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लचीला गोल्ड-टाइटेनियम प्रतिक्रिया कोशिकाओं का उपयोग करने के लिए दबाव-निर्भर Microbial गतिविधि का अनुकरण करने के लिए subsurface Biomining के संदर्भ में
Chapters
Summary October 5th, 2019
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इस प्रोटोकॉल situ biomining प्रक्रियाओं में अध्ययन करने के लिए ऊंचा दबाव के तहत माइक्रोबियल प्रयोगों का वर्णन करता है. प्रयोगात्मक दृष्टिकोण एक अम्लीय, लौह समृद्ध माध्यम में एक माइक्रोबियल संस्कृति युक्त एक सोने-टाइटेनियम प्रतिक्रिया सेल से लैस एक कमाल उच्च दबाव रिएक्टर को रोजगार.
Transcript
बायोमाइनिंग एसिडोफिलिक बैक्टीरिया की मदद से धातु सल्फाइड को भंग करके चट्टानों से तांबे और अन्य दबाव धातुओं के निष्कर्षण के लिए लागू बायोलीचिंग का वर्णन करता है। उदाहरण के लिए, कॉपर कूपाशेफा अयस्क है सल्फाइड्स को भंग करके इस बैक्टीरिया के साथ निकाला जा सकता है। और कॉपर सल्फेट रिच सॉल्यूशन तब जेनरेट होता है जिससे कॉपर को आसानी से निकाला जा सकता है।
सीटू बायोमाइनिंग में खुदाई और खनन गतिविधियों भूमिगत या खुले गड्ढे में की आवश्यकता के बिना बैक्टीरिया की मदद से धातुओं का निष्कर्षण है। इसके बजाय, एक लोहे से भरपूर अम्लीय समाधान चट्टान के गठन में नीचे पंप है, धातु सल्फाइड भंग हो रही है और धातु से भरपूर समाधान सतह से जो धातुओं तो निकाला जा सकता है वापस पंप है । इस विशेष प्रयोग में, एक उच्च दबाव रिएक्टर सेल है जो गहरे गठन में शर्तों का अनुकरण करता है।
बैक्टीरिया का अध्ययन किया जाता है और सल्फर यौगिकों के ऑक्सीकरण के साथ-साथ लोहे की कमी से संबंधित उनकी गतिविधि, और विशेष रूप से हम यह देखने में रुचि रखते हैं कि कोशिकाएं उच्च दबाव में कितनी सक्रिय हैं, और दबाव में उनकी दरें कैसे बदल रही हैं। प्रयोगों के लिए, एक उच्च दबाव रिएक्टर, के रूप में एक यहां चित्रित, इस्तेमाल किया जा सकता है, और ३५० सलाखों के लिए दबाव की स्थिति अनुकरण कर सकते हैं । एक उच्च दबाव रिएक्टर के नीचे एक रिएक्टर पोत के होते हैं, जो माइक्रोबियल संस्कृति के साथ एक तरल पदार्थ का नमूना हो सकता है ।
रिएक्टर प्रमुख सुरक्षा उपायों और निगरानी सेंसरों के लिए विभिन्न कनेक्शन प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, रिएक्टर के अंदर तापमान या दबाव। ज्यादातर हाई प्रेशर रिएक्टर स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं।
यह सामग्री उच्च लचीलापन और अच्छी मशीनिंग गुण प्रदान करती है। हालांकि, अम्लीय या अत्यधिक कम करने वाले जलीय समाधानों के साथ प्रयोगों जैसे कुछ अनुप्रयोगों के लिए, स्टेनलेस-स्टील की सतह का जंग प्रतिरोध पर्याप्त नहीं हो सकता है। इससे बचने का एक तरीका रिएक्टर पोत में लाइनर डालना है ।
यहां टेफ्लॉन से बना लाइनर। टेफ्लॉन में उच्च जंग प्रतिरोध होता है, लेकिन यह प्रदूषण के उच्च जोखिम के साथ आता है, क्योंकि इसे ऑटोक्लेविंग द्वारा निष्फल नहीं किया जा सकता है और लोहे के चेहरे इसकी सतह पर तेज़ हो सकते हैं। एक और लाइनर सामग्री जिसका उपयोग किया जा सकता है वह क्वार्ट्ज ग्लास है।
इसे साफ करना आसान है, ऑटोक्लेविंग द्वारा निष्फल किया जा सकता है, और अम्लीय या जलीय समाधानों को कम करने से कम प्रभावित होता है, भले ही लाइनर सामग्री स्टेनलेस-स्टील रिएक्टर दीवार के साथ नमूने की अवांछित प्रतिक्रियाओं को रोकने में मदद कर सकती है, कई समस्याएं बनी रहती हैं। यदि एक संक्षारक गैस का गठन किया जाता है, उदाहरण के लिए हाइड्रोजन सल्फाइड, यह गैस लाइनर के ऊपर बैठे रिएक्टर सिर की खुली सतह के साथ प्रतिक्रिया हो सकती है । एक और नुकसान यह है कि दबाव को बदले बिना रिएक्टर से नमूना वापस लेना संभव नहीं है ।
