細(xì)菌與二氧化硅膠體共存對(duì)界面乳化的影響

李曉暉，周桂英，黃松濤，溫建康，丁建南

?

細(xì)菌與二氧化硅膠體共存對(duì)界面乳化的影響

李曉暉1, 2，周桂英1，黃松濤1，溫建康1，丁建南2

(1. 北京有色金屬研究總院生物冶金國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京，100088；2. 江西省科學(xué)院生物資源研究所，江西南昌，330096)

研究細(xì)菌對(duì)二氧化硅膠體形成界面乳化物穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：不同細(xì)菌濃度下，二氧化硅膠體形成穩(wěn)定界面乳化物的生成率基本相同，并隨體系中細(xì)菌濃度的增加，萃取分相過(guò)程中乳化液滴聚結(jié)速度逐漸加快。細(xì)菌表面—OH和—NH鍵破壞了二氧化硅膠體結(jié)構(gòu)，使溶液中出現(xiàn)了Si—O—H基團(tuán)。細(xì)菌在二氧化硅膠體表面吸附后液滴間由靜電排斥能轉(zhuǎn)變?yōu)槲?，使形成乳化液滴聚結(jié)能壘降低，從而加快了乳化液滴的聚結(jié)速度。

乳化；細(xì)菌；二氧化硅膠體；紅外光譜；DLVO理論

工業(yè)上廣泛應(yīng)用微生物浸出?溶劑萃取?電積法回收低品位硫化礦中的有價(jià)成分，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，但在萃取過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生界面乳化物，比如德興銅礦自1997年投產(chǎn)以來(lái)，溶劑萃取過(guò)程中遇到嚴(yán)重的界面乳化問(wèn)題，整個(gè)工藝曾多次不能正常運(yùn)行[1?2]。芬蘭保加利亞阿薩里爾?米德特JSC銅萃取?溶液槽 區(qū)?電積項(xiàng)目中采用微生物浸出銅物料中的含銅氧化物和硫化物，萃取過(guò)程中在界面和底部產(chǎn)生了乳化物[3]。贊比亞坎山什礦業(yè)公司采用ACORGA ORT5510和LIX 984N在現(xiàn)場(chǎng)30 d平行中間工廠萃取分離微生物浸出液中的銅時(shí)，發(fā)現(xiàn)萃取分離過(guò)程中不斷有界面乳化物和底部乳化物產(chǎn)生，并隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增多[4]。為使微生物浸出液萃取分離過(guò)程分相時(shí)間縮短、萃取率提高和有機(jī)相損失量減少，解決界面乳化問(wèn)題已迫在眉睫。為了解決界面乳化問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其形成原因進(jìn)行了大量研究。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)萃原液中膠體是一種易于促發(fā)界面乳化物形成的物質(zhì)[5?6]。礦石中含有大量活性二氧化硅和硅酸鹽，在浸出液中可以部分溶解生成Si(OH)4，在過(guò)飽和狀態(tài)下溶解的SiO2會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)，形成硅氧長(zhǎng)鏈和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，充滿整個(gè)溶液，阻礙兩相分離[7?8]。寧順明等[9]研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用P204從低酸度浸出液中回收鋅時(shí)，溶液中SiO2質(zhì)量濃度超過(guò)300 mg/L時(shí)將產(chǎn)生乳化。馬榮駿[10]發(fā)現(xiàn)溶液中SiO2，F(xiàn)e3+和Al3+水解形成的膠體物質(zhì)也能引起乳化。楊桂林等[11]認(rèn)為BaSO4固體微粒、SiO2、無(wú)定形REF3與有機(jī)相和水相形成凝膠，體系嚴(yán)重乳化。寧朋歌等[12]研究了釩鉻萃取分離過(guò)程中界面乳化物的形成行為，認(rèn)為界面乳化物的形成由于料液中的二氧化硅膠體等不溶物在乳化液滴表面形成了致密的固體膜。RITCEY等[13]研究認(rèn)為溶液中只存在Fe3+時(shí)，當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到1.8 g/L時(shí)水解形成氫氧化鐵膠體產(chǎn)生界面乳化物。然而目前的研究主要為化學(xué)浸出液在萃取過(guò)程中膠體對(duì)界面乳化物形成的影響。微生物浸出液中不僅含有二氧化硅膠體，還含有大量浸礦細(xì)菌，浸礦細(xì)菌具有表面負(fù)電荷性、吸附性、絮凝性和親水疏水性[14?17]。微生物在浸礦過(guò)程中通過(guò)疏水、靜電和氫鍵鍵合等作用來(lái)改變礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)[18?21]。對(duì)于溶液中細(xì)菌與膠體共存時(shí)界面乳化的研究較少，本文作者通過(guò)考察萃取過(guò)程中細(xì)菌與二氧化硅膠體共存時(shí)界面乳化物生成率的變化，研究細(xì)菌與二氧化硅膠體共存對(duì)形成界面乳化物穩(wěn)定性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)中采用我國(guó)中科院有機(jī)化學(xué)研究所合成P204，二(2-乙基己基)磷酸(DEHPA或D2EHPA)。稀釋劑采用260號(hào)磺化煤油。所采用硅酸鈉為分析純。細(xì)菌采用吉林白山酸性礦坑水中分離篩選出的以氧化亞鐵硫桿菌為主的混合菌群。

