针对目前国内外制备聚硅酸硫酸铁PFSS方法的弊端,本论文以工业硫酸亚铁为原料,通过氧化亚铁硫杆菌的氧化作用制备硫酸铁,与聚合硅酸复合得到一种制备聚硅酸硫酸铁的新方法。应用该法制备的混凝剂来处理模拟废水,效果良好,具有比较广阔的应用前景。 通过极端酸性条件自然筛选出氧化亚铁硫杆菌,研究了pH、温度、接种量等对原始菌种的迟缓期的影响,结果表明pH2.0、温度30℃、接种量的增加可以缩短迟缓期。通过自然定向培育得到能耐受低至pH1.7的菌种,通过紫外诱变,Fe²⁺完全氧化提前了约12h,平均氧化速率由0.188g/L·h提高到了0.206g/L·h,菌种的氧化活性明显增强。 对驯化过的菌种进行生长动力学研究,在Monod方程的基础上,考虑底物抑制和产物抑制建立生长动力学模型μ=0.14×[Fe²⁺]/0.94+[Fe²⁺]+2.97×[Fe³⁺],该方程的预测值和实验值吻合良好。 以工业硫酸亚铁为基本原料,在分批悬浮培养中,经过4次反复培养,氧化速率达到稳定,优化的最佳实验条件为H₂SO₄/FeSO₄·7H₂O（摩尔比）为1:8,通气量为60L/h,加大母液/料液的比可以缩短反应的迟缓期,在反应中初始Fe²⁺浓度的升高会延长迟缓期,降低平均氧化速度。 通过固定化技术增加细胞浓度,增加生物氧化的反应速率。本实验中采用丙纶纤维作为固定化的载体,通过吸附法来固定化细胞,研究了pH值对固定化过程的影响,结果表明pH为1.8时对固定化过程较为有利。当氧化速率达到稳定时,固定化细胞平均氧化速率为0.42gFe²⁺/L·h,明显高于悬浮细胞平均氧化速率为0.2gFe²⁺/L·h,在室温下,当曝气量增大到100L/h时为最佳。在反应过程中,pH值呈先升后降的趋势,初始pH为1.8最大可以升到2.5,之后开始下降到1.8,在反应过程中损失的总铁离子很少,有利于反应器的长期操作。过高的初始Fe²⁺浓度,不仅降低平均氧化速度,载体上也容易形成沉淀。 最后研究了聚合硅酸硫酸铁的制备以及应用效果,结果表明当Fe³⁺/SiO₂为1:1时,除浊效果最佳。PFSS具有较宽的pH使用范围,pH值在5～9的范围内具有良好的混凝效果,絮体形成速度快、结实、沉降性能好。相对于生物硫酸铁BFS,聚合硅酸硫酸铁PFSS的混凝能力要强的多,在投加量为10mg/L(以Fe³⁺计)