The chemolithoautotrophic bacteria, Freeobacillus ferroxidans and Thiobacillus thiooxidans were identified according to their immunological and serological properties. The antibody to these organisms was easily elicited in experimental animals, however, the overall serologicl reactivities were low according to different kinds of titration methods. By means of the quantitive and qualitative analysis such as hemagglutination or ouchterlony tests, F.ferroxidans and T. thiooxidans were different in their immunoreactivities, whereas the strains among the F.ferrooxidans were possessed, in some extent, the sharing antigenic determinants. In the results of the polyacrylamide gel electrophoresis/radioimmunometric method, the major antigenic determinants of the organisms illustrated the type specificitles in the fraction number of 20-30 in their gel electrophoretograms with some modifications of the antigenic moieties.
Thiobacillus ferrooxid,$\alpha$ns와 pyrite 광석을 연마하여 resin에 고정한 시편을 대상으로 침출 시간에 따른 표면의 특성 변화를 EPMA 및 SEM-EDS를 이용하여 이미지와 원소구성비율에 따라 살펴보았다. 침출이 진행됨에 따라 표면의 철성분은 전체적으로 증가한 반면 원소황은 감소하는 경향을 나타냈다. 고배율에 익한 SEM 이미지에서 침출이 진행됨에 따라 도덧모양의 생성물이 침출 13일 경과 시점에 서 나타나 23일 경과 후까지 자라났으나 30일 경과 시점 에서는 표면전체에 새로운 층 생성된 결과로 나타났다. SEM 이미지 상에서 spot과 배경 지접의 원소 구성비를 EDS에 의하여 분석한 후 비교한 결과 초기에는 원소 구성비의 차이가 큰 값을 보이나 침출이 증가함에 따라 좌이가 나 지 않으며 이는 칩풀이 진행됨에 따라 pyrite 표면변이 접차 생성불이 칩착 되는 것으로 볼 수 있었다.
Bioleaching is the process in which insoluble metal sulfide is oxidized by specialized iron- and/or sulfur-oxidizing lithotrophic bacteria in acidic, metal-rich environments. Most of these processes are carried out by the genus Thiobacillus. Three novel Thiobacillus strains (Thiobacillus thiooxidans AZ11, Thiobacillus thiooxidans MET, and thiobacillus thiooxidans TAS) associated with bioleaching have been isolated from soil and sludge (Korean patent No. 1999-0073060 for T. thiooxidans AZ11, Korean patent No. 1999-0005798 for T. thiooxidans MET, and Korean patent No. 1999-0073059 for T. thiooxidans TAS). A partial sequence of 16S ribosomal RNA gene (16S rDNA) and the entire sequence of 16S/23S intergenic spacer region (ISR) were determined in the three above novel strains and in Thiobacillus ferrooxidans ATCC19859 as a reference strain. When phylogenetic analysis was performed based on G+C contents and sequence alignments, T. ferroxidans ATCC19859 was found to be closely related to previously registered T. ferrooxidans strains in a monophyletic manner, while the three novel T. thiooxidans strains were classified in a paraphyletic manner. Close examination on the base composition of 16S/23S ISR revealed that the 5\` part (nucleotide residues 21-200) was specific for the genus Thiobacillus. On the other end, the 3\` part (nucleotide residues 201-520) showed specificity in T. ferrooxidans strains, but not in T. thiooxidans strains. These results suggest that the proximal and distal halves of 16S/23S could be used as a genetic marker for the identification of the genus Thiobacillus and the species T. ferrooxidans, respectively.
저품위 광석으로부터 유가 금속을 회수하기 위한 생물용출법의 적용에 있어 미생물의 활성은 매우 중요하며, 제련미생물은 금속이온에 대해 어느 정도 내성을 가지고 있어야 한다. 본 연구에서는 대표적인 제련미생물인 Thiobacillus ferrooxidans의 철산화속도에 미치는 단독 혹은 혼합 금속이온의 영향을 조사하여, T. ferrooxidans의 금속이온에 대한 내성 특성을 조사하였다. 생장 배지에 $Zn^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, 및 $Cd^{2+}$를 단독으로 첨가한 경우(첨가농도범위, $Zn^{2+}$ 60g/L이하, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, 및 $Cd^{2+}$ 6 g/L 이하)에는 T. ferrooxidans에 의한 철산화속도는 금속이온의 첨가량에 크게 저해 받지 않았다. $Zn^{2+}$를 제외한 $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, 및 $Cd^{2+}$의 2 성분 혹은 3 성분의 혼합금속이온을 첨가한 경우에는 T. ferrooxidans의 철산화 활성에 대한 혼합 금속이온의 저해 효과는 최대 50% 정도로 크게 나타나지는 않았다. 그러나, $Zn^{2+}$을 타 금속이온과 2 성분 혹은 3 성분을 혼합하여 생장 배지에 첨가한 경우에는 T. ferrooxidans의 철산화 활성 저해에 대한 혼합 금속이온의 상승 효과가 큰 것을 밝혔다.
