一种菱铁矿-希瓦氏菌复合体系及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种菱铁矿

【技术实现步骤摘要】
一种菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及含铬废水处理
，具体涉及一种菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业化城市的加快，作为冶金、电镀、化工、染料等行业的重要原料，铬及其化合物得到了广泛应用。大量的含铬废水、铬渣、含铬粉尘进入水体，造成了严重的环境污染。铬元素作为一种重金属元素，在环境中主要以二价、三价和六价形式存在，在水体中主要是三价铬和六价铬的形式，三价铬以水合离子形式存在，毒性较低，在水中溶解度低，易沉淀，六价铬极易溶于水，具有强氧化性、高迁移性和潜在致癌致病性。因此世界各国都对废水中六价铬的排放做了相关规定。
[0003]含有六价铬废水的主要的处理方法包括还原沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法、电解法和光催化还原法。
[0004]其中化学还原法是在pH为2
‑
4的废水中添加一些还原剂，使铬(
Ⅵ
)还原为比较稳定、毒性比较小的铬(Ⅲ)。化学还原法具有操作简便、技术成熟、高效等优点，但是需要大量投加化学药剂成本较高。所以需要开发新技术来解决这些问题。离子交换法是液相与固相或液相与液相之间的离子可以进行离子交换分离的一种工艺，在发生离子交换的过程中要使用具有特定性能的能够吸收金属离子的离子交换树脂，再利用相应的方法解吸，从水体中把重金属交换出来以达到去除的目的。离子交换法移除重金属的优点是其操作简单、效率高、化学稳定性好。但是离子交换法也有一定的缺点，用到的教化树脂要时常更新才能保证对污染物的有效去除，为了避免二次污染，处理之前通常需要复杂的预处理。因而，该方法不适用与所有类型的重金属离子，需要投加大量的预算成本。膜分离法主要是利用膜的选择渗透作用，通过对流体施加压力，渗透膜两侧的压力差或浓度差作为动力，使其通过渗透膜或者过滤器从而用来分离污染物的方法。膜分离法具有应用较为广泛、需要面积较少、运行过程高效、便捷等特点。另外不用加其他化学试剂，不会造成二次污染。但是膜的寿命短、需要认真维护，投资费用也比较高。吸附法是一种非常常见的一种去除重金属的方法，利用吸附剂和污染物中不同组分结合力的不同，使物质从液相转移到固体表面，再通过过滤或沉淀从而去除重金属的过程，因此吸附材料性能的好坏直接决定了吸附能力的优劣。该工艺操作简便、去除高效时间短、循环性好，但是吸附剂的吸附位点具有一定的限度，并且有些吸附剂具有价格昂贵的缺点，不能在水处理过程中广泛使用。电解法是将不同的电极材料在通电流的作用下形成原电池，重金属在阴阳两极发生化学反应，从而去除污染物的方法。电解法的主要优点是运行成果较好、维护管理简便、在常温下进行、操作简单、成本较低。光催化还原法是指在没有电流的情况下，利用太阳光或人工光将光能转化为化学能和半导体氧化物的催化作用将Cr(VI)转化为Cr(III)的方法。该方法处理工程简单，投资成本低，但是去除机理复杂，对于光照等因素难以控制，使去除率较为低下，所以未能广泛使用。
[0005]需要开发一种简单高效的去除六价铬的材料以及方法。

技术实现思路

[0006]为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系及其制备方法和应用，该菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系可以快速高效的去除水体中的六价铬，且易于制备，成本低。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1.将菱铁矿与硫酸铁混合后球磨，得到菱铁矿复合材料；
[0010]S2.将活化的希瓦氏菌接种至含有所述菱铁矿复合材料的新培养基中，震荡培养，得到的共培养体系即为所述菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系。
[0011]进一步，步骤S1中，所述菱铁矿与硫酸铁的质量比为20：1～5。
[0012]进一步，所述希瓦氏菌的添加比例为1～5g/L。
[0013]进一步，菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系中，菱铁矿的浓度复合材料的浓度为0.2g～1g/L。
[0014]进一步，培养的条件为：150～180rpm、20～30℃，培养20～48h。
[0015]进一步，球磨的条件为：转速为300～600rpm，时间为1～h。
[0016]进一步，所述希瓦氏菌为S.oneidensis MR
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1。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系，其特征在于，由上述任的制备方法制备得到。
[0018]第三方面，本专利技术提供了上述菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系在处理含六价铬废水中的应用。
[0019]第四方面，本专利技术提供了一种处理含六价铬废水的方法，其特征在于，将权利要求8制备的菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系加入含六价铬废水中处理一定时间，将废水中的六价铬还原以去除六价铬。
[0020]进一步，每升废水中添加的菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系中含有的菱铁矿复合材料的质量为1g～5g。
[0021]本专利技术制备的菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系的作用机理及有益效果为：
[0022]菱铁矿与硫酸铁共磨，刺激菱铁矿中Fe(II)中溶出，制备的菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系用于六价铬去除时，首先，Fe(II)可以通过还原去除一定量的Cr(VI)(途径I，直接还原)；其次，S.oneidensis MR
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1能够还原少量的Cr(VI)。此外，在菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系中，菱铁矿复合材料与细菌之间形成了生物膜，菱铁矿复合材料的存在为S.oneidensis MR
‑
1提供了载体，以维持细菌的存活和生物活性，并确保在与Cr(VI)反应期间，Cr(VI)对细菌的毒性较小(途径II，直接还原)。第三，共培养体系中，S.oneidensis MR
‑
1能够还原Fe(III)生成Fe(II)，Fe(II)可以作为强还原剂加速Cr(VI)还原为Cr(III)(途径III、间接还原)，在这个过程中，Fe(II)和Fe(III)相互转化并保持在一定的浓度，实现了传递电子的作用；S.oneidensis MR
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1是异化铁还原菌，铁离子的存在可以保证细菌的新陈代谢，另外，S.oneidensis MR
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1的加入可以改变菱铁矿的表面性质。同时，细菌表面的官能团也吸附并
络合了Cr(VI)，此外菱铁矿复合材料也对Cr(VI)有一定的吸附作用(途径IV)，通过多种途径，对六价铬进行去除。
[0023]本专利技术的菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系投加量少，对Cr(
Ⅵ
)废水的处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将菱铁矿与硫酸铁混合后球磨，得到菱铁矿复合材料；S2.将活化的希瓦氏菌添加至含有所述菱铁矿复合材料的新培养基中，震荡培养，得到的共培养体系即为所述菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系。2.根据权利要求1所述的菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述菱铁矿与硫酸铁的质量比为20：1～5。3.根据权利要求1所述的菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系的制备方法，其特征在于，所述希瓦氏菌的添加比例为1～5g/L。4.根据权利要求2所述的菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系的制备方法，其特征在于，菱铁矿
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希瓦氏菌复合体系中，菱铁矿复合材料的浓度为0.2g～1g/L。5.根据权利要求4所述的菱铁矿
‑
希瓦氏菌复合体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓曼，吕熙，陈刘欣，杨易，张其武，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：