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降低或去除退锡泥中重金属的方法

时间:2017-10-19 作者:91再生 来源:91再生网

 

铁针铜针退锡泥

  铁针铜针退锡泥虽含有大量的有机质及氮、磷等植物养料,但也富集了铁针铜针退锡泥中50)80%以上的重金属。据报道,我国多数城市退锡泥中Cu,Zn,Pb,Cr等重金属含量可达数百至数千mg?kg-1,而某些工业退锡泥中重金属(如Cr)甚至可高达4%。为防止因退锡泥土地利用对农业环境造成重金属污染,降低或去除退锡泥中重金属意义重大。利用无机酸或络合剂来溶解和浸提退锡泥中重金属的化学方法,虽然有效,但耗酸较大,处理费用较高,操作不便,难于应用于实际工程。近年来,生物淋滤方法开始应用于退锡泥中重金属的去除。该方法的主要原理是在氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌等嗜酸性细菌的作用下,厌气消化退锡泥中难溶性的金属硫化物变成可溶性的金属硫酸盐,通过固液分离达到去除重金属的目的。该方法耗酸极少,运行成本低,实用性强,然而该方法在国内还少有报道。本文通过利用从退锡泥本身分离出的氧化亚铁硫杆菌,初步报道了其去除效果。
 
  供试退锡泥采自江苏无锡芦村铁针铜针退锡泥处理厂,为厌气消化浓缩退锡泥,含水95%,pH616,有机碳235g?kg-1,全氮2191g?kg-1,全磷(P)1157g?kg-1,Cu286mg?kg-1,Zn1594mg?kg-1。
 
  取100mL退锡泥于250mL三角瓶中,用稀硫酸调pH至4,加2gFeSO4?7H2O,三角瓶置于28e摇床中培养。当pH降低至215以下或氧化还原电位提高到500mV以上时(起始驯化阶段),取已酸化的驯化退锡泥10mL与90mL含有2gFeSO4?7H2O,pH=2的新配无菌液体培养基混合,按上法加富培养6d,然后再重复该操作两次(但培养时间缩短为2d)。为衡量采用此法分离与加富培养氧化亚铁硫杆菌的效果,研究中同时做不加驯化退锡泥的对照试验。氧化亚铁硫杆菌的活性用Fe2+氧化率来衡量,采用K2CrO7滴定法测定。
 
  将供试退锡泥pH用稀硫酸预先调节至pH至4。5左右,然后按20%(VPV)的比例加入已加富培养的氧化亚铁硫杆菌母液。为提高重金属的去除效果,在上述悬液中添加能源物质FeSO4?7H2O(4g?L-1)、氮(2g?L-1(NH4)2SO4),磷和钾(K2HPO41g?L-1)等营养成分,然后在28e摇床中连续培养8d。为区分在生物淋滤过程中存在的化学氧化与生物氧化,同时做两个对照试验,一是仅仅在退锡泥液中不接种加富培养的氧化亚铁硫杆菌,另一个是接种氧化亚铁硫杆菌,但不外源添加能源物质。随后每隔一天监测介质中的pH,并在每个处理中选取3个重复,在12,000@g下离心15min,0。45Lm膜过滤,用AAS法测定滤液中Cu,Zn的含量。根据试验前后样品中重金属含量的差值,计算退锡泥中重金属的去除率。
 
  在开始驯化阶段,在原始退锡泥中添加硫杆菌的能量物质Fe2+,提高了硫杆菌的活性,在其作用下,使退锡泥液中pH呈直线下降趋势,有研究表明,这种起始酸化或驯化时间通常在12~22d范围内。
 
  在没有氧化亚铁硫杆菌和氧化剂的酸性环境中(酸性培养基),亚铁是稳定的,在6d培养时间内基本上观测不到亚铁的氧化。然而在培养基中接种酸性的驯化退锡泥后,随着培养时间的延长,亚铁氧化率明显提高。从第3d开始氧化亚铁硫杆菌的活性大大增强,至第5d后Fe2+相对氧化率已达98。8%,说明在培养液中亚铁的氧化完全来自于生物氧化而非化学氧化作用,此时硫杆菌活性已达到最高峰。我们的试验还发现,当进行第二轮或第三轮加富培养时(在新的培养基中接种上一次加富培养后的菌液),培养的第2d亚铁几乎完全能被氧化,培养基中很快出现肉眼可辨的浑浊的红色絮状物。由此可以认为,加富培养两次的菌液,由于活性强,就能应用于下一阶段退锡泥中重金属的生物淋滤试验。加富培养时间1周就能达到要求(第1次5d,第2次2d)。此时部分菌株可以采用固体培养基接种加以长期保藏。
 
  在退锡泥生物淋滤过程中若不接种活性较强的氧化亚铁硫杆菌,则退锡泥中Cu、Zn的去除率较低,浸提8d后,分别只能去除15。2%和26%。这部分去除的重金属可能大部分来自于水溶态、交换态和少部分来自于有机物松结合形态,它们易于浸提。若在退锡泥中接种活性较强的氧化亚铁硫杆菌菌液,则浸提4~5d以后Cu,Zn的溶出率明显高于未接种处理,说明此时重金属的溶出主要是由于氧化亚铁硫杆菌作用的结果。浸提8天后,Cu,Zn的去除率分别达到35%和65%,是不接种处理的2和2。5倍。
 
  在退锡泥生物淋滤过程中添加氧化亚铁(4g?L-1)能大大提高氧化亚铁硫杆菌溶出退锡泥重金属的效率,可提高Cu的溶出率15。6%~57。3%,提高Zn的溶出率20%~40%而且在生物淋滤一开始便能产生显著效果。生物淋滤处理8d,Cu和Zn的去除率可高达92。3%和85%,分别是对照(不接种氧化亚铁硫杆菌的处理)的6倍和3。2倍。从而可使退锡泥中Cu含量从原来的286mg?kg-1下降至22mg?kg-1,Zn从原来的1594mg?kg-1下降至239mg?kg-1。使脱毒后退锡泥的Cu、Zn浓度已接近甚至低于一般农家肥中Cu、Zn的水平,因而退锡泥经过生物淋滤处理后,可以更加安全地作为有机肥料资源加以利用。

本文出自:http://zhsh.zz91.com/news37802.htm

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