Môn CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Môn CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên đề 4: CÔNG NGHỆ
KHAI KHOÁNG
GVHD: TS. VÕ THỊ PHƯƠNG KHANH
Nhóm sv : Ka Hương
Trần Thị Trang Nhung
Nguyễn Thị Thơm
BMT, 18/03/2010


Hoạt động khai khoáng ở việt Nam
Hoạt động khai khoáng ở việt Nam


CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG
CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG
CÔNG NGHIỆP
CÔNG NGHIỆP
CÔNG NGHỆ KHAI KHOÁNG
CÔNG NGHỆ KHAI KHOÁNG
1. Mở đầu
2. Công nghệ tuyển quặng nhờ vi sinh vật.
3. Quá trình biến đổi và tích lũy kim loại nhờ vi sinh vật
4. Biopolymer ( polymer sinh học)
5. Poly - β – oxybutyrate (POB)
6. Sự phá hủy sinh học

CÔNG NGHỆ

CÔNG NGHỆ
KHAI KHOÁNG
KHAI KHOÁNG
Đó là sự ứng dụng CNSH vào việc
Đó là sự ứng dụng CNSH vào việc
hoàn thiện các quy trình tuyển
hoàn thiện các quy trình tuyển
khoáng khai thác kim loại và hoàn
khoáng khai thác kim loại và hoàn
thiện tiếp tục các phương pháp
thiện tiếp tục các phương pháp
kiểm soát quá trình phá hủy sinh
kiểm soát quá trình phá hủy sinh
học.
học.


•
Có lẽ ít ai nghĩ rằng những vi sinh vật nhỏ bé lại
có vai trò đáng kể trong quá trình tách chiết kim loại
từ quặng, trong tích lũy và làm giàu đối với 1 số kim
loại quý và trong sản xuất vật liệu mới.
•
Từ trước công nguyên, người La Mã đã sản xuất
đồng từ dịch khoáng bằng “công nghệ tuyển quặng”
nhờ vi sinh vật – vẫn dùng trong 1 số công đoạn
sản xuất uranium ngày nay.
I. MỞ ĐẦU
I. MỞ ĐẦU



I. MỞ ĐẦU
I. MỞ ĐẦU
•
Từ lâu người ta cũng đã biết sử dụng khả
năng hấp thu và tích lũy kim loại của vi
sinh vật để xử lí làm sạch nước thải công
nghiệp và khả năng vi sinh vật tổng hợp
vật liệu polymer.
•
Hiện tượng phân hủy sinh học – là sự làm
hỏng vật liệu do các tác nhân sinh học gây
ra ( chủ yếu là vi sinh vật) và trong thực
tế sự phá hủy này rất lớn.
•
Nó phá hủy rất mạnh các vật liệu nằm
dưới đất, trong nước trong nước thải công
nghiệp, đường dẫn dầu khí,… Đó chính là
nội dung sẽ được trình bày trong bài báo
cáo này.


II. NỘI DUNG
II. NỘI DUNG

Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
sinh vật.

Quá trình biến đổi và tích lũy
kim loại nhờ vi sinh vật


Biopolymer ( polymer sinh học)

Poly - β – oxybutyrate (POB)

Sự phá hủy sinh học


2.1 Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
2.1 Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
sinh vật.
sinh vật.
•
Năm 1947 lần đầu tiên phân lập
được vi khuẩn Thiobacillus
ferrooxidans từ nước thải hầm mỏ.
•
Sau phát hiện khá nhiều nhóm vi
khuẩn khác nhau tham gia vào quá
trình tuyển kim loại: Leptospirillum
ferrooxidans, Thiobacillus
thiooxidans, T. acidophilus, T.
organoparus,…


2.1. Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
2.1. Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
sinh vật.
sinh vật.
•

Các vi sinh vật trên sống chủ yếu ở nơi có
nhiệt độ cao, suối nước nóng, các giêngs
khoan quặng, Chúng xúc tác các phản
ứng:
Trong tuyển KL trực tiếp:
4 FeSO
4
+ O
2
+ H
2
S0
4
-> 2 Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2 H
2
O
8 S + 12 O
2
+ 8H
2
O -> 8 H
2
S0
4

Trong tuyển quặng pyrite:
FeS
2
+ 15 O
2
+ 2 H
2
O -> 2 Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2H
2
S0
4
Hoặc: ZnS + 2 O
2
-> ZnSO
4


Tuyển kim loại trực tiếp.