1.1.2 二氧化硅膠體制備

配制質(zhì)量濃度為2 g/L的硅酸鈉溶液，用體積分?jǐn)?shù)為5%的稀硫酸調(diào)節(jié)pH至7，靜置24 h后備用。

1.1.3 細(xì)菌吸附后二氧化硅膠體

用9K培養(yǎng)基，在33 ℃對(duì)細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，待細(xì)菌進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后，將菌液過(guò)濾，以除去鐵礬沉淀，采用臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)在11 000 r/min下離心濾液5 min以收集菌，收集的細(xì)菌用pH=2的蒸餾水洗滌數(shù)次，然后將洗滌干凈的菌泥分散在指定濃度的硫酸鈉溶液中制備細(xì)菌懸浮液，并用血球計(jì)數(shù)板記錄溶液中細(xì)菌數(shù)量。然后取一定體積的細(xì)菌懸浮液加入到制備好的二氧化硅膠體中，振蕩吸附10 min，靜置備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 細(xì)菌培養(yǎng)

從吉林白山微生物浸出液中離心分離出的菌種接到9K培養(yǎng)基中，調(diào)節(jié)初始pH為1.80~2.00，細(xì)菌接種量5%(體積分?jǐn)?shù))，在33 ℃、轉(zhuǎn)速150 r/min的恒溫?fù)u床中培養(yǎng)，多次轉(zhuǎn)接，細(xì)菌生長(zhǎng)情況良好。圖1所示為轉(zhuǎn)接4次后細(xì)菌生長(zhǎng)曲線，在接種70 h后進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，細(xì)菌濃度約為1×108個(gè)/mL。用相差顯微鏡觀察細(xì)菌的生長(zhǎng)狀況。9K培養(yǎng)基組成(質(zhì)量濃度)為：(NH4)2SO43.0 g/L，KCl 0.1 g/L，K2HPO40.5 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，Ca(NO3)20.01 g/L和FeSO4·7H2O 44.6 g/L。

圖1 白山混合菌生長(zhǎng)曲線

1.2.2 萃取分相實(shí)驗(yàn)

將有機(jī)相(有機(jī)相由10%P204和90%(體積分?jǐn)?shù))磺化煤油組成)和水相按體積比1:2加入到分液漏斗中，進(jìn)行萃取分相實(shí)驗(yàn)，水相為制備好的膠體溶液。然后在萃取振蕩器上振蕩，振蕩速度為225 r/min，振蕩10 min后，將液體迅速轉(zhuǎn)移到量筒中，記錄分相時(shí)間及界面乳化物體積，并通過(guò)式(1)計(jì)算界面乳化物生成率：

