري
باکتري­ها را از نظر تفاوت در ساختار سطح غشايي به دو دسته کلي گرم مثبت و گرم منفي طبقه­بندي مي کنند
جدار باکتري هاي گرام مثبت
جدار خارجي اين باکتري ها از يک قشر ضخيم حاوي 25 الي 45 لايه پپتيدوگليکان که توسط اسيد تيکوئيک و اسيد تيکورونيک بهم اتصال يافته اند، تشکيل شده است . ضخامت اين لايه 20 الي 30 نانومتر مي باشد.
جدار باکتري هاي گرم منفي:
جدار خارجي اين نوع کاملا متفاوت است. در اين نوع قشر پپتيدوگليکان بسيار نازک بوده (3-1 نانومتر) ، بعلاوه در اين قشر اسيد تيکوئيک و اسيد تيکوروئيک وجود ندارد و بجاي آنها يک لايه ليپوپروتئين وجود دارد .

اسلاید 9 :

پپتي دوگليکان (قسمت اصلي تشکيل دهنده ديواره سلولي) در گرم مثبت ضخيم تر از گرم–منفي مي­باشد. غشاي خارجي ليپوپولي ساکارايدها (LPS) به شدت هيدروفيل میباشد و حضور پروتئين بر روي لايه LPS منجر به آب گريز شدن سطح مي گردد. لايه s پروتئيني به صورت وسيعي در دو نوع باکتري ها وجود دارد. سطح سلول تمام ميکروارگانيسم ها حامل بار منفي هستند که اين بار در اثر توزيع فسفات­ها، کربوکسيلات­ها و گروه سولفات بر روي ديواره سلول ايجاد مي­شود. بنابراين مشخصات کلی فيزيکی-شيميايی سطح سلول ترکيبی از اجزای سازنده آن است که منجر می­شود که هر باکتری رفتار خاصی را داشته باشد.

اسلاید 11 :

تقسيم بندي از نظر نوع خودکفائي غذايي
باکتري هاي خودکفا (Autotroph)
اين باکتري ها از نظر غذايي خودکفا بوده و کربن ساختاري خود را از گاز کربنيک موجود در هوا تامين مي کنند.
باکتري هاي غيرخودکفا (Hetrotroph)
اين باکتري ها از نظر غذايي خودکفا نبوده و بايد به محيط فعاليت آنها مواد غذايي مانند نشاسته گلوکز ،فرم آلدئيد ومواد آلي نيتروژن دار اضافه کرد.

اسلاید 12 :

ویژگی ها
باکتری های اوتوتروف دارای ویژگی های ذیل است:
1- آنها باید اکسیژن برای فعالیت های خود در دسترس داشته باشند. بنابراین اکسایش مواد معدنی با آزاد کردن انرژی لازمه رشد آنها است.

2- آنها از CO2 به عنوان منبع اصلی کربن برای سنتز ترکیبات آلی تشکیل دهنده سلول ها بهره بگیرد ( شبیه نباتات) اگر CO2 از هوای مورداستفاده باکتریها تخلیه گردد سلولها رشد نخواهند کرد. علیرغم اینکه مواد آلی نظیر چربیها، کربوهیدرات ها یا پروتئین ها از منابع انرژی هستنداین میکروارگانیسمها حتی حضور مواد فوق را تحمل نمیکنند.

3- آنها مواد مغذی خاص مانند PO43- را که برای متابولیسم آنها مورد نیاز است ، جذب میکنند.
4- آنها در مقابل غلظت بالای یونهای فلزی مانند Cu2+ در محلول مقاوم هستند حال آنکه این یونها برای موجودات دیگر شدیدا سمی هستند.

اسلاید 13 :

ویژگی ها(ادامه)
5- در محیط های اسیدی 3-5/1=pH مقاوم بوده و رشد میکنند.
6- در نور خصوصا ماورا بنفش از بین میروند. تاریکی تاثیر مثبتی بر عملکرد آنها دارد. عمل باکتریها در محیط های کم عمق در اوقات روز متوقف می شود.
7- بیشترین فعالیت آنها در دمای خاصی است برای تیو باسیلوس فرواکسیدان حدود 35 درجه سانتیگراد. برای باکتریهای ترموفیلیک که از چشمه های آب داغ سولفیدی جدا میشوند ( ترموفیلیک) دمای تا 85 درجه سانتیگراد را تحمل میکنند.
8- آنها آنزیمهائی را تولید میکنند که کاتالیزور فرآیند اکسایش میباشد. MS(s)-----M2+(aq)+ S2- (aq)
S2- + 2O2----SO42-