분말활성탄과 제올라이트가 담지된 폴리우레탄 담체를 충진한 파일롯 규모의 바이오필터를 이용하여 암모니아와 황화수소의 처리 성능을 평가하였다. 약 10개월간 하수처리장 슬러지 농축조에서 발생하는 악취를 대상으로 바이오필터 유입 암모니아 농도는 0.1~1.5 $ppm_v$, 황화수소 농도는 2~20 $ppm_v$ 범위에서 운전되었다. 바이오필터의 공탑체류시간 3.6~5초 범위에서 초기 순응기간을 제외하고는 거의 모든 경우 100%에 가까운 악취 제거율을 보여주었다. 바이오필터에서의 기체흐름에 의한 압력손실도 매우 낮아 10개월 동안 최대 31 mm $H_2O$ 정도의 차압이 발생하였다. 이것은 본 연구에 이용된 바이오필터의 막힘이나 담체의 압착 현상이 거의 일어나지 않아 장기간의 운전에도 안정성을 확인할 수 있었다. 담체에 부착하여 서식하는 미생물군집은 바이오필터의 처리 성능에 중요한 영향을 미치는데 특히 암모니아나 황화수소를 제거하기 위한 암모니아 산화균과 황산화균의 분포가 중요하다. FISH (Fluorescence in Situ Hybridization) 방법으로 확인한 결과 질산화를 주관하는 암모니아 산화균인 Nitrosomonas sp.와 황산화균인 Thiobacillus ferroxidans가 검출되었다. 또한 바이오필터의 운전기간이 길어질수록, 그리고 악취의 유입부분이 유출부분에 비해 미생물 분포량이 더 많음을 확인하였다.
본 연구는 황화수소 가스 제거를 위한 화학 . 생물학적 복합공정의 전체 효율을 결정하는 생물반응기에 의한 Fe(II) 산화 속도를 증진시키고자 배지 최적화와 함께 고정화 세포 반응기 시스템을 개발하는 것을 목표로 하였다. 고정화 담체로는 celite beads를 선정하였고 반응기는 airlift type의 반응기를 사용하였다. 먼저, 철침전물(jarosite) 최소화 배지 개발을 위한 연구를 수행하였고, 그 결과 기존에 사용되어졌던 9K 배지 사용시 질소원 및 인 공급원으로 사용된 $(NH_4)_2SO_4$와 $K_2HPO_4$가 제외되고 $(NH_4)_2HPO_4$가 대체된 M16 배지를 사용하였을 때 Fe(II) 산화 속도의 감소가 없음은 물론 jarosite 생성이 거의 없음을 확인할 수 있었다. 또한 M16 배지의 초기 pH 변화에 따른 철 산화 거동 및 jarosite 생성 측면을 조사한 결과 초기 pH 1.8이 최적임을 확인할 수 있었다. 다음으로 celite beads에 세포를 고정화 한 후 jarosite 생성 최소화 배지(M16 배지)에서의 고정화 세포에 의한 철 산화 거동을 고찰하였다. 반복 회분식 배양 결과, 회분식 배양의 결과 최대 Fe(II) 산화 속도에 이르러서는 거의 일정해지는 결과를 보였다. 반분회분식 배양의 결과 최대 Fe(II) 산화 속도가 2.33 g/L . h이었다. 연속 조업을 수행한 결과 현탁 세포의 최대 비성장 속도보다 높은 희석속도에서 최대 Fe(II) 산화 속도가 결정되었다. 최대 Fe(II) 산화속도는 2.14 g/L . h이었으며, 이??의 희석속도는 0.25 $h^{-1}$이었다. 반복 회분식 및 연속 조업기간 동안 Fe(total)의 농도는 초기 Fe(II) 농도와 거의 비슷하게 유지되었고 이러한 사실로부터 jarosite가 거의 생성되지 않았음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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