1.3 測(cè)試手段

采用血球計(jì)數(shù)板在相差顯微鏡下進(jìn)行細(xì)菌計(jì)數(shù)；采用美國(guó)Nicolet Nexus 670型傅里葉變換紅外顯微光譜儀測(cè)定二氧化硅膠體組成結(jié)構(gòu)；采用英國(guó)Nano ZS90型Zeta電位儀測(cè)試細(xì)菌、二氧化硅膠體和細(xì)菌吸附后二氧化硅膠體的Zeta電位；采用5804 R型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)對(duì)界面乳化物進(jìn)行離心。

2 結(jié)果與討論

2.1 細(xì)菌和二氧化硅膠體共存對(duì)界面乳化影響

圖2所示為不同細(xì)菌濃度下，二氧化硅膠體形成界面乳化物生成率變化情況。從圖2可以看出：細(xì)菌與二氧化硅膠體共存時(shí)，隨著細(xì)菌濃度的增加，萃取分相時(shí)間明顯縮短，乳化液滴聚結(jié)速度明顯加快。當(dāng)細(xì)菌濃度為2.27×107個(gè)/mL時(shí)，靜置11 min后，界面乳化物生成率為3.0%。細(xì)菌濃度增加到6.39×107個(gè)/mL時(shí)，靜置1 min后，界面乳化物生成率降低為0.75%。不同細(xì)菌濃度下，形成穩(wěn)定界面乳化物生成率相同。圖3所示為靜置分相1 min后，不同細(xì)菌濃度下界面層中水相和有機(jī)相體積變化。從圖3可以看出：隨著細(xì)菌濃度的增加，界面層中水相和有機(jī)相體積迅速降低，說(shuō)明細(xì)菌吸附加快了乳化液滴聚結(jié)速度。另外，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌濃度增加，界面乳化物中水相和有機(jī)相的體積比發(fā)生變化，有機(jī)相所占體積比增加。

細(xì)菌濃度/(107個(gè)?mL?1)：1—6.39；2—5.72；3—4.70；4—4.23；5—3.06；6—2.27。

圖3 不同細(xì)菌濃度下界面乳化層中水相和有機(jī)相體積變化

2.2 乳化機(jī)理分析

2.2.1 細(xì)菌吸附對(duì)二氧化硅膠體結(jié)構(gòu)影響

圖4所示為細(xì)菌的紅外光譜分析結(jié)果。由圖4可見(jiàn)：3 298.0 cm?1處對(duì)應(yīng)細(xì)菌表面—OH和—NH官能團(tuán)，1 644.9 cm?1處為細(xì)菌細(xì)胞壁表面締合的酰胺Ⅰ峰的C=O伸縮振動(dòng)峰，1 542.9 cm?1處為CONH2的變形振動(dòng)酰胺Ⅱ峰，1 387.8 cm?1處為CH3的對(duì)稱(chēng)變形振動(dòng)峰，1 236.7 cm?1處為C—C強(qiáng)骨架對(duì)稱(chēng)振動(dòng)吸收峰，1 073.5 cm?1處為—CO的伸縮振動(dòng)峰。其中，1 644.9 cm?1，1 542.9 cm?1和1 236.7 cm?1處吸收峰為蛋白質(zhì)的3個(gè)特征峰[22?23]。圖5所示為無(wú)菌和有菌吸附時(shí)二氧化硅膠體的紅外光譜分析結(jié)果，其中3 367.3 cm?1附近吸收峰為羥基吸收峰，為二氧化硅膠體三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中未縮合的Si—O—H吸收峰，1 077.6 cm?1處吸收峰為Si—O—Si反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰。對(duì)比有菌與無(wú)菌二氧化硅膠體的紅外光譜可知：細(xì)菌吸附后二氧化硅膠體紅外光譜在3 367.3 cm?1附近出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，表明細(xì)菌表面上—OH和—NH鍵破壞了二氧化硅膠體結(jié)構(gòu)，使溶液中出現(xiàn)了Si—O—H基團(tuán)。細(xì)菌細(xì)胞壁表面C=O伸縮振動(dòng)峰向高波數(shù)移動(dòng)到1 653.1 cm?1處，可能是細(xì)菌表面C=O伸縮振動(dòng)峰與二氧化硅膠體表面官能團(tuán)相連接[24]。2 138.8 cm?1處吸收峰與體系中細(xì)菌與二氧化硅膠體表面基團(tuán)結(jié)合有關(guān)。

