專利名稱：一種專性吸附劑的生物合成及其用于吸附去除水中砷鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的生物合成及其吸附去除水中重金屬鉻及類金屬砷的方法，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
二、技術(shù)背景有毒重金屬與有機(jī)污染物的一個(gè)顯著區(qū)別在于其不可降解性，其潛在毒性主要取決于化學(xué)形態(tài)。鉻的工業(yè)用途十分廣泛(如制革、電鍍、金屬拋光、合金工業(yè)以及木料防蝕劑等)，不規(guī)范的操作已使得大量的Cr通過廢水進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，As污染亦是如此，其主要來源于非鐵金屬礦以及常見的農(nóng)藥廠或肥料廠。自然界中Cr和As主要分別以Cr(III)和Cr(VI)(后者毒性為前者的100倍)以及As(III)和As(V)兩種形式存在(前者毒性為后者的60倍)。常見的電鍍行業(yè)所排放的未經(jīng)處理的廢液中Cr(VI)濃度一般在100mg/L左右，砷污染的地下水中As濃度通常為在0.5mg/L以上，兩者的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各自所允許的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)0.05-1mg/L和0.05mg/L。由于Cr(VI)與As在環(huán)境中易遷移，生物毒性強(qiáng)(對人體具有很強(qiáng)的致癌性)。因此，含Cr(VI)和As廢水的治理是目前國內(nèi)外重金屬污染領(lǐng)域優(yōu)先控制的項(xiàng)目之一。
現(xiàn)行的Cr(VI)和As廢水的處理方法主要有化學(xué)沉降法、吸附法和離子交換法。一方面，化學(xué)沉降法在實(shí)際處理高濃度的Cr(VI)和As廢水時(shí)具有時(shí)間短，效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法的不足之處在于試劑成本高、沉淀污泥產(chǎn)生量大且難以妥善處置同時(shí)處理低濃度Cr(VI)廢水效果欠佳。另一方面，利用離子交換法處理含重金屬離子廢水的主要原理是金屬離子與添加的化學(xué)試劑通過離子交換反應(yīng)而被去除，該方法盡管去除容量較大但是容易受到水體中其他共存離子的競爭吸附或拮抗作用，從而使得去除率大大降低，因而很難得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。相比之下，吸附法是應(yīng)用多孔吸附材料吸附去除廢水中重金屬或類金屬的一種方法，具有去除率高、操作方便、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，是近年來國際上環(huán)境修復(fù)與污染控制的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。
現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中所涉及到的吸附劑主要分非生物吸附劑和生物吸附劑兩類，其中前者最典型的代表為活性炭和活性氧化鋁。通常采用活性炭處理含鉻廢水具有技術(shù)可靠、處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用相對低廉等優(yōu)點(diǎn)，但存在廢水處理前的pH值需預(yù)調(diào)，而且出水pH值偏低(一般在4.0～5.0之間)、處理材料及設(shè)備技術(shù)參數(shù)選擇較復(fù)雜等問題，與之對應(yīng)的采用活性氧化鋁處理含砷廢水時(shí)盡管產(chǎn)生的副作用較小，但是運(yùn)用該吸附劑處理時(shí)除了實(shí)際運(yùn)行成本高、易受水體共存離子的干擾之外，最大的障礙在于其本身吸附容量較低，主要用于地下水砷污染，卻無法有效的處理含砷廢水。相比較而言，目前學(xué)術(shù)界較為關(guān)注的熱點(diǎn)之一為采用生物吸附劑吸附去除廢水中的重金屬，生物吸附法主要具有價(jià)廉、節(jié)能和吸附去除效率高等優(yōu)點(diǎn)，例如Bai和Abraham等人研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過化學(xué)處理后的真菌生物體吸附Cr(VI)的量接近100mg·g-1，但是該方法也具有一定的局限性即通常它只適用于處理低濃度的重金廢水，如Apel和Turick觀察熒光假單胞菌還原Cr(VI)的生化過程，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Cr(VI)初始濃度超過了25mg/L時(shí)，菌的活性受到強(qiáng)烈的抑制。因此對于實(shí)際處理高濃度的金屬廢水，還有待于自身生物理化性質(zhì)的不斷完善及實(shí)驗(yàn)參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化。試圖探索一種集生物吸附劑的高效節(jié)能和非生物吸附劑的大容量寬范圍于一身的吸附劑已經(jīng)成為眾多學(xué)者的研究重點(diǎn)。
國內(nèi)外有研究者調(diào)查指出，某些酸性礦區(qū)廢水中重金屬的含量很低甚至低于其背景值現(xiàn)象可能和自然界中的一種新生態(tài)的二次礦物Schwertmannite(Fe16O16(OH)10(SO4)3)有關(guān)，該礦物是硫酸根豐富的酸性環(huán)境(如酸性礦區(qū)廢水和酸性硫酸鹽土壤)中的一種主要二次礦物，是酸性礦區(qū)廢水影響下的地表水中元素的溶解與遷移的主要調(diào)控因子之一。研究證明，該礦物自身顆粒細(xì)小且顆粒間距較大，有利于重金屬離子的吸附和擴(kuò)散，除此之外，其內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有大量活性基團(tuán)和取代基團(tuán))(如-OH和SO42-)，可與某些金屬離子起絡(luò)合反應(yīng)或取代反應(yīng)，同時(shí)加上金屬離子和該礦物之間一定程度上的共沉淀作用，從而使得該礦物具備控制某些金屬離子的溶出與釋放的功能。鑒于此，我們推測它能作為一種有效的吸附劑來處理重金屬廢水。但是天然的Schwertmannite在自然界中非常稀少，而且往往與黃鐵礬、針鐵礦及赤鐵礦等一些礦物共存，提取難度相當(dāng)大，因此人們開始采用人工方法合成該物質(zhì)。
現(xiàn)有技術(shù)中，最常見的是將硫酸亞鐵作為反應(yīng)物，去離子水為反應(yīng)介質(zhì)，H2O2為化學(xué)氧化劑，在pH1.5-3.0的范圍內(nèi)加熱攪拌反應(yīng)生成Schwertmannite顆粒，由于該反應(yīng)過程十分劇烈且制備過程需加熱攪拌，耗能大，成本高，從而未能被普遍推廣采用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種利用嗜酸性自養(yǎng)菌Thiobacillus ferrooxidans LX5催化氧化合成羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的方法以及運(yùn)用該產(chǎn)品高效吸附去除廢水中Cr(VI)和As的方法。該合成方法克服了以往利用H2O2或KMnO4作為化學(xué)氧化劑所帶來的缺點(diǎn)，并且合成后所獲得的產(chǎn)品避免了其它吸附劑的吸附容量與選擇性吸附能力無法兼具的問題。不但Cr(VI)或As最大吸附容量分別能夠達(dá)到55mg/g和65mg/g，而且整個(gè)吸附過程幾乎不受其他共存重金屬離子或水體常見陰離子的干擾。
技術(shù)方案本發(fā)明提供的氧化亞鐵硫桿菌菌株，命名為LX5。硫桿菌屬Thiobacillusferrooxidans，中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心保存，保藏日期為2002年3月13日，保藏登記號為CGMCC NO.0727；該菌株特征為呈短桿狀0.3～0.5×1.0～1.5μm，革蘭氏陰性菌，最適溫度30～35℃，最適pH2.0～3.0，好氧、嗜酸、專性化能自養(yǎng)菌。
羥基硫酸高鐵的生物合成及用于吸附去除水中Cr(VI)和As的方法1、氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thiobacillus ferrooxidans LX5)見發(fā)明專利ZL02112924.X。微生物催化合成無定型的羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)，往反應(yīng)器中加入0.1～0.2mol/L FeSO4·nH2O，用硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值為1.5～3.0，接種氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thiobacillus ferrooxidans LX5)，常溫常壓下(28±2℃和一個(gè)大氣壓)，通氣攪拌1-3天。使氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thiobacillus ferrooxidans LX5)數(shù)量達(dá)到107～108個(gè)/ml。沉淀物過濾收集，并用硫酸酸化(pH1.5～3.0)的去離子水沖洗2-3次，再用去離子水沖洗2-3次，55℃～80℃下烘干得產(chǎn)品。
2、分別稱取一定量的吸附劑Schwertmannite加入到Cr(VI)濃度為5～1000mg/L的廢水中或加入到As濃度為0.5～30mg/L的含As水中，使兩種不同金屬溶液中的吸附劑濃度分別達(dá)到5～10g/L和0.2～0.5g/L。用稀酸(HNO3、HCl、H2SO4)或NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液體系pH為5.0～8.0。在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)大氣壓)下振蕩平衡1～3h，轉(zhuǎn)速180r/min。
3、平衡溶液離心過濾，測定濾液的pH值及Cr(VI)和As的濃度。
4、吸附平衡后的吸附劑Schwertmannite可通過加酸或加堿等措施進(jìn)行再生。
本發(fā)明的技術(shù)原理1、微生物催化合成無定型羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的原理在于將硫酸亞鐵作為反應(yīng)物，去離子水為反應(yīng)介質(zhì)，將氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thinbacillusferrooxidans LX5)作為催化氧化劑，進(jìn)行反應(yīng)。其技術(shù)原理與反應(yīng)式如下
(2)2、Schwertmannite吸附去除廢水中Cr(VI)和As的原理在于吸附劑顆粒細(xì)比表面大且顆粒間距大，使得Cr(VI)和As經(jīng)表面物理吸附和孔道擴(kuò)散作用進(jìn)入吸附劑結(jié)構(gòu)中。此外，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含大量活性基團(tuán)和取代基團(tuán)(如-OH和SO42-)，可與某些金屬離子起絡(luò)合反應(yīng)或取代反應(yīng)，從而達(dá)到去除金屬離子的目的。
有益效果本發(fā)明提供的羥基硫酸高鐵及其吸附去除水中Cr(VI)和As的方法，具有以下有益效果1、采用Thiobacillus ferrooxidans LX5取代常見的化學(xué)試劑H2O2或KMnO4合成Schwertmannite，不僅催化氧化效率高，而且反應(yīng)溫和，無需加熱設(shè)備，耗能少，成本低，產(chǎn)率在55％左右，無副反應(yīng)，因此適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。合成后的產(chǎn)品Schwertmannite純度高達(dá)99.9％，呈紅棕色，顆粒細(xì)小，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)且沉淀性能好。
2、利用微生物催化合成的礦物Schwertmannite具有顆粒細(xì)比表面大、沉淀性能好、穩(wěn)定性強(qiáng)及含大量活性基團(tuán)等(-OH等)優(yōu)點(diǎn)，結(jié)果證明該吸附劑對Cr(VI)和As的吸附容量分別達(dá)到55mg/g和65mg/g。
3、通過參考國家水質(zhì)指標(biāo)所規(guī)定的幾類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，相比于活性炭、活性氧化鋁及陰離子交換樹脂等材料，Schwertmannite能夠更強(qiáng)地選擇性吸附去除廢水中的Cr(VI)或As，而且去除率不受其他重金屬離子或水體常見陰離子的影響。
4、利用微生物催化氧化合成的Schwertmannite吸附去除廢水中的Cr(VI)或As的過程不受環(huán)境溫度的影響，適合常年進(jìn)行大規(guī)模Cr(VI)廢水或As廢水的吸附處理。
5、當(dāng)廢水中Cr(VI)濃度≤100mg/L時(shí)，Cr(VI)的去除率達(dá)90％以上；As濃度≤1mg/L時(shí)，As的去除率達(dá)98％以上，處理后Cr(VI)或As的濃度基本達(dá)到國家工業(yè)水排放標(biāo)準(zhǔn)。
6、利用微生物催化合成的Schwertmannite吸附去除廢水中的Cr(VI)或As，具有成本低，耗能小，處理時(shí)間短，沉降性能好、污泥產(chǎn)生量少及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模的工業(yè)水處理。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1Schwertmannite的生物合成在反應(yīng)器中加入6.95kg FeSO4·7H2O和250L去離子水，攪拌溶解鐵鹽并用硫酸將pH調(diào)至2.5，接種氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thiobacillus ferrooxidans LX5)，使其數(shù)量達(dá)到107～108個(gè)/ml，常溫常壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下，通氣攪拌1-3天。沉淀物過濾收集，用硫酸酸化(pH1.0～2.5)的去離子水洗滌2～3次，再用去離子水沖洗2～3次直至過濾的濾液中無SO42-為止。在55～80℃下烘2-3小時(shí)，得干燥產(chǎn)物1.29kg(產(chǎn)物為紅棕色無定性固體顆粒)，產(chǎn)率為54％。
本發(fā)明涉及用于催化氧化合成Schwertmannite的微生物為氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans LX5)，是本實(shí)驗(yàn)室保存菌株，已在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心保存，登記號為CGMCC NO.0727。該菌為專性無機(jī)化能自養(yǎng)菌。其形態(tài)、性質(zhì)及培養(yǎng)條件在本課題組以前的發(fā)明專利ZL02112924.X中有詳細(xì)描述。
