Mavzu: Tion mikroorganizmlarning faolligi varivojlanishiga tasir etuvchi omillar

5-Ma’ruza
Mavzu: Tion mikroorganizmlarning faolligi varivojlanishiga tasir etuvchi omillar
 
Reja
1. Tion mikroorganizmlarning faolligi.
2. Tion mikroorganizmlarning faolligi va rivojlanishi
3. Tion mikroorganizmlarning faolligi va rivojlanishiga tasir etuvchi omillar
 
Ko’plab ilmiy izlanishlar natijalari shuni kursatdikibakterial oksidlanish va ishqorlanish jarayonlariniintensivlash uchun, bakteriyalarning yaxshi rivojlanishiuchun bulgan qulay yashash muhitlari yaratilganda. Bunday muhitlarni yaratish uchun o’lchovparametrlarining uchta katta guruhi inobatga olinishishart. (jadval 4.).
4-jadval
Sulfid minerallari va konsentratlarning bakterialoksidlanishi va ishqorlanishining asosiy ulchamlari

Fizik-kimyoviy parametrlar	Biologik parametrlar	Texnologik parametrlar
Muhitning kislotaligi Muhitning oksidlanish-tiklanishpotensiali Minerallarning elektrod potensiali Mahsulotning mineral tarkibi Sulfid minerallarining mutanosibligi Sulfid minerallarining biri-birigajipslik hususiyatlari Muhit temperaturasi Muhitning gaztarkibi	Muhitning mineraltarkibi Kulturaning adaptatsionhususiyatlari Biomassakonsentratsiyasi Biomassы faolligi Aralash kulturalarqo’llanilishi	Ishlanadigan moddaningyirikligi Pulpa zichligi Qorishtirish va aeratsiyausullari Uskuna tipi Ishqorlash loyixasi AylanmaEritmalarning qo’llanilishi Ishqorlanish mahsulotlarigabo’lgan talablar

 
Bakteriyalarning davriy sharoitlardagirivojlanishidagi usish fazalari ( rasm 4.).

