KH2PO4，Na2HPO4，FeCl3，CaCl2，MgCl2，NH4Cl，DBT 加入Glc能否生长？
菌株筛选：好气培养 富集培养： KH2PO4，Na2HPO4，FeCl3，CaCl2，MgCl2，NH4Cl， Glc，DBT（乙醇溶），pH 7.2 平板分离：
脱硫效果评价：
菌株 DBT
2－羟基联苯（与Gibb’s试剂反应在 OD610下呈蓝色）
加入采集样品
好气培养，30℃
菌体细胞
减少酵母膏等
加大Cu2S量
菌体细胞
去除酵母膏等
加大Cu2S量
108~109/ml菌液（完全自养，对Cu2+耐受）
五、细菌浸出扩大试验（工业级）
1、搅拌浸出
耐酸反应罐：搅拌，加热，通气，冷却
化能自养培养基，外加Fe2(SO4)3 Cu2S破碎颗粒，混合菌种 CuSO4溶液（Cu2+浸出液）
一、燃料油脱硫的必要性
全球工业化进程的迅猛发展使国内外燃料油用量越来越大
燃料油主要来自原油
不同来源的燃料油硫含量重量0.03-10%
含硫固体燃料或液体燃料 燃烧
H2S，SO3，SO2
危害：
1、腐蚀作用。H2S遇水成酸
H2S酸＋MgCl2或CaCl2
HCl酸（腐蚀设备）
2、SO2或SO3与水蒸气化合成H2SO3或H2SO4酸雨，严重影响生态 环境和人们的正常生活
定义：是一种利用微生物将有机物中的化学能直 接转化成电能的装置。 原理：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作 用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的 电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传 递，并通过外电路传递到阴极形成电流。
新的发电方式：细菌发电 一、化学燃料电池
A
e
e
-
-
H2
阳
催化剂
极 e-+H+
2、堆浸 处理大吨位贫矿，废矿，尾矿 美国纽蒙特矿业公司黄金公司 100万吨级处理低品味难选 冶金矿生物堆浸场
斜面地基
营养液 菌液
闸门
3、原位浸出 矿床
自然形成或人工爆破形成裂缝
注入营养液＋菌液 使金属溶解到细菌浸液中 浸铜、浸铀
第五节 微生物燃料电池
微生物燃料电池（MFC）
Microbiological fuel cell
四、燃料油生物脱硫的机理
1. Kodama途径 1973年 Korki Kodama
P. alcaligenes
1974年 VEB 缺点
2.“4S”途径
脱硫菌可以经过4步反应 将硫原子从DBT上脱下来， 生成硫酸根，而烃结构 以二羟联苯（2-HBP）的 形式得以保持，因此这 条途径被称之为“4S” 途径。
Gibb’s试剂：2,6-二氯醌-4-氯酰亚胺
用2－羟基联苯生成量，菌体细胞生长量评价脱硫效果
六、生物脱硫的转运模型
七、工程菌的遗传改造
DszA:DszB:DszC=11:3.3:1
七、工程菌的遗传改造
Overlap
七、工程菌的遗传改造
DszC
DszA
DszB
DBT
DBTO2
2-HPBS
2-HBP
五、脱硫细菌
能以4S途径脱硫的菌种：
1988年，Kilbane首次分离玫瑰红球菌（Rhodococcus rhodochrous
IGTS8）。
1994年，Izumi等分离出红平红球菌（Rhodococcus erythropolis
D-1）。
1998年，Rhee等分离到戈登氏菌（Gordona sp. CYKS1）。 2001年，李福利等分离到古地分支杆菌（Mycobacterium goodii
二、湿法冶金的微生物学原理
Fe＋CuSO4
FeSO4＋Cu
Cu2S＋Fe2(SO4)3
CuSO4＋FeSO4＋S
外加入启动反应
Cu+1、S2-被氧化，Fe+3被还原
4FeSO4＋2O2＋2H2SO4
氧化亚铁硫杆菌
2Fe2(SO4)3
2S＋3O2＋2H2O 氧化硫硫杆菌 2H2SO4
铜氧化浸出剂
推动循环反应的两类化能自养菌：
休止细胞（resting cells）法发酵是利用微生物自身生长代谢产 酶的特点或是诱导产酶的特性将微生物培养到对数生长末期，分 离菌体并以一定浓度重悬在生理缓冲液中，利用菌体已经大量产 生的酶作用底物的方法，此时微生物已经基本停止生长代谢，但 保持有系列酶的活性。休止细胞的主要优点是反应专一性强，可 以提高底物转化率，不易污染杂菌，可以减少产物对菌体生长及 酶合成的抑制，是提高生物脱硫效率的途径之一。
P
dszA S dszB
10
3.3
dszC 1
11
5
1
七、工程菌的遗传改造
DszB:DszC:DszA=11:5:1
Fig. Amplification plots of rearranged dsz operon in the r ecombinant Rhodococcus sp.DRB
A dszB, B NADH dehydroxygenase gene, C dszC, D dszA.