圖4 細(xì)菌紅外光譜分析結(jié)果

1—無(wú)菌二氧化硅膠體；2—有菌二氧化硅膠體。

在細(xì)菌與二氧化硅膠體共存的溶液中，由于細(xì)菌表面存在大量—COOH和—OH等帶電官能團(tuán)，這些基團(tuán)在不同pH下會(huì)發(fā)生質(zhì)子化或去質(zhì)子化反應(yīng)，并且會(huì)與二氧化硅膠體表面的硅醇基相連接，對(duì)二氧化硅膠體性質(zhì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到萃取分相過(guò)程中界面乳化程度。采用示意圖來(lái)分析細(xì)菌吸附對(duì)二氧化硅膠體形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的影響，假設(shè)細(xì)菌表面—COOH基團(tuán)與二氧化硅膠體表面基團(tuán)發(fā)生相互作用，吸附過(guò)程如圖6所示，其中：R表示細(xì)菌與每個(gè)官能團(tuán)相連接。從圖6可以看出：二氧化硅膠體表面有硅醇基(Si—O—H)存在，無(wú)菌時(shí)溶液中的二氧化硅膠體會(huì)通過(guò)硅醇基相連接，生成硅氧烷(Si—O—Si)，形成長(zhǎng)鏈和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[25?27]。然而，細(xì)菌表面—COOH易于發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)，以氫鍵與硅醇基相連接，降低了體系中硅氧烷基生成量，使二氧化硅膠體的長(zhǎng)鏈或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，所以萃取分相過(guò)程中有機(jī)相和水相分相速度加快。

圖6 細(xì)菌吸附對(duì)二氧化硅膠體結(jié)構(gòu)影響

2.2.2 細(xì)菌與二氧化硅膠體共存時(shí)乳化液滴DLVO理論分析

無(wú)菌和細(xì)菌吸附后二氧化硅膠體Zeta電位隨pH的變化如圖7所示，體系中細(xì)菌濃度為2.2×107個(gè)/mL。從圖7可以看出：細(xì)菌Zeta電位明顯高于二氧化硅膠體Zeta電位，細(xì)菌吸附后二氧化硅膠體的Zeta電位絕對(duì)值降低。

1—細(xì)菌；2—二氧化硅膠體；3—二氧化硅膠體+細(xì)菌。

采用DLVO理論計(jì)算無(wú)菌和有菌吸附時(shí)二氧化硅膠體在萃取過(guò)程中形成乳化液滴間作用能，設(shè)定pH=6.0。乳化液滴間總作用能ΔDLVO與范德華作用能ΔLW和靜電作用能ΔEL關(guān)系如式(2)所示，其中范德華作用能和靜電作用能分別如式(3)和(4)所示。

式中：為Hamaker常數(shù)[28]；為乳化液滴半徑(m)；為分散介質(zhì)的絕對(duì)介電常數(shù)，以水為分散介質(zhì)，約為6.95×10?10 C2/(J2?m)[29]；為乳化液滴Zeta電位；為Debye長(zhǎng)度的倒數(shù)，常溫下約為0.104 nm?1；為衰減長(zhǎng)度，取值為0.6 nm。

圖8(a)所示為無(wú)菌二氧化硅膠體萃取過(guò)程中形成乳化液滴間作用能。從圖8(a)可以看出：整個(gè)液滴間距范圍內(nèi)ΔDLVO＞0，液滴間的聚結(jié)能壘很高，形成的乳化液滴不易聚結(jié)。形成乳化液滴的穩(wěn)定性由靜電排斥能和范德華吸附能共同控制。圖8(b)所示為吸附細(xì)菌后二氧化硅膠體形成乳化液滴間作用能。從圖8(b)可以看出：液滴聚結(jié)能壘大大降低，且ΔDLVO小于0 J，乳化液滴間作用能由斥力轉(zhuǎn)變?yōu)橐Γ旱窝杆倬劢Y(jié)，使萃取過(guò)程中水相和有機(jī)相分相時(shí)間明顯縮短。與細(xì)菌吸附前二氧化硅膠體形成界面乳化物穩(wěn)定性相比，細(xì)菌吸附改變了乳化液滴表面電性，使乳化液滴間排斥作用能減弱，加快乳化液滴聚結(jié)速度。