2.1. Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
2.1. Công nghệ tuyển quặng nhờ vi
sinh vật.
sinh vật.

•
Trong tuyển KL gián tiếp:
2Fe
2
(SO4)
3
+ Cu
2
S -> 2CuSO
4
+ 4FeSO
4
+ S
2Fe
2
(SO4)
3
+ UO
2
-> 2UO
2
SO
4
+ 2FeSO
4
Sau đây chúng ta xét tới 2 công nghệ sản
xuất KL bằng phương pháp tuyển quặng
nhờ vi sinh vật.



a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG
a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG
NHỜ VI SINH VẬT
NHỜ VI SINH VẬT
•
Khai thác đồng ở mỏ có hàm lượng đồng
thấp(< 0,4%).
•
Điển hình: CN đang khai thác ở mỏ
canyen(Mỹ), trữ lượng 3,6.10
9
tấn quặng
đồng.
•
Quy trình:- Phun tẩm ướt quặng bằng
nước được acid hóa đến pH 1,5-3,0 bằng
H
2
SO
4
tạo điều kiện cho Thiobacillus →
ferrooxidans phát triển, thường đến
khoảng 10
6
TB/kg quặng hay 10
6
TB/ml
nước dịch tuyển.



mỏ
c
an
y
en
(M
ỹ
)


a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG
a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG
NHỜ VI SINH VẬT
NHỜ VI SINH VẬT
•
T.ferrooxidans kích thích quá trình
oxi hóa quặng chứa S và Cu tăng
khoảng 1 triệu lần, giúp hoàn tan
quặng chứa Cu
2
S và tạo H
2
SO
4
.
•
Qúa trình được hoạt hóa bởi xử lí
acid ban đầu và oxy của không khí.



a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG
a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG
NHỜ VI SINH VẬT
NHỜ VI SINH VẬT
•
Dung dịch tuyển quặng chứa 0,75-
2,2g Cu/l -> Đồng được tách bằng
cách tủa nhờ bổ sung thêm sắt hay
chiết bằng dung môi:
CuSO
4
+Fe -> Cu + FeSO↓
4
Dung dịch sau xử lý sẽ được tái sử
dụng lại để tuyển quặng.


b. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG
b. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG
URANIUM NHỜ VI SINH VẬT
URANIUM NHỜ VI SINH VẬT
•
Bản chất: không khác nhiều về công nghệ
so với tuyển quặng đồng.
•
Quy trình:
- bơm nước đã được acid hóa vào vỉa quặng
chứa uranium thông qua mũi khoang khai
thác( đầu vào)
- Sau 3-4 tháng VK T.ferrooxidans sẽ từ từ

oxy hóa sắt trong quặng thành Fe
3+
- tạo
muối chứa uranium tan trong dd khai thác
là UO
2
SO
4.


b. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG
b. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG
URANIUM NHỜ VI SINH VẬT
URANIUM NHỜ VI SINH VẬT
-
Hút dịch này ra khỏi vỉa quặng, tách
muối uranium từ dịch khai thác bằng
pp trao đổi ion hay chiết bằng dung
môi.
-
Điển hình: sản xuất uranium ở
Canada.




2.2. Quá trình biến đổi và tích lũy kim
2.2. Quá trình biến đổi và tích lũy kim
loại nhờ vi sinh vật
loại nhờ vi sinh vật

•
Trong tự nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật
có khả năng biến đổi, phân tách và tích
lũy KL -> làm sạch nước thải công nghiệp
chứa muối KL nặng và tận dụng nguồn KL
này.
a. Tạo dạng bay hơi của KL: thực hiện pư
Methyl hóa Hg, As,Se,và Fe tạo ra những
dạng hợp chất bay hơi chứa KL nặng
( Hg)-> làm sạch đất, nước bị nhiễm bởi
KL nặng.