اسلاید 14 :

ویژگی ها(ادامه)
چسبیدن میکرو ارگانیسمها بر سطح سولفیدها اکسایش سریع یونهای S2- را باعث میشود. این یونها از کانیها آزاد شده اند و توسط انزیمها کاتالیست شده اند.
میکرو ارگانیسمها کاتالیست اکسایش گوگرد عنصری آزاد شده از انحلال کانیهای سولفیدی میباشند. به فرمولهای زیر توجه شود:
MS + 2H+ + ½ O2-----M2+ + S + H2O
S+3/2 O2 +H2O------2H+ + SO42-
بنا براین امکان استحصال گوگرد عنصری هنگام لیچینگ باکتریائی وجود ندارد.

اسلاید 15 :

مهمترين باکتري هاي مورد استفاده در صنعت
سولفولوبوس :
خصوصيت: اين باکتري اکثرا در چشمه هاي آب گرم اسيدي يافت مي شود . سولفولوبوس ها از نظر دمايي و اسيديته بالاي محيط بسيار مقاوم بوده ، اما نسبت به دانسيته پالپ محيط بشدت حساس مي باشد.
همچنين اين باکتري به حضور آرسنيک حساس بوده و غلظت هاي بالاتر از 1.5 تا 2 (گرم در ليتر) را نمي تواند تحمل کند

اسلاید 16 :

مهمترين باکتري هاي مورد استفاده در صنعت
تيوباسيلوس ها:
تيوباسيلوس فرواکسيدان:
خصوصيت: قادر است سولفور آهن را ابتدا به گوگرد عنصري و آهن دو ظرفيتي تبديل کند و سپس گوگرد را به اسيد سولفوريک ، و آهن دو ظرفيتي را به آهن سه ظرفيتي اکسيد نمايد .
تيوباسيلوس تيواکسيدان:
خصوصيت: شبيه به نوع فرواکسيدان ، اما قادر به اکسايش يون فرو نبوده ولي ترکيبات گوگرد غيرآلي را با سرعت زياد به گوگرد عنصري اکسيد مي نمايد.

لپتوسپرليوم فرواکسيدان:
خصوصيت: اين باکتري با سرعت بسيار بالاتري نسبت به ساير باکتري ها ، اکسايش آهن فرو را انجام مي دهد .

اسلاید 17 :

درصد مواد تشكيل دهندة اسيدوتيوباسيلوس فرواكسيدانس
1-پروتئين، 2- آمينواسيد و ويتامين 3-خاكستر، 4- كربوهيدرات، 5- ليپيد (چربي)

اسلاید 18 :

ویژگی ها(ادامه)
میکرو ارگانیسمها موجب اکسایش یونهای فرو تولید شده از لیچینگ پیریت میشوند:

FeS2 + H2O + 7/2 O2-----Fe2+ + 2SO42- +2H+
2Fe2++1/2 O2 +2H+------2Fe3+ + H2O

اسلاید 19 :

نحوه عمل باکتری ها
1- فرآیند آنزیمی
در این مکانیزم آنزیمهای تولید شده در سلول باکتری به عنوان کاتالیست های انحلال کانی ها بهره گرفته میشود.
2- فرآیند های غیر آنزیمی
در این مکانیزم محصولات متابولیک مانند اسیدها و بازها با کانی ها واکنش میکنند. تیو باسیلوس تیواکسیدان وتیو باسیلوس فرو اکسیدان باکتری های خودکفا و هوازی هستد. در عملیات لیچینگ صنعتی که جریان پیوسته محلول لیچینگ تغذیه مناسب و تعادل محیط را برقرار میکند دو باکتری فوق لگاریتمی و مطابق رابطه n=n0ekt تکثیر مییابند.

اسلاید 20 :

کاربردها
عمل کاتالیستی میکروارگانیسمها در اکسایش سولفیدها در مقیاس صنعتی برای عملیات لیچینگ درجا و دامپ لیچینگ استفاده میشود.
محیط طبیعی عموما برای رشد باکتریها مناسب میباشد. مثال نمونه از کاربرد این روش بازیابی مس، اکسایش پیریت برای آزاد سازی طلای محبوس در آنها یا تولید اسید برای انحلال کانیهای اورانیوم همراه پیریت همراه پیریت و همچنین حذف پیریت از ذغال میباشد.