(a) 無(wú)菌；(b) 加菌1—ΔGEL；2—ΔGLW；3—ΔGDLVO。

3 結(jié)論

1) 隨著細(xì)菌濃度的增加，界面層中水相和有機(jī)相體積迅速降低，細(xì)菌在二氧化硅膠體表面吸附后加快了形成乳化液滴聚結(jié)速度。

2) 采用紅外光譜分析了細(xì)菌吸附對(duì)二氧化硅膠體結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌表面—COOH和—OH等基團(tuán)與二氧化硅膠體表面硅醇基結(jié)合，減少了硅醇基間形成硅氧烷基數(shù)量。

3) DLVO理論分析發(fā)現(xiàn)細(xì)菌吸附后二氧化硅膠體形成乳化液滴間作用能由排斥能轉(zhuǎn)變?yōu)槲?，乳化液滴聚結(jié)能壘降低，形成的乳化液滴易于聚結(jié)。

[1] 劉曉榮, 邱冠周, 胡岳華, 等. BL-SX-EW工藝中萃取界面乳化現(xiàn)象成因研究[J]. 礦冶工程, 2000, 20(4): 38?41.LIU Xiaorong, QIU Guanzhou, HU Quehua, et al. Interfacial emulsifying phenomenon in BL-SX-EW process: a cause[J]. Mining and Metallurgical Engineering, 2000, 20(4): 38?41.

[2] 李玲, 阮仁滿, 溫建康, 等. 銅萃取過(guò)程中固體微粒對(duì)第三相形成的作用分析[J]. 稀有金屬, 2008, 32(6): 748?753.LI lin, RUAN Renman, WEN Jiankang, et al. Effect of solid particles on formation of the third phase in solvent extraction of copper[J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2008, 32(6): 748?753.

[3] 李曉暉, 周桂英, 黃松濤, 等. 硫化鎳鈷礦微生物浸出液萃取除雜過(guò)程中界面乳化物的形成[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2015, 25(4): 1086?1092. LI Xiaohui, ZHOU Guiying, HUANG Songtao, et al. Interfacial crud formation in extraction process of nickel and cobalt sulfide ore bioleaching[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25(4): 1086?1092.

[4] 李曉暉. 鈷鎳礦微生物浸出液萃取除雜過(guò)程乳化物形成機(jī)制研究[D]. 北京: 北京有色金屬研究總院生物冶金國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 2014: 15?16. LI Xiaohui. Study on the formation mechanism of emulsion in impurity extraction process of cobalt and nickel sulfide ore bioleaching[D]. Beijing: General Research Institute for Nonferrous Metals. National Engineering Laboratory of Bio-hydrometallurgy, 2014: 15?16.

[5] MOYER B A, MCDOWELL W J. Factors influencing phase disengagement rates in solvent extraction systems employing tertiary amine extraction[J]. Separation Science and Technology, 1981, 16(9): 1261?1289.

[6] MILLER G M, READETT D J, HUTCHINSON P. Experience in operation the Girilambone copper SX-EW plant in changing chemical environments[J]. Minerals Engineering, 1997, 10(5): 467?481.

[7] RITCEY G M. 離子交換、活性炭礦漿法吸附過(guò)程中硅中毒以及溶劑萃取過(guò)程中硅所引起的乳化(Ⅰ)[J]. 濕法冶金, 1988(1): 50?55.RITCEY G M. Silica fouling in ion exchange, carbon-in-pulp and solvent extraction circuits(Ⅰ)[J]. Hydrometallurgy, 1988(1): 50?55.

[8] RITCEY G M. 離子交換、活性炭礦漿法吸附過(guò)程中硅中毒以及溶劑萃取過(guò)程中硅所引起的乳化(Ⅱ)[J]. 濕法冶金, 1988(2): 37?45. RITCEY G M. Silica fouling in ion exchange, carbon-in-pulp and solvent extraction circuits(Ⅱ)[J]. Hydrometallurgy, 1988(2): 37?45.