इन सीमाओं को दूर करने के लिए, हमने एक विशेष प्रतिक्रिया सेल, टाइटेनियम सिर के साथ एक लचीला सोने का बैग इस्तेमाल किया। सोने की सतह अम्लीय या समाधान और गैसों को कम करने की दिशा में जंग प्रतिरोधी है। टाइटेनियम की सतह अत्यधिक निष्क्रिय भी है।
जब एक सतत टाइटेनियम डाइऑक्साइड परत बनाने के लिए, यहां गहरे नीले रंग में दिखाई देते हैं । सैंपलिंग के दौरान सोने की थैली की मात्रा सिकुड़ रही है। तेज गुत्थी और किनारों के गठन को रोकने के लिए सोने की थैली की मात्रा को 50% से अधिक कम नहीं किया जाना चाहिए।
यहां दिखाए गए पार्ट्स गोल्ड बैग एक्सपेरिमेंट के इंटरनल सेटअप के अलग-अलग टुकड़े हैं । एक नीचे से ऊपर तक, लचीला सोने की थैली प्रतिक्रिया सेल, टाइटेनियम सीलिंग सिस्टम, एक टाइटेनियम सिर, वॉशर, और संपीड़न बोल्ड अंगूठी से मिलकर देख सकते हैं, और नमूना ट्यूब और वाल्व ऑपरेशन मोड के दौरान प्रतिक्रिया सेल का उपयोग करने के लिए । अब, हम नमूना को गोल्ड टाइटेनियम रिएक्शन सेल में स्थानांतरित करते हैं।
सबसे पहले, खाली कक्ष को खोलें और अनलॉक करें, और सभी इनबाउंड सामग्री को चल ट्रे पर लोड करें। फ्रंट कवर को बंद करें और लॉक करें। एंटी-चैंबर को खाली करने के बाद, दस्ताने जोड़ी पहनें और आंतरिक कवर के सबसे करीब जाएं।
चल ट्रे से इनबाउंड सामग्री को हटाने के लिए आंतरिक कवर अनलॉक और खोलें। साफ सोने की थैली खोलना और अपने स्टैंड सुरक्षित। सीरम की बोतल खोलें जिसमें बैक्टीरियल कल्चर और एलिमेंटल सल्फर का 100mL होता है।
धीरे-धीरे सीरम की बोतल हिलाएं और बैक्टीरियल कल्चर को गोल्ड बैग में ट्रांसफर करें। सोने की थैली पर टाइटेनियम कवर में कोडांतरण ट्यूब के साथ टाइटेनियम सिर डालें। फिर, टाइटेनियम सैंपलिंग ट्यूब पर वॉशर और संपीड़न बोल्ड रिंग स्लाइड करें।
टाइटेनियम कवर में सोने की थैली के ऊपरी रिम पर टाइटेनियम टोपी का एक भी दबाव वितरण सुनिश्चित करने के लिए एक ही हद तक छह एल्म शिकंजा जकड़ना । यह गोल्ड टाइटेनियम रिएक्शन सेल की सीलिंग सतह है। टाइटेनियम ट्यूब के शीर्ष पर नमूना वाल्व फिर से स्थापित करें।
कनेक्शन हाथ कस कस लें। फिर, वाल्व को बंद करना सुनिश्चित करें। अब हाई प्रेशर रिएक्टर का कोर पीस पूरी तरह असेंबल हो गया है और इसे रिएक्टर हैट में लगाया जा सकता है।
अब हाई प्रेशर रिएक्टर लगाने की कार्रवाई हो सकती है। यह आसपास के वातावरण के लिए नमूना ट्यूब के खुले अंत के एक बहुत ही कम जोखिम के साथ आता है, के रूप में नमूना वाल्व रिएक्टर सिर में पेंच सील के माध्यम से ट्यूब प्राप्त करने के लिए हटा दिया जाना है । नमूना ट्यूब से नमूना वाल्व और शिकंजा हटाने बंद करो।
रिएक्टर सिर के माध्यम से ट्यूब गाइड, ट्यूब पर बड़े पेंच स्लाइड, और छोटे कवर जकड़न। अब प्रतिक्रिया सेल विधानसभा रिएक्टर सिर के माध्यम से वापस स्लाइड नहीं कर सकते है और दोनों हाथ फिर से नमूना वाल्व स्थापित करने के लिए स्वतंत्र हैं । रिएक्टर पोत पर स्थापित करने के लिए बेंच वाइस से रिएक्टर सिर निकालें।
थर्मल कपल सहित रिएक्टर हेड को सावधानी से रिएक्टर वेस्टेज पर रखना होता है, न कि गोल्ड बैग या थर्मल कपल को नुकसान पहुंचाने के लिए। अंत में, मजबूत कवर, विभाजन अंगूठी और संपीड़न बोल्ट के साथ लगे, रिएक्टर सिर और पोत के आसपास तय करने के लिए उचित प्रणाली सील है । उच्च दबाव रिएक्टर ध्यान से कमाल डिवाइस में घुड़सवार है संभावित चोटों से बचने के लिए, विशेष रूप से उंगलियों की चोट ।
उच्च दबाव रिएक्टर शिकंजा की एक जोड़ी पर फिसलने दो क्लैंप द्वारा उतारना चाहते है । वाशर और स्क्रू नट्स जगह में क्लैंप पकड़ते हैं । थर्मल कपल और प्रेशर सेंसर के लिए कंट्रोल यूनिट्स को कनेक्ट करें।
