生物浸出法从含钒矿物中提取钒及选择性吸附富集研究

发布时间：2020-10-18 05:01

　　 钒广泛应用于钢铁行业,且其在化工、钒电池、航空航天等领域的应用日益剧增,因此钒的提取及回收引起广泛关注。传统钒提取与回收工艺浪费严重、产品杂质多,且容易造成严重的环境污染,因此探究钒的新型提取回收工艺尤为重要。采用混合好氧异养微生物生物浸出石煤中的钒,结果显示好氧异养微生物可从石煤中有效提取钒。在前三个周期中,钒浸出浓度保持在较高水平,最高浸出浓度分别达到0.659 mg/L,0.676 mg/L和0.707 mg/L。反应后在石煤表面发现明显的腐蚀坑,石煤中V(V)含量显著降低。高通量16S r RNA基因测序分析发现,金属氧化菌属Acidovorax,Delftia及利于金属浸出菌属Pseudomonas在浸出体系中富集明显。用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌提取不同含钒矿物中的钒,结果发现石煤和熟料的浸出效果较好。泥浆密度、接种量、初始pH和初始Fe~(2+)浓度对浸出效果有影响,在泥浆密度为3%、接种物为10%、初始pH为1.8、初始Fe~(2+)浓度为3g/L的条件下,石煤和熟料的回收率均可达到最大值,分别为50%和59%。X射线荧光光谱与能谱分析均证实矿物中的钒含量减少。浸出前后矿物中的钒形态分析结果表明,嗜酸性氧化亚铁硫杆菌主要把石煤和熟料中以酸提取态及可氧化态形式存在的钒有效浸出。合成一种纳米离子交换树脂型吸附剂HZO-201,探究其选择性吸附回收钒的效果。与原始树脂相比,HZO-201的吸附性能更佳,钒的吸附量高达120mg/g,在竞争离子存在时,其选择性吸附钒的特性更优。选用5%NaOH+10%NaCl进行解吸,解吸率为91.2%。HZO-201对钒吸附的动力学符合Pseudo-Second-Order Model模型,吸附热力学符合Langmuir模型。综上,本研究利用环境友好的生物浸出技术提取矿物中的钒,并开发新型吸附剂HZO-201选择性富集钒,形成一个完整的从矿物中提取回收钒的新型工艺。研究结果为含钒矿物的绿色冶炼提供了可靠的理论依据与技术支撑。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TF841.3
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 钒的性质及应用
        1.1.2 钒矿资源及分布
    1.2 提钒工艺研究概况
    1.3 生物浸出研究概况
        1.3.1 浸出微生物
        1.3.2 微生物浸出机理
        1.3.3 影响因素
        1.3.4 研究现状及优势
        1.3.5 微生物浸出钒研究进展
    1.4 含钒溶液中回收钒的研究概况
        1.4.1 回收方法
        1.4.2 离子交换法回收钒研究及应用现状
    1.5 研究目的、内容及创新点
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 研究创新点
    1.6 技术路线
第2章 混合好氧异养微生物浸出钒性能研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验步骤
        2.2.3 物化分析方法
        2.2.4 微生物分析与表达
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 生物浸出性能
        2.3.2 物理表征
        2.3.3 微生物分析
    2.4 本章小结
第3章 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌浸出钒性能研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验步骤
        3.2.3 测试方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 生物浸出性能
        3.3.2 影响因素
        3.3.3 物理表征
        3.3.4 形态分析
    3.4 本章小结
第4章 改性离子交换树脂选择性吸附钒的研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验步骤
        4.2.3 测试方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 HZO-201物理表征
        4.3.2 HZO-201吸附性能
        4.3.3 静态吸附
        4.3.4 动态吸附
    4.4 本章小结
第5章 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
致谢
参考文献
附录

【参考文献】

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本文编号：2845840