天然锰砂过滤器中生物细菌氧化铁锰的工作原理
作者来源:gysxlc 发布时间： 2018/5/29 11:05:30 标签：锰砂 天然锰砂 锰砂滤料 锰砂过滤器
导读：锰砂氧化细菌在酶的作用下能直接氧化锰,主要有三种机制,其中两种机制是有关游离Mn2+离子的氧化,另一种是关于吸附在锰氧化物上的Mn2+离子的氧化.
天然锰砂过滤器中生物细菌氧化铁锰的工作原理
氧化亚铁硫杆菌，简称T.f菌，是一种革兰氏阴性菌，具有化能自养、好气、嗜酸、适于中温环境等特性，广泛存在于酸性矿山水及含铁或硫的酸性环境中。关于Fe2+的细菌氧化机理，日前研究的还不够充分，但已知道各种细胞色素在将电子由Fe2+递送至氧的过程中起着很重要的作用。每种细胞色素都具有特定的氧化-还原电位。在25℃时，Fe3+/Fe2+电对的标准电极电位为0.77V，而细胞色素c为0.22V,前者比后者高许多。这种情况下不应发生Fe2+递送电子给细胞色素c，但实际上却发生了，这可能是Fe2+与某些物质如多糖脂肪-磷脂、草酸等形成电极电位很低的络合物所致。
在电子由细胞色素c向分子氧递送过程中，由于发生了氧化磷酸化作用，于是形成了三磷酸腺苷(ATP),而电子转移所释放出的能量便储存在ATP中。在同化CO2的过程中，还需要还原性的烟酰胺腺嘌呤二核昔酸(NADH+H+)，但该物质的电极电位低(-0.32V)，由ATP向它输送电子是反向的，需消耗能量(即消耗ATP)才能完成。这样，Fe2+在氧化过程中所放出的电子主要是还原分子氧，但也有很少一部分还原态的NADH+H+。
细菌氧化Mn2+的机理
细菌对锰的氧化作用有两种情况，即直接氧化和间接氧化，而且每一种氧化都与微生物的性质及环境因素有密切关系。
1.直接氧化
一些锰氧化细菌在酶的作用下能直接氧化锰，主要有三种机制，其中两种机制是有关游离Mn2+离子的氧化，另一种是关于吸附在锰氧化物上的Mn2+离子的氧化。
机制1:锰砂氧化酶借助于细胞色素系统把电子转移给氧，促使游离Mn2+氧化:
Mn2++1/2O2+H2O=MnO2+2H+
机制2:氧化酶在反应中通过新陈代谢产生MnO2,加速游离Mn2+离子氧化:
Mn2++H202=Mn02+2H+
机制3:锰氧化酶通过细胞色素系统把电子转移到氧，氧化吸附在锰氧化物上的Mn2+，这种酶是一种组分酶，与机制1的氧化酶不同，它不能氧化游离的Mn2+离子:
Mn-Mn03+1/2O2+2H20=2H2+MnO3
2.间接氧化
许多微生物在其生长过程中，通过新陈代谢作用改变其环境的Eh(氧化还原电位，以下同)或pH，在锰的氧化过程中起着间接作用。一些细菌通过消耗或产生O2以及还原化合物的排泄改变着它们自己微环境的Eh，这样引起锰的Eh-pH关系上某些锰化合物稳定性的改变。尤其是CO2的消耗和O2的增加会创造氧化环境，有利于锰的氧化.此外，细菌排泄的碱性代谢物会使环境的pH升高，也有利于锰氧化物的形成。但是，过高的pH会抑制细菌对锰的氧化。一般生物学的氧化作用发生于pH=6.5-7.5。生金菌属、土微球菌属、生丝微菌属及节杆菌属都能引起锰的间接氧化。
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