[9] 寧順明, 陳志飛. P204從低酸浸出液中萃取銦防乳化的研究[J]. 有色金屬(冶煉部分), 1998(4): 37?38.NING Shunming, CHEN Zhifei. Studies on anti-emulsification about P204 extraction of indium in low-acid leaching solution[J]. Nonferrous Metals (Extractive Metallurgy), 1998(4): 37?38.

[10] 馬榮駿. 濕法冶金原理[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1996: 546?590.MA Rongjun. Principle on hydrometallurgy[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 1996: 546?590.

[11] 楊桂林, 彭福鄭, 劉志芬, 等. 稀土萃取分離過(guò)程三相乳化物的研究Ⅰ-無(wú)機(jī)雜質(zhì)富集沉淀導(dǎo)致的乳化[J]. 稀有金屬, 2007, 31(4): 547?552.YANG Guilin, PENG Fuzheng, LIU Zhifen, et al. Emulsion during rare earth extraction separation process-emulsion caused by accumulation of inorganic impurities[J]. The Chinese Journal of Rare Metals, 2007, 31(4): 547?552.

[12] 寧朋歌, 曹宏斌, 林曉, 等. 釩鉻萃取分離過(guò)程中界面乳化物的形成行為[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2009, 19(4): 773?778. NING Pengge, CAO Hongbin, LIN Xiao, et al. Behavior of interfacial crud produced in extraction separation of vanadium and chromium[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2009, 19(4): 773?778.

[13] RITCEY G M, 聶國(guó)林. 陽(yáng)離子對(duì)鈾萃取回路中界面污物生成的影響[J]. 濕法冶金, 1986(4): 65?69.RITCEY G M, NIE Guolin. Effect of cationic on the formation of crud in the extraction loop of uranium[J]. Hydrometallurgy, 1986(4): 65?69.

[14] 倪丙杰, 徐得淺, 劉紹根. 污泥性質(zhì)的重要影響物質(zhì)?胞外聚合物(EPS)[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2006, 29(3): 108?110.NI Bingjie, XU Deqian, LIU Shaogen. Extracellular polymeric substance (EPS) and its influence on properties of activated sludge[J]. Environmental Science and Technology, 2006, 29(3): 108?110.

[15] MORGAN J M, FORSTER C F, EVISON L A. Comparative study of the nature of biopolymers extracted from anaerobic and activated sludges[J]. Water Research, 1990, 24(6): 743?750.

[16] BROWN J M, LESTER J N. Metal removal in activated sludge: The role of bacterial extracellular polymers[J]. Water Research, 1979, 13(9): 817?837.

[17] 蒲曉芬, 胡濤, 周學(xué)東. 生物膜胞外聚合物的研究[J]. 國(guó)外醫(yī)學(xué): 口腔醫(yī)學(xué)分冊(cè), 2005, 32(5): 339?342.PU Xiaofen, HU Tao, ZHOU Xuedong. Study of biofilm extracellular polymeric[J]. Foreign Medical: Oral Medicine Volume, 2005, 32(5): 339?342.

[18] DEVASIA P, NATARAJAN K A, SATHYANARAYANA D N, et al. Surface chemistry ofrelevant to adhesion on mineral surfaces[J]. Applied and Environment Microbiology, 1993, 59(12): 4051?4055.

[19] SCH?FER A, HARMS H, ZEHNDER A J B. Bacterial accumulation at the air-water interface[J]. Environmental Science and Technology, 1998, 32(23): 3704?3712.

[20] BLAKE H R C, SHUTE E A, HOWARD G T. Solubilization of minerals by bacteria: electrophoretic mobility ofin the presence of iron, pyrite and sulfur[J]. Applied and Environment Microbiology, 1994, 60(9): 3349?3357.

[21] SANTHIYA D, SUBRAMANLAN S, NATARAJAN K A. Surface chemical studies on galena and sphalerite in the presence ofwith reference to mineral beneficiation[J]. Minerals Engineering, 2000, 13(7): 747?763.