细菌间接作用浸矿
细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 代谢物的间接作用 ，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后 通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属。
一、研究和开发应用概况
1958年美国用细菌浸出铜研究和工业应用成功； 1996年加拿大用细菌浸出铀研究和工业应用成功； 目前，南非金科公司用细菌浸金法日处理金矿石35t，细 菌浸出时间12天，金浸出率95％以上； 世界有20多个国家开展了微生物在矿冶工业中的应用研究 我国1094年就有微生物湿法冶金的记载：
水 III
BOD 50ppm
I，III：废水处理 II：发电联合装置
四、光合微生物电池
A
光照
e-
光照
无
深红螺菌
藻类
机
e- 非放氧光合作用
放氧光合作用 e-
加氢脱硫法（Hydro-Desulfurization，简称HDS） 是从燃料油中脱硫的一种传统技术。在加氢脱硫过程 中，石油馏分在无机催化剂和氢气的催化下在高温高 压下将有机硫分子转化成H2S，H2S经过处理生成元素硫。 但是加氢脱硫成本高，而且效率很低。特别是它对脱 除有机硫，尤其是带苯环的硫化合物效果很差。
铁氧化钩端螺菌（L. ferrooxidans） 专一性铁氧化无机化能自养菌：Fe2+ Fe3+＋ATP
在浸矿系统中常和亚铁氧化硫杆菌协同作用 3、嗜高温硫化杆菌属（Sulfobacillus）
有的种类以Fe2+为能源，有的种类以硫磺为能源 4、嗜酸嗜热古生菌（Thermoacidophili archaebacteria）
北宋张甲撰著《浸铜要略》：用“胆水浸铜”，“以铁投 之，铜色立变”
Cu2S 辉铜矿
CuSO4
CuSO4+Fe
蓝色，可溶性Cu2+
FeSO4+Cu
1972年，用细菌法浸出铜/铀伴生矿 1976年，完成高硫锰矿细菌浸出半工业性试验 1977年，完成高硫锡矿细菌浸出半工业性试验 1994年，在陕西首先进行大吨位黄铁矿型贫金矿细菌堆浸试验 1995年，在云南省对堆浸金矿细菌氧酸-CaCl2溶液
恒
恒
流
流
泵
泵
磁力搅拌器
海藻酸钠-PEG、海藻酸钠-PVA 琼脂 、Dowex-1树脂 、有机硅橡胶
固相化细胞处理： PVA-海藻酸钠作固定化载体 平均使用5次，每次作用柴油24小时 脱硫速率：0.142mg/g cell 纯重/小时 • 油水比例的选择：15% • 休止细胞与生长细胞脱硫效果比较：平均脱硫率比生长细 胞高出15％以上 。 • 休止细胞对柴油的重复脱硫实验
四个属的菌均为好氧，极度嗜热嗜酸 氧化硫化物产能
四、菌种的筛选与驯化
1、采样（浸矿微生物可能存在的地点）
矿山、矿堆、尾矿中流淌出来的酸性水；矿石本身；热泉或矿浆熔岩
2、富集与驯化
氧化亚铁硫杆菌，氧化硫硫杆菌兼性营养培养基
(NH4)2SO4, K2HPO4, MgSO4•7H2O, Ca(NO3)2, CaCl2, KCl, FeSO4, 硫磺, 酵母膏或其它有机物, Cu2S矿石粉, pH 3。
三、燃料油脱硫的常用方法
长期以来，炼油工业一般采用碱洗的办法来脱除 油品中的硫化物，这一方法较为简单，但存在环境污 染严重，脱硫效率低等诸多问题。原油通过碱洗，可 以去除绝大部分硫化物，但却产生大量的含硫废水， 如果不加以妥善处理，对环境的危害会相当严重。此 外，由于碱洗对有机硫化物的脱除率不高，油品中还 含有不同程度的有机硫化物。
氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferroxidans）
化能无机自养型：Fe2+
Fe3+＋ATP，CO2为碳源
G-，棒状，单极生鞭毛，运动，有纤毛与粘液层，菌体可吸 附到矿石上，中温严格嗜酸菌
显微镜下小菌落，周围有褐色Fe3+沉淀；Fe3+ 浓度升高，菌落长大1mm，Fe3+盐沉淀，菌 落变硬。
限制燃料油中的含硫量法规：
1990年，美国“大气清洁法修正案”规定汽油硫含量不大于
100mg/L，柴油硫含量不大于350mg/L； 1996年，美国加州规定燃料油硫含量的标准不大于30mg/L； 目前我国石化公司和环保局规定柴油含硫最高800mg/L，汽油 最高300mg/L；欧美规定柴油50mg/L，汽油15mg/L。 二、原油中的含硫组分
和光能作燃料
经典的生物电池
阳极：燃料Glc；催化剂：E. coli；电极活性物质：2H 阴极：接受电子的氧化剂O2