生物聚合硫酸鐵的優(yōu)勢(shì)及生產(chǎn)條件控制
聚合硫酸鐵是凈水和污水處理領(lǐng)域廣泛使用的主要混凝劑之一,其工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有直接氧化法、催化氧化法和四氧化三鐵礦酸溶氧化法等。這些制備方法普遍存在生產(chǎn)條件苛刻、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高、生產(chǎn)成本偏高以及生產(chǎn)過(guò)程中多使用致癌性亞硝酸鹽催化劑等缺點(diǎn)。近些年來(lái),以工業(yè)廢料為原料,以微生物為綠色催化劑制備生物聚合硫酸鐵混凝劑的新工藝逐漸發(fā)展起來(lái)。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,生產(chǎn)成本低于現(xiàn)有的各種聚合硫酸鐵制備方法,在常溫常壓下反應(yīng),條件溫和,無(wú)污染,可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),材料本身對(duì)環(huán)境友好,可廣泛用于給水處理和廢水處理。
以微生物作為生物催化劑,在酸性條件通過(guò)催化氧化亞鐵離子、水解和聚合等過(guò)程形成聚合硫酸鐵。
反應(yīng)方程式如下:
在生產(chǎn)生物聚合硫酸鐵混凝劑過(guò)程中,亞鐵氧化細(xì)菌和氧化亞鐵鉤端螺旋菌起主要催化作用,這類(lèi)菌種是常見(jiàn)的生物浸礦菌種,它們都屬于革蘭氏陰性的嗜酸好氧自養(yǎng)細(xì)菌。目前關(guān)于該種細(xì)菌的研究和應(yīng)用不少,但主要集中在生物浸礦領(lǐng)域。與目前工業(yè)化方法相比,微生物催化生產(chǎn)生物聚合硫酸鐵混凝劑尚存在有效成分(Fe2+)偏低等問(wèn)題,其中的可能原因?yàn)?在高鹽(起始亞鐵鹽濃度)和低pH條件下微生物的活性會(huì)受到抑制,降低聚合硫酸鐵生物合成效率;反應(yīng)器中參與催化的微生物濃度也是影響反應(yīng)速率的一個(gè)重要原因,在較高的細(xì)菌濃度下,亞鐵離子與細(xì)菌可以得到更多的接觸機(jī)會(huì),發(fā)生反應(yīng)的幾率增加,從而加快反應(yīng)的進(jìn)行,但過(guò)高的細(xì)菌濃度也會(huì)增強(qiáng)微生物對(duì)空間和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng),使微生物活性降低。
因此,控制好生物聚合硫酸鐵混凝劑制備工藝過(guò)程中起始亞鐵鹽濃度和細(xì)菌濃度等主要影響因素對(duì)反應(yīng)效率的影響,會(huì)使生物聚合硫酸鐵合成效率較大化。
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