[发明专利]一种基于磁黄铁矿生物炭负载嗜酸菌生物膜处理六价铬废水的方法

说明书

本发明公开了一种基于磁黄铁矿生物炭负载嗜酸菌生物膜处理六价铬废水的方法，包括：①制备负载磁黄铁矿生物炭：将生物质破碎后，经FeSO₄浸渍在管式炉中热解；②培养嗜酸菌，制备生物膜：将负载磁黄铁矿生物炭加入嗜酸菌培养基中，震荡后嗜酸菌吸附在磁黄铁矿表面形成生物膜；③处理废水：将负载嗜酸菌生物膜嗜的磁黄铁矿生物炭加入到含六价铬的废水中，控制温度20‑60℃，同时使用曝气装置进行空气或氧气曝气，当不含有六价铬后，进行过滤。本发明具有成本低，反应温和，工艺简单，铬去除率高的优点，可应用于电镀厂、冶炼厂、电子厂等含六价铬废水的处理。

技术领域

本发明创造属于污染物生物处理领域，主要涉及一种基于磁黄铁矿生物炭负载嗜酸菌生物膜处理六价铬废水的方法。

背景技术

铬及其化合物是一种重要的工业原料，在电镀、冶炼、电子加工、皮革加工以及颜料印染等工业中应用广泛。然而随着工业的发展，产生的大量六价铬废水造成严重的环境污染。废水中的铬主要以六价铬和三价铬为主，其中三价铬可形成沉淀，毒性低，而六价铬在水中溶解度高，生物毒性强，是一种重要的污染物。

目前，含六价铬废水的处理方法主要有化学还原法、电解法、吸附法以及离子交换法等，其中化学还原法是应用最广泛的除铬方法。常用的还原剂包括硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、铁粉和黄铁矿等。在酸性条件下，通过还原剂将六价铬还原为三价铬，并进一步将三价铬以化学方式沉淀，最终达到去除废水中的六价铬的目的。上述含铬废水的处理方法存在如下缺陷：①还原剂使用成本高，不妥善处理可能造成二次污染；②还原过程中，六价铬在还原剂颗粒表面沉淀形成钝化层，从而抑制反应进行，降低还原剂利用率，致使其处理效率低下。

生物炭是生物质在无氧或者缺氧环境下热解产生的炭材料，生物炭表面的官能团和发达的孔隙结构能够通过吸附、络合、螯合等作用有效去除废水中的金属离子。利用FeSO₄改性，制备负载磁黄铁矿(Fe_1-xS)的生物炭，通过吸附和还原作用去除废水中的六价铬，嗜酸菌能够吸附在磁黄铁矿表面形成生物膜，抑制六价铬还原过程中产生的钝化层，并且嗜酸菌胞外聚合物对三价铬等重金属具有吸附作用，因此本发明提出的方法是一种成本低、效率高，且易于推广的方法，目前尚未见相关报道。

发明内容

本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出了一种基于磁黄铁矿生物炭负载嗜酸菌生物膜处理六价铬废水的方法。

本发明创造的目的是这样实现的：一种基于磁黄铁矿生物炭负载嗜酸菌生物膜处理六价铬废水的方法，其特征在于，包含如下步骤：

S1：制备负载磁黄铁矿生物炭：将生物质破碎后，使用FeSO₄浸渍，将浸渍后的生物质在无氧条件下热解制备负载磁黄铁矿生物炭；

S2：培养嗜酸菌，制备生物膜：将步骤S1中所述的负载磁黄铁矿生物炭加入嗜酸菌培养基中，震荡后嗜酸菌吸附在磁黄铁矿表面形成生物膜，过滤得到负载嗜酸菌生物膜嗜的磁黄铁矿生物炭；

S3：处理废水：将步骤S2中所述的负载嗜酸菌生物膜嗜的磁黄铁矿生物炭加入到含六价铬的废水中，控制温度20-60℃，同时使用曝气装置进行空气或氧气曝气，检测废水中六价铬浓度，当不含有六价铬后，进行过滤。

优选的，步骤S1中所述的生物质由秸秆、稻壳和木屑以任意比例混合而成，所述生物质粉碎成20-200目粉末后与FeSO₄按1∶0.4-2(w/w)的比例混合，将所述混合物配置成5％-30％(w/v)悬浊液，所述悬浊液在50-105℃条件下烘干后置于充置氮气的管式炉中，在400-700℃条件下热解0.5-6h。

优选的，步骤S2中所述的嗜酸菌为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和硫化杆菌，所述氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌在25-35℃条件下的9K培养基中培养至对数期，所述硫化杆菌在30-60℃条件下的9K培养基中培养至对数期。