유연한 금-티타늄 반응 세포를 사용하여 지하 생물 광의 맥락에서 압력 의존미생물 활성 시뮬레이션

바이오 마이닝은 산성 성 균의 도움으로 금속 황화물을 용해하여 바위에서 구리 및 기타 압력 금속의 추출을 위해 적용 된 바이오리치를 설명합니다. 예를 들어, 구리는 쿠파셰파 광석을 황화물을 용해시킴으로써 이 박테리아로 추출될 수 있다. 그리고 구리 황산염 부유 한 용액은 구리를 쉽게 추출 할 수있는 생성됩니다.

구내에서 생물 광업은 지하 또는 열린 구덩이에서 발굴 및 광산 활동을 할 필요없이 박테리아의 도움으로 금속을 추출하는 것입니다. 대신, 철이 풍부한 산성 용액이 암석 형성에서 펌핑되고, 금속 황화물이 용해되고 금속이 풍부한 용액이 금속을 추출 할 수있는 표면으로 다시 펌핑됩니다. 이 특별한 실험에서는 심층 형성에서 조건을 시뮬레이션하는 고압 반응기 셀이 있습니다.

박테리아는 유황 화합물의 산화에 결합된 철 감소와 관련되었던 그들의 활동을 공부하고, 특히 우리는 세포가 고압의 밑에 있는 얼마나 활성화되는지, 그리고 그들의 비율이 압력의 밑에 어떻게 변화하고 있는지보기 위하여 흥미를 가지고 있습니다. 실험의 경우 여기에 묘사된 고압 반응기를 사용할 수 있으며 최대 350개의 막대의 압력 조건을 시뮬레이션할 수 있습니다. 고압 반응기의 바닥은 미생물 배양을 가진 유체 샘플을 포함할 수 있는 반응기 용기로 구성됩니다.

원자로 헤드는 안전 대책 및 모니터링 센서를 위한 다양한 연결을 제공합니다. 예를 들어, 반응기 내부의 온도 또는 압력. 대부분의 고압 반응기는 스테인레스 스틸로 만들어집니다.

이 재료는 높은 탄력성과 좋은 가공 특성을 제공합니다. 그러나 산성 또는 고수성 용액 실험과 같은 특정 응용 분야의 경우 스테인레스 스틸 표면의 내식성이 적절하지 않을 수 있습니다. 이를 방지하는 한 가지 방법은 원자로 용기에 라이너를 삽입하는 것입니다.

여기, 테플론으로 만든 라이너. Tefflon은 높은 내식성을 가지고 있지만, 오토클레이브에 의해 살균 할 수 없고 철면이 표면에 침전 될 수 있기 때문에 오염의 위험이 높습니다. 사용할 수있는 또 다른 라이너 재료는 석영 유리입니다.

세척이 용이하고, 오토클레이빙에 의해 살균될 수 있으며, 라이너 소재가 스테인레스 스틸 반응기 벽으로 시료의 원치 않는 반응을 방지하는 데 도움이 될 수 있더라도 산성 또는 감소용액의 영향을 덜 받습니다. 부식성 가스가 형성되면 황화수소와 같이 이 가스는 라이너 위에 앉아 있는 원자로 헤드의 발견된 표면과 반응할 수 있습니다. 또 다른 단점은 압력을 변경하지 않고 는 반응기에서 샘플을 철회 할 수 없다는 것입니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 티타늄 헤드가 있는 유연한 골드 백인 특수 반응 셀을 사용했습니다. 금 표면은 산성 또는 용액 및 가스 를 감소시키기 위해 부식에 강합니다. 티타늄 표면도 매우 불활성입니다.

연속 이산화티타늄 층을 형성하는 경우, 여기에 어두운 파란색으로 볼 수 있습니다. 샘플링 하는 동안, 금 가방 볼륨 감소. 날카로운 꼬임과 가장자리의 형성을 방지하기 위해 골드 백의 볼륨을 50 % 이상 줄여서는 안됩니다.

여기에 표시된 부분은 골드 백 실험의 내부 설정의 개별 조각입니다. 하나는, 하단에서 상단까지, 유연한 금 가방 반응 셀, 티타늄 밀봉 시스템, 티타늄 헤드, 와셔, 압축 굵은 링, 및 샘플링 튜브 및 밸브로 구성된 동작 모드 동안 반응 셀에 액세스 할 수 있습니다. 이제 샘플을 금 티타늄 반응 세포로 전송합니다.

첫째, 빈 챔버를 열고 잠금을 해제하고 모든 인바운드 재료를 이동 식 트레이에 로드합니다. 전면 커버를 닫고 잠급다. 방실을 배출한 후 장갑을 착용하고 내부 커버에 가장 가깝습니다.

내부 커버의 잠금을 해제하고 열어 이동식 트레이에서 인바운드 재료를 제거합니다. 깨끗한 골드 백을 풀고 스탠드를 고정합니다. 세균 배양과 원소 황의 100mL를 포함하는 혈청 병을 엽니 다.

세럼 병을 부드럽게 흔들어 세균 문화를 골드 백으로 옮기습니다. 티타늄 헤드를 골드 백의 티타늄 커버에 조립 튜브와 함께 삽입합니다. 그런 다음 티타늄 샘플링 튜브 위에 와셔와 압축 굵은 링을 밀어 냅니다.

