生物硫铁复合材料制备及其处理低浓度含铀废水研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:raoxinyan
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含铀废水具有化学毒性和放射性,对生态环境和人类健康构成危害。生物处理技术具有环境效益好、投资低等优点,是治理铀污染的研究热点。作者通过接种硫酸盐还原菌(SRB)制备了生物硫铁复合材料,探讨了制备生物硫铁的关键影响因素,及pH值、U(Ⅵ)初始浓度和温度对生物硫铁除U(Ⅵ)的影响,对比了硫铁、活性生物硫铁和硫酸盐还原菌(SRB)三者对U(VI)的去除效果。采用环境扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高分辨率透射电镜(TEM)-X射线能谱(EDS)分析了生物硫铁结构特性对U(Ⅵ)的去除机理,并对其中微生物菌属进行了分析。试验结果如下:当加入0.3g FeCl2时,SRB菌体接种量为10%,初始pH值为7.5,制备时间为3d的条件下,生物硫铁复合材料的产率最高(湿重:3.56g,干重:0.51g)。干重/湿重为14%,说明生物硫铁中微生物活性较高,有较好的微生物结构。SEM与TEM结果表明,生物硫铁中SRB菌体表层被大量的硫铁化合物包裹,铁硫化合物多为无定形态和特殊的不规则角柱体,厚度约20150nm,长度约200nm1μm。当初始pH值为7.5,温度为35℃,初始U(Ⅵ)浓度为7.2mg·L-1,生物硫铁投加量为0.1g时U(Ⅵ)的去除效果最好,12h反应完全,去除率达99.5%。活性生物硫铁除U(Ⅵ)效果优于硫铁和SRB,说明活性生物硫铁中硫铁化合物和SRB同时对U(Ⅵ)产生吸附与还原作用,具有速度快,效率高等优点。激光粒度仪测量发现生物硫铁粒径随除U(Ⅵ)效率而变化,在最高除铀率条件下粒径平均值最大,为46.47μm。FTIR分析表明,与U(VI)作用的基团主要为羟基、羧基、磷酸基和C=O、C-N、P-O等。TEM-EDS分析表明:铀在细胞壁和细胞质内都有沉积,说明生物硫铁除U(Ⅵ)机理包括胞外吸附与胞内累积。铀所占质量分数有9.70%,特征峰明显,表明生物硫铁对U(Ⅵ)有较强的去除能力。生物硫铁复合材料中包含许多菌属,其中有典型的铀还原固定菌属:Enterobacter,Acinetobacter,Citrobacter,Desulfovibrio等。常见污水处理微生物有:Proteiniclasticum,Macellibacteroides,Eubacterium,Acidaminococcaceae。这些微生物的存在对生物硫铁适应废水的复杂环境有促进作用。
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