2.2. Quá trình biến đổi và tích lũy kim
2.2. Quá trình biến đổi và tích lũy kim
loại nhờ vi sinh vật
loại nhờ vi sinh vật
b.Tủa KL bên ngoài tế bào: dựa vào khả
năng liên kết cuả KL với các sản phẩm do
VK tạo ra để tích lũy chúng ở dạng cặn tủa
hay bùn trong bồn chứa.
•
Vd: tạo tủa nhờ H
2
S do VK kị khí khử
sulphate ở bùn ao hồ, sông ngòi đầm lầy.
H
2
SO
4

+8H -> H
2
S+ 4H
2
O
Chất này sau đó được dùng để tủa KL. Hiện
tượng này thường xảy ra ngoài tự nhiên,
theo hình vẽ:


Sinh khối tảo phát triển
↓ ↓
Tảo chết tạo tủa
↓
Tủa
Kim loại+ sulphite
H
2
S muối sulphite
↓
VK khử sulphate
phân hủy tủa dần dần
Khí CO
2
Nước nhiễm bẩn KL Nước sạch
Giai đoạn 1: Sinh khối tảo
phát triển Khi chết
tạo ra tủa sinh khối
Giai đoạn 2:Tạo và tích lũy
muối sulphite của

kl trong tủa
QUÁ TRÌNH TỦA KIM LOẠI TRONG TỰ NHIÊN
Quang năng


Dựa vào hiện tượng trên -> 2 hệ thống
Dựa vào hiện tượng trên -> 2 hệ thống
công nghệ cho phép tách kl ở dạng
công nghệ cho phép tách kl ở dạng
sulphite từ nước nhiễm kl
sulphite từ nước nhiễm kl
•
Hệ thống CN 1 giai
đoạn:

VK khử sulphate +
nước thải nhiễm
KL+ dinh dưỡng:
vào bể cùng 1 lúc.

Tạo tủa sulphite kl
trong cùng hệ
thống
•
Hệ thống CN 2 giai
đoạn:

GĐ 1: tạo khí H
2
S

nhờ VK khử
sulphate

GĐ 2: tách kl ra
khỏi nước thải bị
nhiễm kl.


2.3. Quá trình biến đổi và tích lũy kim
2.3. Quá trình biến đổi và tích lũy kim
loại nhờ vi sinh vật
loại nhờ vi sinh vật
c. Tạo phức KL ngoài tế bào:
•
Bản chất: dựa vào các nhóm VSV có khả năng
tổng hợp 1 số phức chất đặc hiệu với Fe, Mo,
Va, Để tích lũy cúng ở bên trong tế bào.
•
Gồm 2 gđ:

Gđ1: gắn KL lên bề mặt tế bào xảy ra nhanh
chóng, không phụ thuộc vào năng lượng

Gđ2: chuyển và tích lũy KL vào bên trong tế bào,
cần có hệ thống chuyển vận đặc hiệu và tiêu tốn
năng lượng;thường xảy ra chậm và luôn ở trạng
thái cân bằng ion.


Dung dịch chứa KL

Nuôi cấy VSV dịch huyền phù chứa VSV
VSV + phức chất KL
Phá vỡ tb Tách KL nhưng
để tách KL không phá vỡ tb
Kim loại Tái sử dụng VSV
Một số khả năng tách KL nhờ VSV


2.4. Biopolymer
2.4. Biopolymer
•
Biopolymer là tên gọi chung đối với các đại
phân tử có mặt trong cơ thể sống như
nucleic acid, polysaccharide và lipid.
•
Đối tượng: polysaccharide, poly-β-
oxybutyrate được tổng hợp trong cơ thể
VSV khi điều kiện ngoại cảnh trở nên
không thuận lợi đối với cơ thể VSV và khi
nguồn Cacbon không phải là yếu tố giới
hạn sự phát triển của chúng.