铅锌冶炼废渣的生物浸出及机理研究

发布时间：2020-05-08 09:54

【摘要】：本文主要对铅锌冶炼废渣的生物浸出方法及机理进行研究。铅锌冶炼废渣中含有大量Zn、Pb、In、Ag、Cd和As,使用一种经济高效、安全环保的处理技术,对实现其无害化和资源化具有重大意义。生物淋滤因耗酸量少、处理成本低、浸出率高,安全环保等优点引起了广泛关注。目前有关利用生物淋滤技术处理铅锌冶炼废渣的文章很少,并且主要采用异养菌,以酵母膏为碳源,因此存在成本较高的弊端。在本文中首次使用自养菌,以廉价的硫粉和黄铁矿为能源底物进行实验,通过改变实验条件,探究回收铅锌冶炼废渣的最优化条件;在最优化条件下,对其机理进行说明并分析淋滤后余渣的潜在毒性,为生物淋滤技术的实际应用奠定基础。研究表明,氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌及其二者混菌对Zn、Pb、Cd和As等离子有极强的耐受性,在淋滤期间始终保持良好的生长状况,能够发挥重要的作用。通过改变菌株类型、固液比、能源底物浓度、初始pH值和淋滤期间化学调酸等措施,确定生物淋滤铅锌冶炼废渣中Zn、Pb、In、Ag、Cd和As的最优化条件是:混合菌株;固液比为10%;能源底物浓度是16g/L;初始pH值为1.0;淋滤过程化学调酸使体系pH值维持在2.0左右。在最优化条件下,Zn溶出率达到98.2%,Cd达90.9%,In达80.8%,As达28.4%,Pb达到13.2%,Ag没有溶出。通过化学模拟实验、BCR萃取实验以及SEM、XRD等表征实验,说明Zn、Pb和Cd的溶出是间接机理-生物产生硫酸的酸溶作用,与淋滤体系的氧化还原作用以及微生物的直接接触并无关系;对于In,直接机理和间接机理共同发挥作用,但间接机理-酸溶和氧化的共同作用是In溶出的主要原因;对于As,在铁离子浓度高时,As离子难以溶出,通过XRD实验,证实FeAsO4沉淀的生成是其溶出率低的原因;Ag始终以坚固的残渣态形式存在,无法溶出。对淋滤菌株进行驯化,并利用硝化棉生产中产生的酸性废水,可有效提高Zn、Pb、In、Ag、Cd和As离子的溶出效能。生物淋滤后余渣中目标元素主要以残留态形式存在,难以再次溶出,其环境潜在危害性显著降低。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X758

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本文编号：2654503