[發明專利]一種生物法合成黃鉀鐵礬處理酸洗廢水的方法

在審

• 申請號: 201410766052.X
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104445827A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 孫秀云;李立松;王連軍;褚禛;李健生;沈錦優;劉曉東;韓衛清;孫曉蕾;李橋
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅;朱顯國

技術領域

本發明涉及一種酸洗廢水的處理方法，具體涉及一種生物法合成黃鉀鐵礬處理酸洗廢水的方法。

背景技術

在鋼鐵行業的生產加工過程中，不可避免地要經過退火、正火、淬火、焊接等加工過程，表面時常會產生黑色的氧化皮。氧化皮不僅影響鋼材的外觀質量，也會對產品的后續加工產生不利影響，故在后續加工前必須采用酸洗、拋光等表面處理發放將其出去。酸洗工藝主要是用鹽酸或硫酸、氫氟酸和硝酸等混酸對產品進行清洗。但是酸洗過程中會產生大量的酸洗廢水。

酸洗廢水中含有大量的Fe²⁺和Fe³⁺，同時含有大量的重金屬離子，特別是Cr³⁺、Ni²⁺含量最高，對人體危害巨大。我國現階段酸洗廢水的處理基本上是使用最簡單的沉淀法，盡管操作簡單，但廢水中大量的鐵離子得不到回收利用，浪費了大量的有用資源。目前處理酸洗廢水的方法有：

中國專利1(CN?201010613021.2)公開了一種鋼鐵工業酸洗廢水和金屬離子的處理方法，該方法采用投加石灰中和沉淀去除重金屬離子，并用膜分離器進行固液分離。

中國專利2(CN?201210491599.4)公開了一種工業酸洗廢水的處理方法，該方法采用酸洗廢水合成水滑石，去除廢水中的重金屬離子。

上述酸洗廢水的處理方法存在以下缺陷：

(1)所述方法需要投加大量的石灰和堿液等藥劑，同時生成大量的沉淀。沉淀稱為酸洗污泥，還有大量的重金屬離子，屬于危險廢物(HW17)，造成二次污染，如專利1。

(2)所述方法需要投加適量的三價或二價金屬離子來調節離子的比例，增加成本，資源浪費，如專利2。

發明內容

本發明的目的在于針對酸洗廢水中的重金屬離子(Cr³⁺、Ni²⁺)，采用嗜酸性硫桿菌A.ferrivoran利用酸洗廢水中的Fe²⁺為能源生物法合成黃鉀鐵礬，同時去除其中的重金屬離子，提供一種生物法合成黃鉀鐵礬處理酸洗廢水的方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種生物法合成黃鉀鐵礬處理酸洗廢水的方法，包括如下步驟：

(1)分離純化A.ferrivorans：從污水處理廠取二沉池污泥，分離純化后得到純培養的A.ferrivorans；

(2)酸洗廢水預處理：將酸洗廢水過濾后滅菌備用；

(3)黃鉀鐵礬的合成以及重金屬的去除：以滅菌后的酸洗廢水為溶液配制9K培養基，投加純培養的A.ferrivorans菌液，加酸調節初始pH，加亞鐵離子鹽調節初始Fe²⁺濃度，搖床反應，反應結束后，生成黃鉀鐵礬沉淀，同時去除酸洗廢水中的重金屬離子。

所述步驟(1)中分離純化是指配制9K培養基并加入FeSO₄·7H₂O，將污泥進行三到四次的傳代培養，采用雙層平板法涂布，純化得到純培養的A.ferrivorans菌液。

所述步驟(2)中的酸洗廢水用0.22μm濾膜過濾滅菌。

所述步驟(3)中的初始pH控制在1.5～3.5，投加初始Fe²⁺的濃度控制在0.5～10g/L，亞鐵離子鹽采用FeSO₄·7H₂O，反應過程溫度控制在15～35℃，搖床轉速在180r/min，反應時間為8～10天。

原理說明：

嗜酸性硫桿菌A.ferrivorans在生長的過程中，溶液中Fe²⁺不斷被氧化為Fe³⁺，而Fe³⁺易水解，發生一系列的水解反應，形成多種多核羥基絡離子，這些多核羥基絡離子以溶液中的菌體作為成核點聚集生長，最終形成黃鉀鐵礬類沉淀。

黃鉀鐵礬[KFe₃(SO₄)₂(OH)₆]是性能優異、稀有昂貴的赭黃色無機顏料，生物法合成黃鉀鐵礬無需高溫高壓、時間短，且由于微生物胞外聚合物的作用，比化學方法合成的具有更好的均一性和更加完美的晶型，因此在材料應用方面有更高的潛力。同時由于新生的黃鉀鐵礬具有比表面積大的特點，能強烈吸附溶液中某些共存離子，從而起到去除溶液中某些雜質或富集某些有價金屬的作用。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)操作簡單，菌生存能力適應性強，運行過程無需特殊控制。