Rasm 4. Acidithiobacillus ferrooxidans ning davriykulturasidagi usish fazalari
I - lag-faza, ​​​​​IV- sekinlashishfazasi,
II- usish tezlanishi fazasi, ​​​V- statsionarfaza,
III- eksponensial usish fazasi, ​VI- emirilishfazasi.
Lag-faza–bakteriyalar rivojlanishining boshlang‘ichfazasida ularning atrof muhitga nisbatdan moslashish(adaptatsiya) hususiyatlarini belgilaydi. Eksponen-sialfaza-o’sishning sekinligi, tezligi va maksimal tezliginibelgilaydi, ya’ni jarayonning maksimal faolligini.Statsionar fazada xujayralar usish tezligi sustlashadi vaoxiri to’xtaydi va emirilish (o’lish) fazasi boshlanadi. Ushbu fazalarni faqatgina kulturaning davriy sharoitdarivojlantirishda kuzatish mumkin, Uzluksiz etishtirishsharoitida biomassani qaytarib, uning faolligi varivojlanishining yuqori darajasini ta’minlashdan iborat. Bunday holatni Uzluksiz xemostat sharoitidabakteriyalarni rivojlantirish bilan ta’minlash mumkin vabunda kulturaning xajmi pulpa tarkibida bir xil bo’lib, rivojlanish fazasi asosan eksponensial bo’lib qoladi. 
Xemostat etishtirish jarayonini qullash pulpadagixujayralar miqdorini keskin ko’paytirib, ularningfaolligini yuqori darajada Uzoq vaqt saqlash imkoniniyaratadi. Mikroorganizmlarning biologik faol holatiniyuqori darajada saqlash imkonini, muhim ulchovlardanbiri-vodorod ionlarining miqdori belgilaydi. Sababi, xujayralarning plazmatik membranalarining H⁺ va OH^-ionlari uchun qiyin utkazuvchanligidir, bunga asosan, muhitdagi va xujayra ichidagi pH muvozanatgakelmaydi. Bu o’z navbatida vodorod ionlarimiqdorining transmembran gradientiga olib keladi vamembrananing elektrik potensiali bilan membrananingreaksiyalarini boshqaruvchi “proton siljituvchi kuchni” belgilaydi.
Muhitdagi pH ning boshlang‘ich kursatkichi, birinchidan, lag-fazaning Uzayish davriga katta ta’sirko’rsatadi va bu bilan xujayralarning usish tezliginibelgilaydi. Ikkinchidan, xar xil moddalarningajralishiga ta’sir kursatishi bilan, pH ularningingibirlash (bostirish) xususiyatlariga xam ta’sir qiladi. Oksidlanish jarayonida ishtirok etuvchi fermentlarningmiqdori va faolligiga pH kursatkichi xam ta’sirutkazadi, ular tomonidan metallarning ishqorlanibxelatlashuviga (metallorganik birikma), metabolizmmaxsulotlari tarkibiga va h. Muhitning kislotaligimineralning elektrod potensiali va yuzasining holatigata’sir etib, bakteriyalarning maxsuli sifatida paydobulgan yangi kimyoviy moddalarning holatiga (temir, mishyak, oltingugurt va h.), ular eritma yoki chukmaholatda bo’lib, o’z navbatida xujayralar faolligiga xarxil ta’sir utkazadi.
Temir va sulfid minerallarining bakterialoksidlanish jarayoni muhitning pH 1,5-3,5 eng faolkechadi. Arsenopirit uchun pH muhitining optimalkursatkichi 1,7-2,1 bulsa, xalkopirit uchun 2,2-2,5 tashkil etadi. Lekin ushbu pH ning optimalkursatkichlari alohida olingan sulfid minerallari uchunbelgilangan bo’lib, bunda tarkibida sulfidlar bormahsulotlarning selektiv ishqorlanish va ularningishqorlanish kinetikasi hisobga olinmagan. Lekinxujayralar usish faolligini va sulfid minerallariniishqorlash darajasini belgilaydigan pH kursatkichlariniajratish zarur. Masalan, xujayralarning usish va yuqoridarajada faol holatini saqlash uchun pH ning optimalkursatkichi 2,2-2,5 tashkil qiladi. Xuddi shunday pHchegaralariga (pH 2-2,5) arsenopiritning bakterialoksidlanishi kiradi, ammo mishyakning ishqorlanishmiqdori pH 2 da 1,2 barobar yuqori, pH 2,5 esa 1,4 barobarni tashkil etadi. Sulfid minerallariningoksidlanish jarayonida Eritmalarda kuzatiladigan pHmiqdori hamisha bir xil bo’lib qolavermaydi, masalan, bakteriyalar lag-faza dan utgandan keyin mineralni faolravishda oksidlay boshlaydi, va muhitdagi pH xamUzgara boshlaydi. Arsenopiritning 24 soat ishqorlanishi davrida Eritmaning pH muhiti 0,1-0,15 gaO’zgaradi, 72 soat ishqorlanishdan keyin pH 0,5-0,6 gao’zgaradi. Bunda arsenopirit bakteriyalar tomonidanfaol ravishda oksidlanadi va pulpadagi faol temirgidrolizlanib sulfat kislotasi paydo bo’ladi. Xuddi shuvaqt ichida elementar oltingugurtning bakterialoksidlanib sulfat-ion holatiga kirishi kuzatiladi. Bakteriyalarning maksimal tezlikda ko’payish davrixam oksidlanmagan temirning oksidlanishi vaqtiga vamuhit pH ning 2,2-2,5 ga yetganiga to’g‘ri keladi.
Kukpatas oltin-mishyakli konsentratlardagimishyakning tuliq va tez ishqorlanishini muhitning faolkislotalik holati shuni kursatdiki, mishyakning tuliq 72 dan 97% foizgacha Eritmadan olinishi pH 1,6-2,25 tug‘ri keldi. Mishyakning pH 3,0 da Eritmadan olinishi aksincha 97 dan 72% foizga tushdi, va pH 1,5 da 56% gacha kamaydi.
Idishdagi bakterial ishqorlanishdagi eng muhimmasalalardan biri jarayon davom etadigan vaqtda pHko’rsatgichini boshqarib borishda, uning boshqarilishisulfidlarning miqdoriga bog‘liq bo’lib 2,0-2,5 dan 1,5 va 1,1 gacha kamayib ketishi kuzatildi.
Nejdanin (oltin ajratuvchi fabrikaning) koniningoltin-mishyakli konsentrat-larining pH kurastkichiboshqarilmaganda, bakterial ishqorlanishda pHko’rsatki-chi 2,2 dan 1,2 gacha kamaydi, lekinpulpadagi biomassaning faolligi baland bo’lib, mishyakning ham ishqorlangan miqdori jarayon oxirida8,1 g/l kamayib, bakteriyalarning faollik sur’ati 2,5 barobarga usdi, kislorod iste’mol qilinish tezligi 1,5-2 barobar usdi.
