[发明专利]一种利用微生物固定化制备聚合硫酸铁的方法

说明书

一种利用微生物催化氧化工业硫酸亚铁制备聚合硫酸铁的方法，其特点是，包括将微生物固定化在网状聚氨酯上，形成生物膜；以工业硫酸亚铁为原料，以无机盐为营养物质，配制全铁含量的反应料液；在反应料液通中引入微生物后，通入生物反应器内循环流动，在室温下曝气制备PFS原液；将反应料液与全铁含量一致的原液按一定配比混合即得到反应液，将反应液通入已形成生物膜的生物反应器内，按上述反应条件操作，制备全铁含量的聚合硫酸铁，将每个周期剩余的[Fe^2＋]溶液收集到溶解曝气池中曝气反应，待[Fe^2＋]≤0.3kg/m³即为所得聚合硫酸铁成品。可用于各种水的混凝处理。具有方法简单，操作灵活性大，成本低，无污染等优点。

技术领域

本发明涉及一种聚合硫酸铁的制备方法，具体地说，是一种利用微生物固定化制备聚合硫酸铁的方法。

背景技术

聚合硫酸铁（PFS）是一种液体呈红褐色、固体为黄色粉末的无机高分子絮凝剂。同传统的硫酸铝、硫酸亚铁、聚合铝等相比，PFS生产成本低、投药量少、凝聚快、絮体强度高，具有除浊、脱色、除菌、除放射性元素、除重金属离子、降低COD、除硫化物和磷酸盐等特点，且具有pH值适用范围广、易于处理低温低浊水、无毒、对设备腐蚀小等优点。

PFS是国外1970年代开发的一种新型无机高分子混凝剂，由于在给水和排水处理方面的综合性能超过传统混凝剂，其应用范围不断扩大，日益受到本领域的重视。我国从1980年代初期开始研制PFS，在其制备技术、混凝特性及其应用等方面进行了大量的研究，并取得了显著的进步。

目前，生产PFS的主要方法可分为直接氧化法和催化氧化法两类，其中催化氧化法又分为无机催化剂催化氧化和微生物催化氧化两种方法。

直接氧化法采用强氧化剂将亚铁离子氧化为三价铁离子，然后经过水解、聚合得到PFS，具有工艺简单、操作方便的优点。但强氧化剂的使用量大导致生产成本高，而且氧化剂的使用引进了各种离子残存在产品中，既影响了产品的质量也会增加处理水的含盐量。

无机催化剂催化氧化法是指在酸性条件下，在催化剂（亚硝酸钠或硝酸）的作用下，利用空气或氧气作为氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子，进而水解、聚合制得产品。氧气是一种强氧化剂，其标准氧化还原电位为1.229V>0.771V，可将亚铁离子氧化成为铁离子，但其氧化速度很慢，必须加入催化剂才能使反应顺利进行。但无论是以亚硝酸钠为催化剂或是以硝酸为催化剂，反应过程中都会有氮氧化物产生而污染大气环境，而亚硝盐是一种可疑的致癌物质，残留在产品中会对处理水尤其是饮用水质量产生影响。

现有的微生物催化氧化法的不足之处是，微生物悬浮于溶液中随产品的转移而流失，导致反应器内的生物量急剧减少，使得后续制备周期延长、效率降低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有微生物催化氧化法技术存在的不足，提出一种操作简单、成本低、生产效率高、产品稳定性好的利用微生物固定化制备聚合硫酸铁的方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：一种利用固定化微生物制备聚合硫酸铁的方法，它包括：采用保藏单位:中国普通微生物菌种保藏管理中心，地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,菌保藏日期: 2015年04月21日,株编号为CGMCC NO ：10725的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)，所述的氧化亚铁硫杆菌属于化能自养、嗜酸、好氧型微生物，利用CO₂为碳源，并吸收氮、磷等无机营养来完成细胞合成以及自身的新陈代谢，在此过程中Fe²⁺作为其新陈代谢的能源物质被催化氧化，经过氧化、水解、聚合反应得到聚合硫酸铁，其特征是，具体包括以下步骤：

1）反应料液的制备