嗜酸菌好氧-厌氧耦合溶解浸出副产物研究

覆盖型副产物原位控制是微生物湿法冶金技术的难点问题之一。论文通过搭建“中空纤维膜-好氧柱浸”组合反应器,研究氧化亚铁硫杆菌在“好氧-厌氧”耦合循环过程对浸出副产物的控制效果。实验结果发现,对于废旧印刷线路板,经过“好氧-厌氧”耦合过程原位去除浸出副产物后,二次好氧浸出铜浸出率由单次28.6%提高到了44.8%;对于黄铜矿尾矿,经过“好氧-厌氧”耦合过程原位去除浸出副产物后,铜浸出率由16.7%提高到了19.0%。浸出过程中,厌氧阶段能将浸出副产物原位溶解,并将副产物中Fe(Ⅲ)还原为溶解态Fe²⁺。研究结果表明,通过将好氧浸出与厌氧还原溶解过程耦合,氧化亚铁硫杆菌能原位去除浸出副产物,实现浸出过程中铁离子的封闭循环,并在一定程度上提高废旧印刷线路板浸出效率,可为微生物湿法冶金工程提供技术参考与借鉴。     

氮源对氧化亚铁硫杆菌浸提废旧印刷线路板覆层铜的影响研究

采用摇瓶实验,在170rpm、30℃下,以氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)SW-02为浸提菌株,研究氮源对氧化亚铁硫杆菌浸提废旧印刷线路板覆层铜的影响。分析发现,以(NH4)2SO4作为氮源含量为1g/L时,浸提84h后铜浓度达到2.73g/L,铜的浸出效率较好。而采用(NH4)2HPO4作为氮源替代(NH4)2SO4,(NH4)2HPO4加入量在1g/L时效果较好,浸提84h后铜浓度达到3.52g/L。当(NH4)2HPO4在2g/L及以上时,会抑制细菌生长,导致浸出效率降低。实验结果表明,以(NH4)2HPO4作为氧化亚铁硫杆菌生长所需氮源,其浸出废旧印刷线路板覆层铜的效果优于(NH4)2SO4,最佳含量为1g/L。     

中空纤维膜传质H2对氧化亚铁硫杆菌还原溶解黄钾铁矾类矿物的影响

为强化氧化亚铁硫杆菌厌氧还原溶解黄钾铁矾类矿物过程中的H₂传质,以2种典型中空纤维膜(无泡出气与微气泡出气)搭建中空纤维膜反应器,研究中空纤维膜传质H₂对氧化亚铁硫杆菌厌氧还原溶解黄钾铁矾类矿物的影响。结果表明,采用无泡出气中空纤维膜,黄钾铁矾类矿物最大还原溶解速率为5.82 mmol·(L·d)⁻¹,16 d后黄钾铁矾类矿物还原溶解量达到86.6%;而采用微气泡中空纤维膜,黄钾铁矾类矿物最大还原溶解速率为3.18 mmol·(L·d)⁻¹,16 d后黄钾铁矾类矿物还原溶解量仅达到53.9%。进一步地,无泡出气中空纤维膜相比微气泡出气中空纤维膜,在显著降低H₂消耗的同时,能够让氧化亚铁硫杆菌更易获取H₂,进而分泌更多胞外有机物,提高浸出效率。本研究结果可为无泡出气中空纤维膜在氧化亚铁硫杆菌还原溶解黄钾铁矾类矿物的应用提供参考。     

基于生物湿法冶金的废旧印刷线路板金属资源化研究进展

随着科技的快速发展,电子产品数量的急剧增加及其使用周期的不断缩短,全球面临着前所未有的电子废物产生浪潮。一种数量巨大的典型电子废弃物-废旧印刷线路板如何实现绿色、低能耗的处理已成为当前电子废弃物处理中关键问题之一。利用微生物湿法冶金技术将废旧印刷线路板中金属浸出,制备高纯金属,已成为21世纪电子废物处理的前沿技术,同时电子废物的微生物湿法冶金机制探讨已成为近年来的研究热点。本文重点分析微生物湿法冶金处理废旧印刷线路板浸提过程中的微生物种类、影响浸提因素、微生物的浸出机制以及今后需要继续研究的问题。     

不同生物质组分对铁碳微电解材料制备及As(Ⅲ)去除效率的影响

以湿地植物芦苇、还原铁粉和膨润土为原材料,通过“均质化—碳化—焙烧”工艺,制备用于去除水体中As(Ⅲ)的植物基铁碳微电解材料,对其采用傅里叶红外光谱(FIR)、元素分析、X射线衍射分析及热重差热综合热分析(TGA)等方法进行系统表征,结合响应面优化研究对比得到不同植物基生物质前驱体(芦苇秆和芦苇叶)的不同组分(半纤维素、纤维素和木质素)对植物基铁碳微电解材料性能的影响。通过响应面模型获得的优化制备条件为：芦苇秆植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.06、碳化温度507.87 ℃、焙烧温度751.92 ℃,芦苇叶植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.01、碳化温度498.66 ℃、焙烧温度701.09 ℃,在此条件下5 g制备得到的材料对100 mL 10 mg·L⁻¹ NaAsO₂去除率分别为98.12%和97.22%。结果表明：在植物基生物质前驱体的不同组分中,纤维素和半纤维素含量越高,较低的碳化和焙烧温度能降低材料中灰分含量,提高有效碳元素质量分数,增加微原电池数量;木质素含量越高,高焙烧温度下,氧化及电子传递能力越强,有利于As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ),从而提高As(Ⅲ)的去除效率。     

氧化亚铁硫杆菌浸提废旧线路板铜的浸出率与时间的关系

探讨氧化亚铁硫杆菌SW-02(Thiobacillus ferrooxidans SW-02)浸提废旧印刷线路板Cu的适宜浸出时间,对Cu的浸出率与时间的关系进行了研究。通过摇瓶培养的方式,在30℃,摇床转速为170 r/min条件下进行浸出实验,按不同时间间隔取样测定溶液Cu2+浓度,pH值与氧化还原电位。分析发现,线路板加入量在30 g/L及以上时,浸出40 h后浸出反应停止,而线路板加入量在15 g/L时,浸出40 h后Cu的浸出率达到70%,继续浸出,浸出率不再显著增加。研究结果表明,铜的适宜浸出时间为40 h。