Mayskiy konidagi konsentratning ishqorlanishida pHkursatkichi jarayon boshida 1,6 dan boshlanib, jarayonoxirida 1,3 ni tashkil qildi. Xuddi shunday pHkursatkichidagi O’zgarishlar Olimpiadin, Baqirchiq vab. konlarning konsentratlari o’rganilganda kuzatildi. Konsentratlar tarkibida pirrotin minerali kup bulsa, pHkursatkichining sezilarli pasayishiga olib keldi, vabunda oltingugurtning ko’p miqdorining oksidlanishinatijasida sulfat-ion xolatiga aylanadi.
Olingan ma’lumotlar muhim xulosaga olib keldi vapH kursatkichini haqiqatdan xam optimal miqdordajarayon boshlanishida saqlab turilishi xujayralarko’payishini ta’minlaydi va faol biomassaning usishigasabab bo’ladi.
Ishqorlanishning keyingi xodisalaridabakteriyalarning muhitning yuqori kislotali holatigachidamli shtammlari tanlanib bulgach va sulfidlarningmiqdori kamayganda, mikroorganizm-larning energiyamanbasi kamayish xodisalari ruy berganda, pHkursatkichi tabiiy holatida saqlanib turishi maqsadgamuvofiq.
Temir va sulfid minerallarining bakterialoksidlanishining barcha kuzatilgan xolatlarida pHkursatkichining optimal darajada saqlanishi kuzatilgan, bu degani kislotali muhit ta’sirining qiyshiq chizig‘iqung‘iroqsimon holatga ega bo’lib, fermentativjarayonlarga xos xodisa deyiladi. Buni shundaytushunish kerak, birinchidan, pH kursatkichifermentativ reaksiyalarining tezligining haqiqiyalmashinadigan xodisasi, ikkinchidan, fermentningsubstratga nisbatdan uxshashligi, va uchinchisi, fermentning stabil xolatda qolishi va uning pHko’rsatkichi o’zgarganda infaolatsiya bulmasdan, uzholida saqlanib qolishi.
Temir (II) va sulfid minerallarining oksidlanishdarajasi va mikroorganizm-larning faolligi va usishiningtezligi bilan bog‘liqligini aniqlash muhim amaliyxulosalarga olib keldi. Jarayonning boshlanishida, biomassaning usishi tezlashib va maksimal xolatgaetganda, pH kursatgichini (2,0-2,5) optimal nuqtadasaqlash ko’rsatilgan. Keyinchalik jarayon davomida pHkursatkichi tabiiy ravishda uzgaraveradi va bundaysharoitda, mikroorganizmlar yuqori kislotali muhitgachidamlilik (adaptatsiya) hosil qilishadi, sulfidminerallarining muhitda kup miqdorda yig‘ilgan asosiyoksidlovchisi-oksidlangan temir sulfati bilan korrozionmuomala uchun optimal sharoitlar tug‘iladi.
Bakterial oksidlanish va ishqorlanish jarayoniningyana bir muhim ulchov kursatkichi–muhitdaoksidlanish-tiklanish potensialining (OTP) optimalholda saqlanishi. Bu kursatkich pulpadagi oksidlanish-tiklanish reaksiyalarining kechishini kursatadi. Sulfidminerallarining ishqorlanishining maksimal tezligi OTPning 0,5-0,7 Voltga etganda aniqlangan. OTPkursatkichining 0,4 V kursatkichida, sulfid minerallaritarkibidan asosan temir ishqorlanib chiqadi, OTP 0,7 Vda esa – oltingugurt.
Zichligi yuqori pulpalarda bakterial ishqorlanishdavrida, bakterial Eritmalarning ion tarkibimurakkablashadi, unda ionlarning ham oksidlanganham tiklangan shakllari uchraydi. Bunday eritmalardagiOTP kursatkichi urtacha bo’lib, asosan eritmaningoksidlovchi hususiyatini belgilaydi. Bunday eritmalardaasosiy ionlar sifatida temirning oksidlangan (Fe³⁺) vatiklangan (Fe²⁺) shakllari bo’lib, OTP ko’rsatkichiularning bir biriga bog‘liq bulgan miqdori bilanbelgilanadi. Sulfid minerallarining bakterialishqorlanishida Fe³⁺ miqdori 20-30, ayrim hollarda 40 g/l tashkil etadi, biomassaning faolligi yuqori bulganda, Eritmada Fe²⁺ umuman uchramaydi, va bundayeritmalardagi OTP kursatkichi 0,6-0,8 V ga tengbo’ladi. OTP kursatkichi pH kursatkichi va temperaturakursatkichi bilan birgalikda, ishqorlanish jarayonininazorat qilish uchun qo’llaniladi.
Muhim ahamiyatga ega muhitning bakterialoksidlanishdagi OTP ko’rsatkichi va sulfidminerallarining elektrokimyoviy potensiali bilanbog‘likligi. Bu ko’rsatkichlar orasidagi farq 0,1-0,2 Vdan kam bulmasligi kerak. Bundan past farq mineraloksidlanish darajasining pastligini, ularning bir biribilan barobarligi – oksidlanish jarayoning yo’qliginikursatadi.
Sulfid minerallar aralashmasining elektrokimyoviyoksidlash mexanizmini mikrogalvanik yoki lokalelementlarning nazariyasi bilan tushunish mumkin. Bunda kam potensialli elektrodning erishi sekinlik bilantezlashadi, yuqori potensiallining erishi sekinlashadi. Bunday holat bakterial ishqorlanishdagi selektivajratishni tushunishda muhim ahamiyatga ega (Rasm1.3.2.).
Masalan, markazit sfalerit bilan birgalikda 4-6 barobar sekinroq oksidlanadi, sfaleritning monomineralsuspenziyalarda 10-12 barobar tezlik bilan oksidlanishikuzatilgan. Sulfid minerallarining bakterialoksidlanishiga kristallar tuzilishi ham ta’sir etadi, ularning o’tkazuvchanligi, elektrokimyoviyhususiyatlari, mineralda joylashishi, izomorfqushimchalari, usimtalar turi va h.
Sulfid minerallarining kimyoviy va bakterialoksidlanish potensiallarining O’zgarishi o’rganilganda, minerallarning potensial miqdoriga qarab, selektivqatorlari tuzildi: