生物硫铁复合材料对水中U(Ⅵ)的去除性能及作用机理

目前,生物材料处理含铀废水已成为研究热点,为此,对硫酸盐还原菌(SRB)产生的生物材料的性能进行研究。通过接种硫酸盐还原菌制备了生物硫铁复合材料,探讨了p H值、U(VI)初始质量浓度和温度对生物硫铁去除U(VI)的影响,对比了硫铁、活性生物硫铁和硫酸盐还原菌(SRB)对U(VI)的去除效果。采用环境扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高分辨率透射电镜(TEM)-X射线能谱(EDS)分析了生物硫铁结构特性及其对U(VI)的去除机理。结果表明,当初始p H值为7.5、温度为35℃,U(VI)初始质量浓度为7.2 mg/L、生物硫铁投加量为0.1 g时对U(VI)的去除效果最好,12 h完成反应,去除率达99.5%。活性生物硫铁除U(VI)效果优于硫铁和SRB,表明活性生物硫铁中硫铁化合物和SRB同时对U(VI)产生吸附与还原作用,具有速度快、效率高等优点。生物硫铁中的硫铁化合物为无定形态和不规则角柱体,角柱体厚度为20~150 nm,长度为200 nm~1μm。TEM-EDS分析表明,生物硫铁除U(VI)机理有胞外吸附与胞内积累,铀占总元素的质量分数为9.70%,特征峰明显,生物硫铁具有良好的U(VI)去除能力。FTIR分析表明,与U(VI)作用的基团主要有羟基、羧基、磷酸基和C=O、C—N、P—O。