專利名稱：細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前對于重金屬污染及其廢水處理主要采用化學(xué)沉淀法和固體吸附材料。細(xì)菌礦化納米針鐵礦作為固體吸附材料用于重金屬污水處理，在國內(nèi)外還未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種吸附能力強(qiáng)、吸附容量大的細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備及其應(yīng)用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備是由如下步驟實現(xiàn)將兩種密切共生的天然鐵細(xì)菌嘉利翁氏菌(Gallionella ferruginea)和天然鐵細(xì)菌纖發(fā)菌(Leptothrix ochracea)礦化而成的生物礦化物與蒸餾水配成1∶6的水溶液，通過攪拌、沉降、分離，反復(fù)洗滌4-6次除去懸浮物和有機(jī)雜質(zhì)，將沉淀分離物在30-80℃下烘干，烘干樣過160目篩后，取其細(xì)粒部分，然后用去離子水按固液比1∶10制成懸浮液，震蕩平衡24-48小時后，再經(jīng)過濾和低溫(30-80℃)干燥制成細(xì)菌礦化納米針鐵礦。
所得到的細(xì)菌礦化納米針鐵礦用掃描電鏡分析具有顯微螺旋和管狀構(gòu)造的針鐵礦應(yīng)占85％以上，細(xì)菌礦化納米針鐵礦主要化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))Fe2O363.60，SiO22.24，Al2O33.29、H2O 29.68，主要物相為由粒徑約5--50nm針鐵礦納米晶和部分無定型水合氧化鐵構(gòu)成，其中粒徑約5--50nm針鐵礦納米晶在物相中所占的比例為≥70％。
如上所述的細(xì)菌礦化納米針鐵礦應(yīng)用于重金屬污水處理，待處理廢水pH應(yīng)調(diào)至5-10，一般在5.5-7較佳，細(xì)菌礦化納米針鐵礦投放量2-5g/l，與廢水混合保持吸附平衡時間2-4小時，對濃度范圍在2.3---39.4mg/l的鉛、鋅、銅、鉻(含三價和六價)、鎘的最高去除率可達(dá)93.5-99.2％。通常污水中鉛、鋅、銅、鉻、鎘、銀重金屬的濃度范圍小于5mg/l，處理后能滿足我國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978-1996)。
本發(fā)明與一般的針鐵礦材料不同，它是由天然鐵細(xì)菌的生物礦化作用形成，并經(jīng)過上述工藝步驟后得到細(xì)菌礦化納米針鐵礦，它具有獨特的微結(jié)構(gòu)，如含大量亞微米-納米介孔結(jié)構(gòu)等；生物礦化形成的針鐵礦結(jié)晶度低、結(jié)晶粒度小，多在幾到幾十納米，故其比表面積大，化學(xué)活性更高，對重金屬吸附能力強(qiáng)，吸附容量大，而解吸率低；由于針鐵礦是環(huán)境如土壤和水體中最常見的組分之一，該材料用于環(huán)境污染修復(fù)如地下水重金屬污染，具有很好的環(huán)境相容性，是一種綠色材料。
細(xì)菌礦化納米針鐵礦作為固體吸附劑能有效除去污水中鉛、鋅、銅、鉻、鎘、汞、銀等多種重金屬離子以及鉻酸根、砷酸根和硒酸根陰離子。較之粘土礦物吸附容量很大，專性吸附固定化作用更強(qiáng)。特別適合低COD重金屬廢水的深度處理和環(huán)境中地下水和土壤重金屬污染的修復(fù)與固定。
具體實施例方式
實施例細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備，由如下步驟實現(xiàn)將兩種密切共生的天然鐵細(xì)菌嘉利翁氏菌(Gallionella ferruginea)和天然鐵細(xì)菌纖發(fā)菌(Leptothrix ochracea)礦化而成的生物礦化物與蒸餾水配成1∶6的水溶液，通過攪拌、沉降、分離，反復(fù)洗滌4-6次除去懸浮物和有機(jī)雜質(zhì)，將沉淀分離物在30-80℃下烘干，烘干樣過160目篩后，取其細(xì)粒部分，然后用去離子水按固液比1∶10制成懸浮液，震蕩平衡24-48小時后，再經(jīng)過濾和低溫(30-80℃)干燥制成細(xì)菌礦化納米針鐵礦。
所得到的細(xì)菌礦化納米針鐵礦用掃描電鏡分析具有顯微螺旋和管狀構(gòu)造的針鐵礦應(yīng)占85％以上，細(xì)菌礦化納米針鐵礦主要化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))Fe2O363.60，SiO22.24，Al2O33.29、H2O 29.68，主要物相為由粒徑約5--50nm針鐵礦納米晶和部分無定型水合氧化鐵構(gòu)成，其中粒徑約5--50nm針鐵礦納米晶在物相中所占的比例為≥70％。
如上所述的細(xì)菌礦化納米針鐵礦應(yīng)用于重金屬污水處理，待處理廢水pH應(yīng)調(diào)至5-10，一般在5.5-7較佳，細(xì)菌礦化納米針鐵礦投放量2-5g/l，與廢水混合保持吸附平衡時間2-4小時，對濃度范圍在2.3---39.4mg/l的鉛、鋅、銅、鉻(含三價和六價)、鎘的最高去除率可達(dá)93.5-99.2％。通常污水中鉛、鋅、銅、鉻、鎘、銀重金屬的濃度范圍小于5mg/l，處理后能滿足我國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978-1996)。
下面給出二個采用細(xì)菌礦化納米針鐵礦材料對某銅冶煉廠污水和模擬鉻(VI)污水處理的示例。
1處理含多種金屬離子的冶金污水的pH為5.5，吸附材料用量5g/l，處理時間3小時。處理前重金屬離子濃度Pb 2.48mg/l，Zn 35.2mg/l，Cu 3.57mg/l，Cd 6.30mg/l，總Cr0.045mg/l，Ag 0.036mg/l；處理后分別為Pb 0.161mg/l，Zn 0.317mg/l，Cu 0.081mg/l，Cd1.32mg/l，總Cr 0.029mg/l，Ag 0.019mg/l；其去除率分別為Pb 93.5％，Zn 99.1％，Cu 99.2％，Cd 97.9％，Cr 57.8％，Ag 58.3％.