該礦物經(jīng)富里葉-紅外光譜(FTIR)分析鑒定，在如下波數(shù)(cm-1)處3270.54，1636.07，1120.17，982.50，702.97，612.40，432.33出現(xiàn)吸收峰，其出峰特征與Fe16O16(OH)10(SO4)3標(biāo)準(zhǔn)品的紅外掃描結(jié)果完全一致。
實(shí)施例2 Schwertmannite吸附去除廢水中的Cr(VI)(1)操作步驟按處理水量的0.5％投加吸附劑Schwertmannite于5～1000mgCr(VI)/L的廢水中，用0.2～1.0mol/L的稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)上述含吸附劑Schwertmannite的Cr(VI)廢水pH值為7.0，在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下振蕩(轉(zhuǎn)速180r/min)或攪拌3h，取樣離心過濾，測定濾液的pH值及Cr(VI)的濃度。
(2)結(jié)果分析pH值用精密數(shù)顯酸度計(jì)[PHS-2TC(0.01)]測定，Cr(VI)采用二苯碳酰二肼比色法測定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后溶液中Cr(VI)濃度的變化計(jì)算Cr(VI)的去除率及最大吸附容量，經(jīng)分析計(jì)算，Schwertmannite吸附Cr(VI)的最大容量為55mg/g，當(dāng)Cr(VI)初始濃度≤100mg/L時(shí)，其去除率達(dá)95％以上，且出水pH值接近中性，基本接近國家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
(3)處理后廢水經(jīng)過濾，收集固體吸附劑沉淀，通過加酸或加鹽的方式對吸附劑進(jìn)行循環(huán)再生，上清液則參考國家工業(yè)廢水排放指標(biāo)或直接排放或通過再處理至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3 Schwertmannite吸附去除有多種離子共存的廢水中的Cr(VI)(1)共存重金屬離子對Cr(VI)吸附去除的影響按處理水量的0.5％投加吸附劑Schwertmannite于含50mg/L的Zn2+、Cu2+、Cd2+和濃度為10-200mg/L Cr(VI)的電鍍廢水中，主要陰離子為SO42-。用0.2～1.0mol/L的稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)上述含吸附劑Schwertmannite的廢水pH值為5.0，在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下振蕩(轉(zhuǎn)速180r/min)或攪拌3h，取樣離心過濾，用PE3100原子吸收分光光度計(jì)測定Zn2+、Cu2+、Cd2+含量，用二苯碳酰二肼比色法測定Cr(VI)，計(jì)算重金屬吸附去除率和吸附量。
(2)共存陰離子對Cr(VI)吸附去除的影響按處理水量的0.5％投加吸附劑Schwertmannite于含0.0001～0.1mol/L的NO3-，SO42-，PO43-和濃度為100mg/L Cr(VI)的廢水中。用0.2～1.0mol/L的稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)上述含吸附劑Schwertmannite的廢水pH值為5.0，在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下振蕩(轉(zhuǎn)速180r/min)或攪拌3h，取樣離心過濾，用二苯碳酰二肼比色法測定Cr(VI)，計(jì)算重金屬吸附去除率和吸附量；采用離子色譜法測定NO3-，Cl-，SO42-，PO43-濃度。
(3)結(jié)果分析pH值用精密數(shù)顯酸度計(jì)[PHS-2TC(0.01)]測定，Cr(VI)采用二苯碳酰二肼比色法測定，其他重金屬離子采用火焰原子吸收法測定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后溶液中Cr(VI)濃度的變化計(jì)算Cr(VI)的去除率及最大吸附容量。經(jīng)計(jì)算分析，Schwertmannite吸附去除Cr(VI)的效果幾乎不受共存重金屬離子的干擾；另一方面，Cl-和NO3-的存在同樣對Cr(VI)的吸附去除不產(chǎn)生任何影響，當(dāng)SO42-≤250mg/L和PO43-≤0.2mg/L，Cr(VI)的去除率依然分別達(dá)到93％以上。由此在大多數(shù)水體環(huán)境下，Schwertmannite能夠保持對Cr(VI)的高吸附去除率，同時(shí)不受外界共存離子的干擾。
