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摘要
煤矸石是采煤和洗煤过程产生的固体废物，占用大量土地且严重污染环境，因此对煤矸石的综合处理和利用已刻不容缓。目前，利用微生物降解煤矸石制备矿物肥料是实现煤矸石减量化、无害化和资源化处理最具前景的技术之一。本文研究了煤矸石原生菌株嗜麦芽窄食单胞菌（SM1菌株）的解磷特性及其机制，优化了SM1菌株的产酸性能。利用高效液相色谱、X射线衍射仪（XRD）及X射线荧光光谱（XRF）分别对细菌代谢产物、溶磷前后矿渣物相组成及原矿化学组成进行分析，揭示了SM1菌株的解磷机理。正交试验结果表明，SM1菌株的最佳解磷条件为：煤矸石粒度为115μm,pH为9，菌液浓度为2.85×1012 CFU/mL，液固质量比6∶1，处理时长为4 d，在该条件下有效磷溶出量相对于单因素条件试验的最好结果可增加约19%。最优产酸条件体系温度30℃、pH=8、质量浓度8 g/L的蔗糖（碳源）、1 g/L的氯化铵（氮源）、0.3 g/L的氯化镁和0.3 g/L的磷酸二氢钾（无机盐）时体系中酸含量（以H+计）增加了0.014 mol/L。高效液相色谱结果表明代谢产物中含有大量有机酸，溶磷前后矿渣的XRD结果表明菌株溶解的含磷矿相为三斜磷钙石，结合有机酸溶解三斜磷钙石的试验，进一步验证了SM1菌株的解磷机制为其代谢产物有机酸溶解了煤矸石中三斜磷钙石，优化产酸后的有效磷含量相比于正交试验结果提高了12.7%。
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单位河南理工大学; 化学化工学院
