利用菌体-表面活性剂协同作用从液相中回收金过程的基础研究

This project aims at the recovery of gold from aqueous Au(III)solution system via a biological method based on the synergistic action between microorganism and surfactant. The fundamental scientific and implementation issues in the whole recovery procedure will be investigated. The synergistic effect of microorganism-surfactant on both of biosorption and reduction process of gold complex will be also studied. And the influences of Au aggregation morphology on the microbial surface on the recovery efficiency are investigated. This work exemplifies a new strategy in which gold recovery can be strengthened through the engineering of Au nanostructures and also provides essential knowledge foundation for green approach to gold recovery on the basis of the synergistic action between microorganism and surfactant.

本项目旨在深入研究利用菌体与表面活性剂的协同作用从液相体系中回收金过程的基本科学问题，探索不同菌体表面的物理化学性质以及不同种类的表面活性剂对金回收过程的影响，认识菌体-表面活性剂协同从溶液体系中吸附还原Au(III)的物理、化学过程以及在金聚集沉淀过程中的作用机制，获得金在菌体表面上聚集形态对金回收过程效率的影响。本研究提出了一种基于形貌调控来强化金回收过程的新思路，为建立基于菌体-表面活性剂协同作用回收金的绿色方法提供必要的知识基础。

通过本项目的实施，构建了基于形貌控制的微生物菌体-表面活性剂协同作用从液相中回收Au的体系：在菌体-CTAB协同作用下利用AA还原从溶液中回收Au，获得的是带有分支结构的Au纳米线，它们在重力作用下在体系中自动沉降，实现了回收过程反应-分离的耦合。初步揭示了Au纳米线生成过程中微生物菌体和Au(III)的相互作用规律，获得了回收过程中微生物种类、表面活性剂、Au（III）浓度、杂质离子等因素对过程的影响。结果表明：该过程对菌体种类要求不高，多种微生物菌粉均可适用；表面活性剂CTA+的碳链长度对回收产物的形貌影响不大，三种表面活性剂加入后均可获得Au纳米线，有效地从溶液体系中回收Au，考虑到成本，选择最为常见的CTAB；氯金酸浓度（0.12~1.15 mM）范围内，利用该法均可成功地将溶液体系中的Au(III)还原为Au(0)，且回收产物Au(0)自动沉降；该回收方法在pH 在2到8范围内均可获得线状金纳米产物。.菌体-HAuCl4的相互作用对于Au纳米线的生成过程至关重要，部分吸附在菌体表面的Au(III)并被还原为很小的Au(0)，分布在菌体表面上，为后续纳米线的生成起到了晶种的作用；菌体表面Au(0)晶种生成后，溶液体系中大量存在的Au(III)，为Au纳米线的生成提供足够的Au源。菌体-HAuCl4作用时间过长会导致菌体表面生成的Au(0)趋于稳定，不利于进一步生长为Au纳米线。菌体-表面活性剂的协同作用导致分支结构的多晶Au纳米线的生成。.常见离子如Na+、K+、Zn2+、Al3+、HSO3－、SO32－等的存在对回收过程影响不大。Cu2+、Ag+等的存在获得的是大量的悬浮于体系的纳米颗粒，明显会导致此种基于形貌调控的回收方法的分离效果变差；对于Ag(I)存在的情况进一步研究发现，在一定条件下，可获得AuAg合金纳米线。