富里酸和Ca^(2+)共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导生成次生高铁矿物的影响

为揭示富里酸和Ca^(2+)共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化酸性矿山废水(AMD)中的Fe^(2+)和形成次生高铁矿物的影响,分析了pH、Fe^(2+)氧化率、铁沉淀率以及次生高铁矿物矿相、基团等相关指标。结果表明,Ca^(2+)确实具有提高嗜酸性氧化亚铁硫杆菌氧化Fe^(2+)的能力。低质量浓度(0.2 g/L)的富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌活性的提高具有促进作用,高质量浓度(0.4 g/L)的富里酸具有抑制作用,而增加Ca^(2+)反过来能够减弱高浓度富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的抑制作用。对形成的次生高铁矿物进行X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)分析,结果表明高浓度富里酸促进了另一次生高铁矿物草黄铁矾的生成。

富里酸对生物成因次生高铁矿物形成的影响

为揭示在富硫酸盐环境中富里酸对生物成因次生高铁矿物形成的影响,通过摇瓶试验,研究了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)参与不同富里酸浓度,对次生高铁矿物合成体系中pH、Fe^(2+)氧化率、总铁(TFe)沉淀率,以及矿物矿相、官能团、形貌和元素组成的影响。结果表明:pH变化整体呈现先上升后下降的趋势。富里酸浓度0.2~0.4 g/L体系在72 h内Fe^(2+)完全氧化,富里酸浓度0.6~1.0 g/L体系在144 h后Fe^(2+)逐渐完全氧化,FA-0.2 g/L体系最高氧化速率(6.69 mmoL/L)是空白组(3.93 mmoL/L)的1.7倍,表明低浓度的富里酸能够促进Fe^(2+)的氧化,提高氧化速率,高浓度的富里酸对A.ferrooxidans活性具有抑制作用,使氧化率降低,Fe^(2+)最高氧化速率延迟。富里酸浓度低于0.4 g/L时,TFe沉淀率与空白组相近;富里酸浓度高于0.6 g/L时,TFe沉淀率比空白组有显著的提高,富里酸浓度的提高促进了Fe^(3+)的水解。随着富里酸浓度提高,次生高铁矿物主衍射峰强度逐渐增强,但其官能团未发生改变,在富里酸浓度0.6~1.0 g/L体系中可以通过SEM观察到施氏矿物且其含量逐渐增加,通过EDS分析,试验组K元素含量低于空白组,N和C元素高于空白组,表明富里酸浓度提高抑制黄钾铁矾的生成,有利于黄铵铁矾和施氏矿物的生成且次生高铁矿物对富里酸具有吸附作用。

响应面法优化嗜酸氧化亚铁硫杆菌次生高铁矿物吸附水中铅

采用响应面分析法优化氧化亚铁硫杆菌次生高铁矿物吸附水中铅的工艺。根据单因素实验结果,选择次生高铁矿物投加量、pH和吸附时间作为自变量,铅去除率为响应值,进行三因素三水平的响应面实验,通过建立的二次多项式数学模型,研究各因素对响应值的影响,得到高铁矿物吸附水中铅的最佳条件。当次生高铁矿物投加量为0.15 g,pH为2.95、吸附时间为35.85 h时,水中铅的平均去除率达100%,与预测结果近似吻合。结果表明,采用响应面分析法优化氧化亚铁硫杆菌次生高铁矿物吸附水中铅的工艺具有实际应用价值,为水中铅污染的修复提供参考。