厌氧微生物还原分解磁性铁氧化物的过程和机制研究

发布时间：2018-11-06 10:01

【摘要】：利用合成针铁矿在实验室条件下通过煅烧方法制备了不同比表面积的纳米多孔磁铁矿和磁赤铁矿,针对两种矿物开展了如下研究：低温无水条件下纳米多孔磁铁矿的相变过程及影响因素；阴离子吸附对矿物磁性的影响；厌氧微生物(产甲烷菌和硫酸盐还原菌)作用下磁铁矿分解的过程和机理。初步获得以下结果：磁铁矿在低温(70℃)空气条件下快速向磁赤铁矿转化,反应52 d后转化达到平衡,实验结束后(70 d)矿物中Fe2+/总铁比初始值降低约26%；随转化的进行矿物样品总体积增大、结晶颗粒减小；样品的磁化率及频率磁化率随矿物的转化逐渐降低。实验结果可为自然燃烧作用生成磁赤铁矿提供合理解释：燃烧阶段生成纳米磁铁矿,降温阶段磁铁矿转化为磁赤铁矿。不同种类的阴离子对磁铁矿和磁赤铁矿的磁性影响不同。所有的吸附阴离子均会导致磁铁矿的磁化率降低,降低程度为：CO32PO43-Cl-H2OSO42-；吸附阴离子对磁赤铁矿磁化率的影响为：S042-与Cl-增强且前者增强的程度大于后者,CO32-和PO43-降低且前者降低的程度大于后者。实验结果可用晶体场理论进行解释：吸附离子改变了矿物表面Fe离子的配位状态,进而改变了Fe离子d壳层电子的自旋状态和宏观上的磁化率。产甲烷菌实验体系中,微生物作用导致磁铁矿的磁性发生变化：磁化率开始迅速增大,随后缓慢下降,最终趋于稳定；矿物粒径越小,磁化率变化幅度越大(最高接近10%)。添加磁铁矿后体系中矿物粒径越小,CO2产量越大,对CH4则相反,表明磁铁矿对体系中微生物的活性有强化作用,但对不同的微生物强化机制有差异。磁铁矿与硫酸盐还原菌实验体系中,微生物作用也导致了磁铁矿磁性变化。磁化率在前6d时迅速降低最终趋于稳定。且矿物粒径越小,磁化率降低越多(最高接近6%)。添加磁铁矿后体系中矿物粒径越小,CO2产量越大,对H2S则相反,表明硫酸盐还原菌微生物对磁铁矿的磁性有影响,磁铁矿对体系中微生物的活性也有强化作用。
[Abstract]:Nano-porous magnetite and maghemite with different specific surface areas were prepared by calcination of synthetic goethite under laboratory conditions. Two kinds of minerals have been studied as follows: phase transition process and influencing factors of nano-porous magnetite under low temperature and anhydrous condition; The effect of anion adsorption on mineral magnetism and the decomposition process and mechanism of magnetite under the action of anaerobic microorganisms (methanogenic bacteria and sulfate reducing bacteria). The results are as follows: the magnetite is rapidly converted to maghemite at low temperature (70 鈩，

本文编号：2313959