[22] 賈春云, 魏德洲, 高淑玲, 等. 氧化亞鐵硫桿菌在硫化礦物表面的吸附[J]. 金屬礦山, 2007(8): 34?38.JIA Chunyun, WEI Dezhou, GAO Shuling, et al. Adsorption ofon surface of sulfide minerals[J]. Metal Mine, 2007(8): 34?38.

[23] 李潤(rùn)卿. 有機(jī)結(jié)構(gòu)波譜分析[M]. 天津: 天津大學(xué)出版社, 2002: 299?303.LI Runqing. Spectral analysis of organic structures[M]. Tianjin: Tianjin University Press, 2002: 299?303.

[24] 白炳蓮, 韋玨, 王海濤, 等. 用紅外光譜技術(shù)研究氫鍵的鍵合方式[J]. 化學(xué)通報(bào), 2013, 76(2): 167?170.BAI Binglian, WEI Jue, WANG Haitao, et al. IR study on the hydrogen-bonding motif[J]. Chemical Bulletin, 2013, 76(2): 167?170.

[25] 劉謨禧. 濕法冶金過(guò)程硅的化學(xué)[J]. 礦冶工程, 1989, 9(2): 61?65.LIU Moxi. The chemical behaviors of silica in the hydrometallurgical processes[J]. Mining and Metallurgical Engineering, 1989, 9(2): 61?65.

[26] 郝潤(rùn)蓉, 方錫義, 鈕少?zèng)_. 無(wú)機(jī)化學(xué)(第三卷): 碳、硅、鍺分族[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1998: 221?227.HAO Runrong, FANG Xiyi, NIU Shaochong. Inorganic chemistry (volume Ⅲ): carbon, silicon, gernanium[M]. Beijing: Science Press, 1998: 221?227.

[27] YAN N X, GRAY M R, MASLIYAH J H. On water-in-oil emulsions stabilized by fine solids[J]. Colloids and Surfaces A, 2001, 193(1): 97?107.

[28] 貝歇爾 P. 乳狀液理論與實(shí)踐[M]. 付鷹, 譯. 北京: 科學(xué)出版社, 1964: 77?150. BECHER P. Emulsions: theory and practice[M]. FU Ying, trans. Beijing: Science Press. 1964: 77?150.

[29] 劉懷群, 萬(wàn)逸, 張盾, 等. 硫酸鹽還原菌的粘附動(dòng)力學(xué)研究[J]. 腐蝕與防護(hù), 2011, 32(2): 81?85. LIU Huaiqun, WAN Yi, ZHANG Dun, et al. Kinetics of attachment of sulphate-reducing bacteria[J]. Corrosion and Protection, 2011, 32(2): 81?85.

Effect of bacteria and colloidal silica coexist on formation of interfacial crud

LI Xiaohui1, 2, ZHOU Guiying1, HUANG Songtao1, WEN Jiankang1, DING Jiannan2

(1. National Engineering Laboratory of Bio-hydrometallurgy, General Research Institute for Nonferrous Metals, Beijing 100088, China; 2. Jiangxi Academy of Sciences, Institute of Biological Resources, Nanchang 330096, China)

The effect of bacteria-colloidal silica absorption on the emulsion stability was studied. The results show that the coalescence rate of emulsion droplet is accelerated with the increase of bacteria density in the extraction process; and the product rate of interfacial layer is equaled with different bacteria density. The silanol groups (Si—O—H) formed due to the interaction between the —OH and —NH bonding located on the surface of bacteria and the siloxane of colloidal silica. The coalescence barrier is reduced after bacteria adsorbed and the repulsive force between droplets transforms into the attractive force, which speeds up the droplet coalescence.

emulsion; bacteria; colloidal silica; FT-IR spectra; DLVO theory

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.09.005

TF111.3

A

1672?7207(2016)09?2936?07

2015?09?12；

2015?11?10

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2010CB630906)；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(Project(2010CB630906) supported by the National Key Basic Research Development Program (973 Program) of China; Project(2012AA061502) supported by theNational High Technology Research and Development Program (863 Program) of China)

黃松濤，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事濕法冶金研究；E-mail: hst@grinm.com

(編輯 趙俊)