《四方纖鐵礦的生物礦化特徵及其對重金屬的吸持研究》是依託揚州大學，由熊慧欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：四方纖鐵礦的生物礦化特徵及其對重金屬的吸持研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：熊慧欣
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
從環境礦物材料的理論與套用角度展開納米四方纖鐵礦(β-FeOOH)的生物礦化特徵及其對重金屬的吸持研究。通過在富含氧化亞鐵硫桿菌的FeCl2溶液中β-FeOOH的礦化形成研究，了解生物有機質(多糖/蛋白質)在FeOOH礦化中的調控作用，確定起調控作用的功能生物有機質結構組成，在此基礎上進一步研究有機基質調控β-FeOOH形成過程中發生的各種化學、生物化學作用，以揭示生物礦化的內在機理。β-FeOOH材料對重金屬的吸持研究，可揭示礦物材料與重金屬的界面作用機制。上述研究不僅能促進環境礦物學、化學、材料學及生物選冶技術的發展，也可拓寬環境科學的研究領域，並為進一步開展β-FeOOH等鐵的生物礦化材料的環境污染治理套用及工業套用提供理論依據。
結題摘要
青年科學基金緊密圍繞項目目標，探討了四方纖鐵礦及有相似結構的施威特曼石的生物礦化規律，揭示了氧化亞鐵硫桿菌細胞及其胞外多聚物在鐵的氫氧化合物形成過程中的重要意義。氧化亞鐵硫桿菌培養體系中，生長介質所含無機離子(如Cl-和SO42-)和有機化合物(如非離子表面活性劑)等物質對細菌的生長及催化氧化Fe2+的能力有重要影響，進而影響了鐵的氫氧化合物沉澱產物的顆粒形貌、大小和結構。在適宜細菌生長的表面活性劑濃度範圍內，不同濃度非離子表面活性劑對“針墊”聚集球狀施威特曼石的形貌及其向菱形黃鉀鐵礬顆粒轉化的影響，是由於不斷增加的胞外多聚物與表面活性劑共同作用，進而調控礦物形貌的發展。另一研究工作即陰離子Cl-和SO42-對細胞催化作用下Fe2+溶液中鐵的氫氧化合物形成的影響，其進一步揭示了細菌細胞及其代謝物質在Fe2+的催化氧化及鐵礦物的生物礦化過程的調控作用。這些結果有助於我們對富含陰離子(Cl-和SO42-)或非離子型表面活性劑自然環境中鐵的氫氧化合物形成、歸宿與細菌催化氧化Fe2+及生長條件關係的理解。同時，在只含有胞外多聚物或多糖的Fe3+溶液體系中，形成四方纖鐵礦產物顆粒均勻，但其形貌和大小與含細菌細胞體系中的產物基本一致，這更證實了有機質在四方纖鐵礦等鐵礦物生物礦化過程中的重要地位。生物四方纖鐵礦在pH3–8範圍內對Cr(VI)的去除效果較好，該礦物對Cr(VI)的吸附機理主要為配位絡合作用，隨時間變化，反應符合Lagergren二級速度方程，可見四方纖鐵礦是潛在的環境礦物吸附材料。
