中等嗜热菌群浸提锌冶炼渣的基本特性及其浸出条件研究

论文摘要

生物浸出因其工艺流程简单、环境友好、利用资源范围广等优点受到研究者的广泛关注。锌冶炼废渣中含有大量As、Cu, Zn、Pb和Fe等金属元素,生物浸出为实现其资源化和无害化处理提供了新的思路。本研究通过摇瓶试验,利用本课题组驯化得到的中等嗜热菌浸提锌冶炼废渣,考察菌种、pH、废渣粒度、接种量及营养条件等因素对中等嗜热菌群基本特性的影响,优化浸出体系中微生物良好生长的培养条件；开展锌冶炼废渣中有价金属生物浸出研究,探讨其高效浸出的体系参数条件。本研究主要结果如下：中等嗜热菌呈杆状或球状,大小为（1.5-2.2）×（0.2-0.5）μm,能利用硫粉（S0）和酵母膏为能源物质。中等嗜热菌在初始pH 0.5,控制浸出过程pH 1.0,废渣浓度5%、接种量10%、Ag+浓度1 mg L-1、S0浓度0.5%和酵母膏浓度0.5%的培养条件下发育良好,菌浓度达1.7×108cells mL-1。浸渣体系中,pH、酵母膏浓度对体系中铁浓度影响明显而接种量影响不大；ORP与c（Fe3+）/c（Fe2+）相关性很大,主要由Fe3+/Fe2+电对决定。菌种、接种量、浸出体系pH值、废渣浓度、酵母膏浓度对废渣中金属浸出均有显著影响（P<0.05）,而Ag+、S0浓度影响不明显。中等嗜热菌浸出锌冶炼废渣中有价金属的优化条件是：初始pH 0.5、浸出过程控制体系pH 1.0、废渣浓度5%、接种量10%、酵母膏浓度0.5%。在优化条件下,As、Cu、Zn、Pb浸出率分别达到94-97%、94-99%、96-100%、18-25%。中等嗜热菌浸渣体系中,优势菌群紧紧吸附在废渣表面,废渣表面微孔隙、凹洞及断层现象明显,表明微生物与废渣发生了一系列生物化学反应,破坏废渣非晶结构,促进废渣中有价金属的溶出。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物浸出的国内外发展概况
• 1.2 生物浸出菌种及其基本特性
• 1.2.1 常见浸矿菌种
• 1.2.2 中等嗜热菌的生物学特性
• 1.2.3 中等嗜热菌的浸矿优势
• 1.3 生物浸出影响因素
• 1.3.1 菌种及其培养基
• 1.3.2 浸出液的温度、pH和ORP值
• 1.3.3 矿浆浓度
• 1.3.4 金属离子浓度
• 1.3.5 其他因素
• 1.4 固体废物的生物浸出
• 1.4.1 冶炼废渣
• 1.4.2 焚化炉烟灰
• 1.4.3 矿山废石和尾矿
• 1.4.4 剩余污泥
• 1.4.5 电子固体废物
• 1.5 锌冶炼废渣中有价金属的回收
• 1.5.1 锌冶炼废渣的来源及危害
• 1.5.2 锌冶炼废渣中有价金属的回收技术
• 1.6 本论文研究目的与主要内容
• 1.6.1 研究目的与意义
• 1.6.2 研究内容
• 1.6.3 技术路线
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 锌冶炼废渣
• 2.1.2 菌种及培养基
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 摇瓶实验
• 2.2.2 浸渣体系中中等嗜热菌基本特性试验
• 2.2.3 锌冶炼废渣中金属浸出条件试验
• 2.3 分析与测试
• 2.3.1 微生物显微计数
• 2+'>2.3.2 重铬酸钾滴定法测定Fe²⁺
• 2.3.3 主要仪器检测项目
• 2.4 数据处理
• 2.4.1 金属浸出率计算
• 2.4.2 显著性分析
• 第三章 锌冶炼废渣浸出体系中中等嗜热菌群的基本特性
• 3.1 中等嗜热菌形态观察及能源利用特性
• 3.1.1 中等嗜热菌个体形态特征
• 3.1.2 中等嗜热菌的能源利用特性
• 3.2 不同影响因素下浸出体系微生物浓度的变化
• 3.2.1 pH值
• 3.2.2 废渣浓度
• 3.2.3 接种量
• 3.2.4 营养条件
• 3.3 不同影响因素下浸出体系铁浓度的变化
• 3.3.1 pH值
• 3.3.2 接种量
• 3.3.3 酵母膏浓度
• 3.4 不同影响因素下浸出体系ORP的变化
• 3.4.1 pH值
• 3.4.2 菌种类型
• 3.4.3 废渣浓度
• 3.4.4 接种量
• 3.5 浸渣体系中中等嗜热菌的SEM分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 中等嗜热菌浸出废渣中金属的浸出条件
• 4.1 菌种类型及接种量对废渣中金属浸出的影响
• 4.1.1 菌种类型
• 4.1.2 接种量
• 4.2 浸出工艺条件对金属浸出的影响
• 4.2.1 pH值
• 4.2.2 废渣浓度
• 4.3 金属离子及营养条件对废渣中金属浸出的影响
• +浓度'>4.3.1 Ag⁺浓度
• 0浓度'>4.3.2 S⁰浓度
• 4.3.3 酵母膏浓度
• 4.4 生物浸出渣的表面形貌特征和矿物相分析
• 4.4.1 中等嗜热菌浸出前后废渣表面形貌特征
• 4.4.2 中等嗜热菌浸出渣的矿物相特征
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 攻读硕士学位期间获奖情况