[发明专利]细菌搅拌浸出实验装置及用于测定氧传质系数的方法

权利要求书

1.一种细菌搅拌浸出的实验装置，其特征在于：它包括：搅拌装置、温控系统、pH值控制系统、氧化还原电位(ORP)控制系统、溶氧浓度(DO)测定装置、记录仪、充气装置和冷凝回流装置。其中，温控系统、pH值控制系统和氧化还原电位(ORP)控制系统各自具有控制器进行相关调控。

2.根据权利要求1所述的细菌搅拌浸出实验装置，其特征在于：其中搅拌装置采用不锈钢搅拌罐，内壁附有挡板，充气管从罐体外壁上部通入，沿内壁向下与位于搅拌桨正下方的环状空气分布器相连接，搅拌电动机安置于罐体正上方，搅拌轴与罐盖直接装有轴封，斜叶浆安装在搅拌轴末端。

3.根据权利要求1所述的细菌搅拌浸出实验装置，其特征在于：其中温控系统采用在不锈钢材料的罐体外壁缠绕自阻式电热带的加热和控制方式。

4.根据权利要求1所述的细菌搅拌浸出实验装置，其特征在于：出气孔采用冷凝回流管，搅拌过程中的蒸发水经冷凝水冷凝后回流到搅拌罐中。

5.根据权利要求1所述的细菌搅拌浸出实验装置，其特征在于：pH和氧化还原电位均可在线自动调控和记录变化值，其中pH值使用控制器和蠕动泵及软管，通过控制滴加稀硫酸或氢氧化钠的方式进行调节。

6.根据权利要求1所述的细菌搅拌浸出实验装置，其特征在于：氧化还原电位采用通入氮气降低ORP值、恢复氧气供给提高ORP值的调控方式。

7.一种测定氧传质系数氧传质系数、细菌耗氧速率及饱和溶氧浓度的方法，其包括以下步骤：

(1)、配制好矿浆浓度，调节好矿浆的pH值在细菌最适pH值，即：1.70～2.00；

(2)、将已驯化和培养好的处于指数生长期的浸矿菌种接入搅拌罐中，接种率一般在5％至10％(v/v)之间；

(3)、开始通气，同时设置温度在细菌最适生长温度，开始加热和测量细菌生长量、pH、ORP和DO；

(4)细菌生长延滞期过后，待DO维持在一定水平时，停止供气，同时保持罐体密闭并记录DO随时间的变化值，在DO接近并大于临界溶氧浓度时(通常为饱和溶氧浓度的5％左右)，恢复供气并继续记录DO的变化值，最终得到一组DO的变化数据；

(5)利用科学计算软件MATLAB进行数据处理，求得DO下降曲线的斜率即为细菌耗氧速率，又通过对DO上升曲线的拟合和求导得到不同时间点的dDO/dt，然后根据溶氧方程的变化式由对DO作图，得到拟合直线，该直线斜率即为氧传质系数值，截距即为饱和溶氧浓度值。