2處理模擬鉻(VI)污水。初始濃度CrO42-10mg/l，pH為7.1，吸附材料用量4.17g/l，處理時間3h，去除率為88.27％。
另外，對初始濃度CrO42-分別為20mg/l和80mg/l的高濃度廢水，處理鉻后的細(xì)菌礦化納米針鐵礦材料在中性條件下進(jìn)行三次(每次三小時)連續(xù)解吸試驗，其鉻的解吸率分別為5.89％，2.19％，2.14％和4.87％，3.34％，2.87％。說明該材料對吸附之重金屬具有良好的固定化作用。
權(quán)利要求
1.細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備，其特征是由如下步驟實現(xiàn)將兩種密切共生的天然鐵細(xì)菌嘉利翁氏菌和天然鐵細(xì)菌纖發(fā)菌礦化而成的生物礦化物與蒸餾水配成1∶6的水溶液，通過攪拌、沉降、分離，反復(fù)洗滌4-6次除去懸浮物和有機(jī)雜質(zhì)，將沉淀分離物在30-80℃下烘干，烘干樣過160目篩后，取其細(xì)粒部分，然后用去離子水按固液比1∶10制成懸浮液，震蕩平衡24-48小時后，再經(jīng)過濾和30-80℃低溫干燥制成細(xì)菌礦化納米針鐵礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備，其特征是所得到的細(xì)菌礦化納米針鐵礦用掃描電鏡分析具有顯微螺旋和管狀構(gòu)造的針鐵礦應(yīng)占85％以上；細(xì)菌礦化納米針鐵礦主要化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)Fe2O363.60，SiO22.24，Al2O33.29、H2O 29.68；主要物相為由粒徑約5--50nm針鐵礦納米晶和無定型水合氧化鐵構(gòu)成，其中粒徑約5--50nm針鐵礦納米晶在物相中所占的比例為≥70％。
3.如權(quán)利要求1所述制備得到的細(xì)菌礦化納米針鐵礦的應(yīng)用，其特征是所述的細(xì)菌礦化納米針鐵礦應(yīng)用于重金屬污水處理，待處理廢水pH應(yīng)調(diào)至5-10，細(xì)菌礦化納米針鐵礦投放量2-5g/l，與廢水混合保持吸附平衡時間2-4小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備及其應(yīng)用。細(xì)菌礦化納米針鐵礦的制備，其特征是由如下步驟實現(xiàn)將兩種密切共生的天然鐵細(xì)菌嘉利翁氏菌和天然鐵細(xì)菌纖發(fā)菌礦化而成的生物礦化物與蒸餾水配成1∶6的水溶液，通過攪拌、沉降、分離，反復(fù)洗滌4－6次除去懸浮物和有機(jī)雜質(zhì)，將沉淀分離物在30℃－80℃下烘干，烘干樣過160目篩后，取其細(xì)粒部分，然后用去離子水按固液比1∶10制成懸浮液，震蕩平衡24－48小時后，再經(jīng)過濾和30℃－80℃低溫干燥制成細(xì)菌礦化納米針鐵礦。所述的細(xì)菌礦化納米針鐵礦應(yīng)用于重金屬污水處理。本發(fā)明具有吸附能力強(qiáng)、吸附容量大的特點。
文檔編號C22B3/18GK1559664SQ200410012798
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者孫振亞, 方玲, 祝春水, 龔文琪 申請人:武漢理工大學(xué)