生物強化麥飯石處理礦山廢水中Fe2+、Mn2+試驗研究

郭旭穎，姜國亮，胡志勇，狄軍貞，董艷榮，里 瑩

(1.遼寧工程技術(shù)大學 理學院，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術(shù)大學 土木工程學院，遼寧 阜新 123000；3.遼寧工程技術(shù)大學 礦業(yè)學院，遼寧 阜新 123000；4.鞍山市鞍勤集團有限公司，遼寧 鞍山 114000)

0 引 言

麥飯石具有疏松多孔、資源豐富、吸附力強和調(diào)節(jié)pH等優(yōu)點，已有研究表明麥飯石可以作為吸附劑對AMD進行處理。文科等[12]研究表明麥飯石可以調(diào)節(jié)溶液pH使其趨于中性，且對重金屬離子吸附性能為：Pb2+>Cr3+>Cd2+；狄軍貞等[13]利用麥飯石+鐵屑處理AMD，廢水pH由5.36提升至8.0，對Fe2+去除率達99.9%，其余污染物去除率也均達60%以上。因此，可以考慮利用麥飯石調(diào)節(jié)AMD，為SRB提供適宜其生長的環(huán)境，提高對AMD的處理效果。

筆者基于麥飯石協(xié)同SRB方法制備生物麥飯石，通過SEM和XRD對其進行表征，并進行相關(guān)機理分析。通過單因素試驗對比分析了遼寧、山東和黑龍江3個不同產(chǎn)地麥飯石對SRB活性的影響，探究了不同地區(qū)生物麥飯石修復AMD的能力，以期為生物麥飯石有效應(yīng)用于AMD修復提供理論指導和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

表1 3種麥飯石化學成分分析Table 1 Three kinds of medical stone chemical composition analysis

1.2 不同產(chǎn)地麥飯石對SRB活性影響試驗

1.3 不同產(chǎn)地生物麥飯石處理AMD試驗

1.4 檢測方法及材料表征方法

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地麥飯石對SRB生長活性的影響

依1.2節(jié)方法，研究了不同產(chǎn)地麥飯石對SRB生長活性的影響，試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同產(chǎn)地麥飯石對SRB生長活性的影響Fig.1 Effect of medical stone from different producing areas on growth activity of SRB

上述試驗結(jié)果表明，3種不同產(chǎn)地的麥飯石均能促進SRB菌體的生長代謝，對SRB活性影響由大到小為：2號>1號>3號。

2.2 不同產(chǎn)地生物麥飯石處理AMD試驗

依1.3節(jié)方法，研究了不同產(chǎn)地生物麥飯石處理AMD的效果，試驗結(jié)果如圖2所示。

2.3 SEM分析

依1.4節(jié)中方法，研究了不同產(chǎn)地生物麥飯石處理AMD前后的掃描電鏡分析分析，試驗結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 生物麥飯石處理AMD前SEM圖Fig.3 SEM image before biological medical stone treatment of AMD

圖4 生物麥飯石處理AMD后SEM圖Fig.4 SEM image after biological medical stone treatment of AMD

2.4 XRD分析

依1.4節(jié)中方法，研究了3種不同產(chǎn)地生物麥飯石處理AMD前后的XRD分析，試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 生物麥飯石處理AMD前后XRD圖譜Fig.5 Biological medical stone treatment before and after AMD XRD figure

由圖5可知，1號麥飯石石英峰發(fā)生了改變，鈉長石峰減弱，高嶺土峰與綠泥石峰消失。2號麥飯石石英峰發(fā)生了改變，斜長石峰與高嶺土峰消失。3號麥飯石石英峰發(fā)生了改變，鉀長石峰、高嶺土峰和綠泥石峰減弱。3種麥飯石均出現(xiàn)新的FeS峰、MnS峰和Mn(OH)2峰，說明3種生物麥飯石中的礦物成分在處理AMD時均參與了反應(yīng)，同時SRB代謝形成S2-，形成金屬硫化物與Mn(OH)2附著在麥飯石表面。

3 結(jié) 論

3)SEM顯示麥飯石反應(yīng)前為片層狀結(jié)構(gòu)，表面有溝壑與孔隙，反應(yīng)后麥飯石表面上出現(xiàn)顆粒狀的重金屬沉淀以及橢圓狀的SRB菌體。XRD顯示麥飯石中的石英、斜長石、鉀長石、高嶺和綠泥石等組分參與了反應(yīng)，并出現(xiàn)了新的 FeS峰、MnS峰和Mn(OH)2峰。