實(shí)施例4 Schwertmannite吸附去除水中As(1)操作步驟按處理水量的0.02％投加吸附劑Schwertmannite于0.5～30mg/L的含As水中，用0.2～1.0mol/L的稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)上述含吸附劑Schwertmannite的水pH值為8.5，在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下振蕩(轉(zhuǎn)速180r/min)或攪拌3h，取樣離心過濾，測定濾液的pH值及As的濃度。
(2)結(jié)果分析pH值用精密數(shù)顯酸度計(jì)[PHS-2TC(0.01)]測定，As采用原子熒光法測定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后溶液中As濃度的變化計(jì)算As的去除率及最大吸附容量，經(jīng)計(jì)算分析，Schwertmannite吸附As的最大容量為65mg/g，當(dāng)As初始濃度≤1mg/L時(shí)，其去除率達(dá)99％以上，且出水pH值接近中性，完全達(dá)到國際衛(wèi)生組織WHO提出的地下飲用水中As≤10μg/L的標(biāo)準(zhǔn)；考察該吸附劑的抗干擾能力時(shí)，發(fā)現(xiàn)其他共存的陰離子對As的吸附去除幾乎不產(chǎn)生任何干擾影響。
(3)固體吸附劑回收處理通過加酸或加鹽的方式對其進(jìn)行循環(huán)再生，上清液體則參考國家工業(yè)廢水排放指標(biāo)或直接排放或通過再處理至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例5 Schwertmannite吸附去除有多種離子共存的水體中的As(1)共存重金屬離子對As吸附去除的影響按處理水量的0.1％投加吸附劑Schwertmannite于同時(shí)含0.1mmol/L的As，0.1mmol/L的Cr3+，0.1mmol/L的Cu2+，0.1mmol/L的Zn2+，0.1mmol/L的Cd2+的待處理水中，主要陰離子為SO42-。用稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)上述含吸附劑Schwertmannite的水的pH值為5.0～6.0，在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下振蕩(轉(zhuǎn)速180r/min)或攪拌3h，取樣離心過濾，用PE3100原子吸收分光光度計(jì)測定Zn2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+含量，用原子熒光法測定As，計(jì)算重(類)金屬吸附去除率和吸附量。
(2)共存陰離子對As吸附去除的影響按處理水量的0.02％投加吸附劑Schwertmannite于同時(shí)含0.0001～0.1mol/L的NO3-，Cl-，SO42-，PO43-和含As 1mg/L的待處理水中。用稀NaOH調(diào)節(jié)上述含吸附劑Schwertmannite的待處理水pH值為8.5，在恒溫恒壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下振蕩(轉(zhuǎn)速180r/min)或攪拌3h，取樣離心過濾，用原子熒光法測定濾液中As，計(jì)算As的吸附去除率和吸附量；采用離子色譜法測定NO3-，Cl-，SO42-，PO43-濃度。
(3)結(jié)果分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后溶液中As濃度的變化計(jì)算As的去除率及最大吸附容量。經(jīng)計(jì)算分析，Schwertmannite吸附去除As的效果幾乎不受共存重金屬離子的干擾，而且在幾種離子濃度相同的條件下，表現(xiàn)出很強(qiáng)的選擇性吸附；另一方面，Cl-和NO3-的存在同樣對Cr(VI)的吸附去除效果不產(chǎn)生任何影響；當(dāng)?shù)叵滤虼幚硭蠸O42-≤250mg/L和PO43-≤0.2mg/L時(shí)，As的去除率依然可達(dá)到98％。由此得出在大多數(shù)水體環(huán)境下，Schwertmannite能夠保持對As的高吸附去除率，同時(shí)不受外界共存離子的干擾。
五

圖1為利用氧化亞鐵硫桿菌生物合成無定型羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)及其用于廢水或地下水中Cr(VI)和As的吸附去除的方法流程圖。
權(quán)利要求
