- •Продуценты в биотехнологии Бактерии
- •Дрожжи (внетаксономическая группа грибов, утративших мицелиальное строение)
- •3.1. Смешанные культуры микроорганизмов. Использование. Типы взаимодействия между микроорганизмами в смешанной культуре.
- •3.2. Отличия биотехнологических процессов от химических. Обобщенные схемы основных производств микробиологического синтеза.
- •3.3. Биотехнология получения витаминов на примере витамина b12.
- •3.4. Общие показатели загрязненности сточных вод. Классификация методов очистки сточных вод.
- •4. Бактериальные и биологические загрязнения сточных вод
- •3.5. Среднее время пребывания потока в аппарате, как одна из основных характеристик кривых распределения. С- и f- кривые. Моменты с-кривой и их сущность.
- •4.1. Конкурентное ингибирование в периодической и хемостатной культуре.
- •4.2. Сорбционные методы выделения продуктов биосинтеза.
- •4.3. Уксусная кислота. Методы получения. Технология уксуснокислого брожения.
- •4.4. Ксенобиотики как загрязняющие факторы окружающей среды
- •1. Ксенобиотический профиль биогеоценоза
- •2. Пути переноса и трансформации ксенобиотиков
- •4. Ксенибиотики (кб) как зазрязняющие факторы ос. Основные источники поступления. Пути миграции и превращения.
- •5.1.Пищевая конкуренция в смешанных культурах. Влияние условий культивирования на состав популяций. Аутостабилизация фактора, ограничивающего развитие популяции.
- •5.2. Конструкции барботажных и барботажно-эрлифтных ферментеров.
- •5.2. Ферментеры газлифтные колонные и тарельчатые. Достоинства и недостатки.
- •5.3. Аминокислоты. Биосинтез, производство и характеристика лизина.
- •5.4 Аэробная очистка сточных вод. Последовательные стадии очистки.
- •5.6. Решение:
- •6.2. Сублимационная сушка.
- •6.3. Направленный синтез аминокислот и его регуляция. Ферментативная конверсия субстратов в аминокислоты.
- •6.4. Особенности микробиологической трансформации отдельных классов органических ксенобиотиков (пестициды, пав, органические галогенированные соединения).
- •7.1. Основные фазы роста и развития микробной культуры при периодическом культивировании.
- •7.3. Пищевая биотехнология. Производство молочных продуктов.
- •7.4. Микробиологические превращения металлов. Биосорбция металлов из растворов.
- •7.5. Аппаратурное оформление и основные принципы процесса ректификации.
- •8.1. Параметры роста культур микроорганизмов: скорость роста, время генерации, скорость деления, время удвоения. Эффективность биосинтеза.
- •8.2. Методы очистки и стерилизации воздуха. Аппаратурное оформление операций.
- •8.3.Продуценты белка
- •8.4. Характеристика анаэробных реакторов. Методика расчета менатенка. Области применения анаэробной очистки сточных вод. Сравнительный анализ эффективности работы аэробных и анаэробных реакторов.
- •8.5. Этапы процесса проектирования. Этапы создания детализированной технологической схемы, предварительной компоновки оборудования и корректировки начальной технологической схемы.
- •9.1. Особенности, условия и приемы культивирования изолированных тканей.
- •9.2. Экстракция. Применение в биотехнологии. Способы экстрагирования.
- •9.3. Спиртовое брожение. Производство этилового спирта. Области применения. Сырье, технологическая схема.
- •10.1. Одноступенчатое гомогенное культивирование микроорганизмов с рециркуляцией. Преимущества и недостатки.
- •10.2. Охрана труда, техника безопасности и санитарный контроль микробиологических производств.
- •10.3. Глутаминовая кислота: способы получения, биосинтез и схема получения.
- •10.4.Химия и использование бактериального окисления сульфидных минералов. Выщелачивание куч и отвалов, подземное выщелачивание
- •Механизм бактериального выщелачивания
- •Организация выщелачивания
- •10.5. Конструкции теплообменных аппаратов.
- •11.1 Влияние условий культивирования на скорость роста микроорганизмов.
- •11.2. Способы выделения биолологически активных веществ из биомассы микроорганизмов.
- •11.3. Лимонная кислота. Биосинтез. Технологическая схема производства.
- •11.4. Бактериальное выщелачивание.
- •11.5. Выпаривание. Температура кипения растворов (ткр). Температурная депрессия (тд). Технические методы выпаривания (тмв).