यह कमाल की गति के लिए तारों की पर्याप्त लंबाई सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है, जबकि अपनी सतहों को गर्म करने के लिए अपनी सामग्री को रोकने । अंत में, रिएक्टर पोत पर हीटिंग तत्व स्लाइड, और उसके पेंच ताला कस । सिस्टम पर दबाव बनाने के लिए पानी को हाई प्रेशर पंप से जलाशय से लिया जाता है।
यह उच्च दबाव रिएक्टर में स्टेनलेस स्टील केशिकाओं के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है । उच्च दबाव रिएक्टर के कमाल की प्रतिक्रिया सेल के पूरी तरह से मिश्रण की गारंटी देता है । उदाहरण के लिए, गैस, तरल पदार्थ, और/या इसमें ठोस चरणों की ।
धीमी कमाल की गति तेजी से चलती ठोस, या ऊंचा तापमान पर लचीला सोने पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के कारण गठन के द्वारा सोने की थैली के नुकसान को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है । हमारा सिस्टम इंडिकेटर पर हरे और पीले रंग के चिह्नित कोण पर घुमाने में सक्षम है, जो 180 डिग्री के करीब है। प्रायोगिक मापदंडों को एक साथ एक सॉफ्टवेयर द्वारा लॉग इन किया जाता है।
एक नमूना लेने के लिए, एक 5 मिलीलीटर सिरिंज उच्च दबाव रिएक्टर के शीर्ष पर नमूना वाल्व के छोटे ताला इंटरफेस से जुड़ा हुआ है । वाल्व को सावधानी से खोलें। लिक्विड सैंपल को रिएक्शन सेल के अंदर ओवर प्रेशर से अपने आप सिरिंज में धकेल दिया जाता है।
नमूना मात्रा एक मिलीलीटर तक पहुंचने के बाद वाल्व बंद करें। सिरिंज को अलग करें। सिरिंज में नमूना तुरंत आगे की प्रक्रिया के लिए एक दो मिलीलीटर ट्यूब में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
रिएक्शन सेल में फेरस आयरन से फेरिक आयरन की माइक्रोबियल कमी का निर्धारण फोटोमेट्रिक विश्लेषण द्वारा हासिल किया जाता है। एक बैंगनी रंग की एकाग्रता निर्भर लौह परिसर और संकेतक, लोहे के फेरोसीन युक्त लौह मानक समाधानों की एक श्रृंखला, एक अंशांकन एजेंट के रूप में कार्य करती है। विशेष गोल्ड टाइटेनियम रिएक्शन सेल के साथ उच्च दबाव रिएक्टर प्रयोग के परिणाम बताते हैं कि बैक्टीरिया सल्फर और फेरिक आयरन को फेरस आयरन में ऑक्सीकरण करता है और दबाव पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
आंकड़े में, 22 दिनों की अवधि में फेरस लोहे की सांद्रता की वृद्धि एक बार और 100 बार के दबाव में किए गए प्रयोग के लिए दिखाई जाती है। लगभग, एक बार और 100 बार में क्रमशः परख में फेरस आयरन के 31 और 13 मिलीमोल का पता चला। यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि माइक्रोबियल कोशिकाएं 100 बार में भी सक्रिय थीं, लेकिन उनकी फेरिक आयरन कम करने वाली गतिविधि उच्च दबाव पर काफी कम थी।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि से पता चलता है रॉड के आकार की कोशिकाओं को कम और उच्च दबाव पर प्रयोग में वृद्धि । 1 9 7 9 में सेतली और सहकर्मियों द्वारा विकसित लचीले सोने के टाइटेनियम रिएक्शन सेल में वैज्ञानिक जांच की एक विविध सरणी के लिए उपयोग करने की क्षमता है, और उन सभी में संक्षारक गैसों और तरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। एक आवेदन उच्च दबाव और तापमान पर बेड़ी और गैसों की घुलनशीलता का निर्धारण हो सकता है ।
एक और एक तेल और गैसों के गठन के दौरान एक में चल रही प्रतिक्रियाओं का निर्धारण हो सकता है । और तीसरा, जैसा कि यहां अध्ययन में, ऊंचा दबाव और तापमान पर माइक्रोबियल प्रतिक्रियाओं की जांच की जा सकती है ।
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