1.微生物催化氧化合成無定型羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的方法，其特征在于將硫酸亞鐵作為反應(yīng)物，去離子水為反應(yīng)介質(zhì)，將氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thiobacillus ferrooxidans LX5)作為催化氧化劑，進(jìn)行反應(yīng)。其步驟如下(1)在反應(yīng)器中加入0.1～0.2mol/LFeSO4·nH2O，用稀酸(H2SO4)調(diào)節(jié)體系的pH值為1.5～3.0。(2)接種微生物菌株(氧化亞鐵硫桿菌Thiobacillus ferrooxidans LX5)。(3)在常溫常壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下，通氣攪拌1-3天，使氧化亞鐵硫桿菌菌株數(shù)量達(dá)到107～108個(gè)/ml。(4)沉淀物過濾收集，并用硫酸酸化pH為1.5～2.5的去離子水洗滌2-3次，再用去離子水沖洗2-3次，烘干得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用微生物催化氧化合成羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的方法，其特征在于1(1)中所述的溶液中FeSO4·nH2O的初始濃度為0.1～0.2mol/L，溶液pH為1.5～3.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用微生物催化氧化合成羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的方法，其特征在于1(2)中所述的微生物菌株為氧化亞鐵硫桿菌菌株(Thiobacillus ferrooxidans LX5，但不僅限于此)，使其數(shù)量達(dá)到107～108個(gè)/ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用微生物催化氧化合成羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的方法，其特征在于1(3)所述的氧化亞鐵硫桿菌菌株數(shù)量為107～108個(gè)/ml，作用方式為在常溫常壓(28±2℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下，通氣攪拌1-3天。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物催化氧化合成羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的方法，其特征在于1(4)中所述的沉淀物過濾收集方法為用pH1.5～2.5的硫酸酸化去離子水洗滌沉淀2-3次，再用去離子水沖洗2-3次。
6.微生物催化氧化合成羥基硫酸高鐵及其吸附去除廢水或地下水中Cr(VI)及As的方法，其特征在于將合成的專性吸附劑Schwertmannite按處理水量的0.5％或以上投加于用稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)pH值為5.0～7.0的含Cr(VI)廢水或地下水中或按處理水量的0.02％或以上投加于用稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)pH值為6.0～10含As的廢水或地下水中。在常溫常壓下攪拌3小時(shí)，上清液外排或利用。吸附劑Schwertmannite收集后，用稀酸(H2SO4、HNO3或HCl)或稀堿(NaOH)洗滌再生。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的Schwertmannite吸附去除廢水或地下水中Cr(VI)與As的方法，其特征在于6中所述的控制吸附劑的濃度分別為0.5％或以上和0.02％或以上，并能專性吸附Cr(VI)與As，不受水中其他陽離子和常見陰離子的影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的Schwertmannite吸附去除廢水或地下水中Cr(VI)與As的方法，其特征在于6中所述的用稀HNO3或NaOH預(yù)先調(diào)節(jié)廢水或地下水pH為5.0～7.0(含Cr(VI)水)和6.0～10(含As水)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的Schwertmannite吸附去除廢水或地下水中Cr(VI)與As的方法，其特征在于6中所述的控制條件為常溫常壓下攪拌3小時(shí)或以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的Schwertmannite吸附去除廢水中Cr(VI)與As的方法，其特征在于6中所述的吸附平衡后的Schwertmannite的再生可用(但不僅限于)稀酸(H2SO4，HNO3或HCl)或稀堿洗滌再生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型高效吸附劑無定型羥基硫酸高鐵(Schwertmannite)的生物合成及其專性吸附去除廢水或地下水中Cr(VI)及As的方法。將硫酸亞鐵作為反應(yīng)物，去離子水作為反應(yīng)介質(zhì)，將氧化亞鐵硫桿菌菌株Thiobacillus ferrooxidans LX
文檔編號C12P1/04GK1772910SQ200510094428
公開日2006年5月17日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者周立祥, 陳福星 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)