11.4. Бактериальное выщелачивание.
Бактериальное выщелачивание
- это составная часть биогеотехнологии металлов (процесс извлечения металлов из руд, концентратов, горных пород под действием м/о или продуктов их жизнедеятельности при норм давлении и физиологической температуре).
Важность применения связана с исчерпаемостью ресурсов минерального сырья и необходимостью разработки сравнительно небогатых и трудноперерабатываемых месторождений.
В 1947 г Колер выделил м/о, окисляющие железо и восстанавливающие серу: Tiobacillus ferrooxidans. Сравнительно недавно описаны бактерии тиобациллюс ацидофилиус, тиобациллюс тиооксиданс и др.
Для всех м/о процессы окисления субстрата – это источник энергии.
Все бактерии переводят Ме в раствор, но не по одному пути. Различают прямые и непрямые методы бакт окисления Ме.
Прямое: 4FeS2 +15O2 + 2H2O = 2Fe2(SO4)3 + 2H2SO4
Ион Fe3+ служит сильным окисляющим агентом, переводящим в раствор многие минералы. Выщелачивание, которое происходит при его участии называют непрямым.
Cu2S +2 Fe2 (SO4)3 = 2 CuSO4 +4FeSO4 +S0
Часто в ходе такого окисления образуется элементарная сера, которая может непосредственно окисляться бактериями до серной кислоты.
Бакт окисление сульфидов включает адсорбцию м/о на пов-ти минерала, деструкцию кристаллической решетки, транспорт в клетку минеральных элементов и их внутриклеточное окисление. Этот процесс идет по закону электрохимической коррозии, зависит от состава и св-ва пород.
Прикрепляясь к пов-ти минералов повышается их гидрофильность, и электронный потенциал породы Ер падает, а окислительно-восст потенциал среды Еh растет. Чем больше разница между потенциалами, тем быстрее идут реакции на катоде и аноде.
FeS2 +O2 + 4H+ = Fe2+ + 2H2О + 2S0 - общая
О2 + 4Н+ + 4е- = 2Н2О - катод
FeS2 = Fe2+ + 2S0 +4е- - анод
При отсутствии бактерий потенциалы близки, поэтому окисления не происходит.
Способы проведения бактериального выщелачивания Ме
Все основаны на стимуляции роста бактерий, способных окислять железо и восст-ть серу.
+: Методы экономичны и чисты в экологическом плане, просты и способны к самоподдерживанию благодаря образованию агента – растворителя Ме в виде трехвалентного железа. Все полученные Ме находятся в растворах, которые легко можно нейтрализовать. Нет вредных газообразных продуктов, процесс не зависит от масштабов его проведения.
-: необходимость поддержания активной культуры в строго контролируемых условиях. Низкие скорости реакций. Взаимосвязь скорости роста м/о со скоростью растворения Ме.
1) поверхностное выщелачивание куч и отвалов.
Сводится к извлечению Ме из отходов горнодобывающей промышленности или побочных бедных руд, переработки которых обычным способом не экономичны.
В кучах и отвалах измельченная руда уложена на водонепроницаемое наклонное основание. Выщелачивающая жидкость: слабый раствор серной кислоты и ионов Fe3+. В среде развиваются природные микроорганизмы, засев не производится. Кислая среда при наличии О2 способствует повышению каталитической активности бактерий.
Выщелачивающая жидкость подается насосом на верх кучи руды, распыляется по поверхности и фильтруется самотеком. Обогащенные растворы стекающие из отвалов, направляют в спец пруды и водоемы для сбора и извлечения Ме. Извлечение проводят осаждением или электролизом. Отработанные выщелачивающие р-ры регенерируются в окислительных прудах и вновь подаются в отвалы.
2) подземное выщелачивание
+: независимость от погодных условий, не обезображивается поверхность месторождений, нет отвалов.
Через скважины руда инжектируется слабым раствором серной кислоты и воздухом. Через них же возможен отвод рудничных вод с извлеченным ураном.
3) чановое выщелачивание
используют в горнорудной пром-ти для извлечения серебра, меди, урана и др Ме из окисленных руд или упорных сульфидных концентратов.
Проводят в проточном режиме в серии последоват соединенных аппаратов с аэрацией и перемешиванием. Перед загрузкой руду измельчают и смешивают со слабым раствором серной к-ты. Оборотные воды после регенерации используют в кач-ве питательной среды для бактерий и в кач-ве выщелачивающего раствора. Проблема – обеспечение Инокулятом.