티타늄 커버에 골드 백의 맨 위 테두리에 티타늄 모자의 균일 한 압력 분포를 보장하기 위해 같은 정도로 여섯 느릅 나 나사를 고정합니다. 이것은 금 티타늄 반응 세포의 밀봉 표면입니다. 티타늄 튜브 의 상단에 샘플링 밸브를 다시 설치합니다.

연결 손을 단단히 조입니다. 그런 다음 밸브를 닫아야 합니다. 이제 고압 반응기의 핵심 조각이 완전히 조립되어 원자로 모자에 설치할 수 있습니다.

이제 고압 반응기의 설치가 이루어질 수 있습니다. 이것은 샘플링 밸브가 반응기 헤드의 나사 씰을 통해 튜브를 얻기 위해 제거되어야하기 때문에 샘플링 튜브의 개방 단부가 주변 대기에 매우 짧은 노출과 함께 제공됩니다. 샘플링 튜브에서 샘플링 밸브와 나사 제거를 중지합니다.

튜브를 원자로 헤드를 통해 안내하고, 큰 나사를 튜브 위로 밀어 내고, 작은 덮개를 고정시십시오. 이제 반응 셀 어셈블리는 반응기 헤드를 통해 다시 슬라이드 할 수 없으며 양 손은 샘플링 밸브를 다시 설치할 수 있습니다. 반응기 헤드를 벤치 부사장에서 제거하여 원자로 용기에 설치합니다.

열 부부를 포함한 원자로 헤드는 금가방이나 열 커플을 손상시키지 않도록 원자로 선박에 신중하게 배치해야 합니다. 마지막으로 분할 링과 압축 볼트가 장착된 견고한 커버는 원자로 헤드와 용기 주위에 고정되어 시스템을 적절하게 밀봉합니다. 고압 반응기는 잠재적 인 부상, 특히 손가락의 타박상을 피하기 위해 흔들 장치에 신중하게 장착되어 있습니다.

고압 반응기는 나사 한 쌍 위로 미끄러지는 두 개의 클램프에 고정됩니다. 와셔와 나사 너트는 클램프를 제자리에 고정합니다. 열 커플과 압력 센서의 제어 장치를 연결합니다.

흔들림 모션에 대한 전선의 충분한 길이를 보장하는 동시에 내용이 표면을 가열하는 것을 방지하는 것이 중요합니다. 마지막으로, 가열 요소를 원자로 용기 위로 밀어 내고 나사 잠금 장치를 조입니다. 시스템을 가압하는 물은 고압 펌프에 의해 저수지에서 가져온다.

스테인레스 스틸 모세혈관을 통해 고압 반응기로 전달됩니다. 고압 반응기의 흔들림은 반응 세포의 철저한 혼합을 보장합니다. 예를 들어 가스, 유체 및/또는 고체 위상의 예를 들어.

느린 흔들림 속도는 빠르게 움직이는 고체에 의한 골드백의 손상을 방지하거나, 높은 온도에서 유연한 금에 대한 중력 효과로 인한 형성에 의해 중요하다. 우리의 시스템은 180도에 가까운 표시기의 녹색 및 노란색 표시 각도에서 회전 할 수 있습니다. 실험 매개 변수는 소프트웨어에 의해 동시에 기록됩니다.

시료를 채취하기 위해 5 밀리리터 주사기가 고압 반응기 상단의 샘플링 밸브의 작은 잠금 인터페이스에 부착됩니다. 밸브를 조심스럽게 엽니다. 액체 샘플은 반응 세포 내부의 과압에 의해 자동으로 주사기로 밀어 넣습니다.

샘플 볼륨이 1 밀리리터에 도달하면 밸브를 닫습니다. 주사기를 분리합니다. 주사기의 샘플은 추가 처리를 위해 즉시 2 밀리리터 튜브로 전송됩니다.

반응 세포내철철에 철철에 대한 철철의 미생물 환원 결정은 포토메트릭 분석에 의해 달성된다. 보라색 색 의 농도 종속 철 철 철 복합체및 지표, 철 페로센을 포함하는 일련의 철 철 표준 솔루션은 교정 에이전트 역할을합니다. 특수 금 티타늄 반응 세포를 사용하여 고압 반응기 실험의 결과는 박테리아가 철철에 황과 철철을 산화하고 압력에 상당한 효과가 있음을 보여줍니다.

그림에서, 22일 동안철 농도의 증가는 1bar 및 100bar의 압력에서 수행된 실험에 대해 도시된다. 대략 31밀리몰의 철철은 각각 1bar 및 100bar에서 애사에서 검출되었습니다. 이것은 명확하게 미생물 세포가 100 바에서 조차 활성화되었다는 것을 보여줍니다, 그러나 그들의 철 철 감소 활동은 고압에서 현저하게 더 낮았다는 것을.

스캐닝 전자 현미경 이미지는 저압 및 고압에서 실험에서 로드 모양의 세포가 자라는 것을 보여줍니다. 1979년 Seyfried와 동료가 개발한 유연한 금 티타늄 반응 세포는 다양한 과학적 조사에 사용될 가능성이 있으며, 부식성 가스와 유체에 대한 반응을 포함하여 모든 것이 사용될 수 있습니다. 한 가지 응용 프로그램은 고압과 온도에서 철과 가스의 용해도를 판단할 수 있습니다.

또 다른 하나는 석유와 가스의 형성 중에 일어나는 반응의 결정일 지도 모릅니다. 그리고 세 번째, 여기에서 연구 결과에서와 같이, 높은 압력 및 온도에 미생물 반응을 조사할 수 있었습니다.