一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法。包括如下步骤：步骤(1)利用微生物硫还原法对污水中的硫元素进行还原处理，获得含有S2‑的第一水体；利用铁内解法及微生物铁还原法对污水中的铁元素进行还原处理，获得含有Fe2+的第二水体；步骤(2)将第一水体和第二水体混合，使第一水体中的S2‑和第二水体中Fe2+反应生成FeS；步骤(3)对步骤二中的FeS进行收集，同时对步骤(2)中混合后的水体进行复氧处理。本发明专利技术利用黑臭水体生物还原制备FeS，方法简便高效、周期短、成本低。该方法不仅能够降低水体中有机污染物的含量，而且生成的FeS具有良好的环境协调性和相容性，可以直接用于环境净化和环境修复。

A method and system for biosynthesis of FeS from black and odorous water bodies

The invention discloses a preparation method for biosynthesis of FeS from black and odorous water bodies. The process includes the following steps: (1) using microbial sulfur reduction method to obtain the first water body containing S2; using iron internal hydrolysis method and microbial iron reduction method to reduce iron in sewage to obtain the second water body containing Fe2 +; and (2) using the first water body and the second water body; Mixing causes the reaction of S2_in the first water body and Fe2+ in the second water body to produce FeS; step (3) collects the FeS in step 2, and at the same time reoxidizes the mixed water body in step (2). The invention makes use of the biological reduction of black odor water to prepare FeS, and the method is simple and efficient, the cycle is short and the cost is low. The method can not only reduce the content of organic pollutants in water, but also produce FeS with good environmental compatibility and coordination, which can be directly used for environmental purification and environmental restoration.

【技术实现步骤摘要】
一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法及系统
本专利技术涉及水处理
尤其涉及一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法。
技术介绍
河道等多种水体中高浓度的有机物，高水平的硫酸根浓度和丰富的微生物群落为黑臭的发生营造了良好的条件，控制水体中硫酸根浓度水平和有机物含量是治理水体黑臭的关键。FeS同时含有Fe(II)和S(-II)这两种还原成分，它们都是自然界中重要的天然还原剂。研究表明，FeS具有还原转化卤代有机污染物的潜在活性，能对卤代污染物在地表土壤/沉积物环境中的非生物转化过程产生重要影响。FeS与其他固体还原性材料(零价态铁)相比，在拥有还原多种污染物能力的同时，还有其独特的优越性，如它在进人含水层后在各类地质条件下的渗透性不易产生较大损失，在铁还原或硫酸盐还原环境中能够通过生物地球化学作用不断补充更新等。这些特点使FeS拥有成为修复污染地下水功能材料的潜力。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种能够降低水体中有机污染物的含量的源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法。为达到上述目的，本专利技术一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)利用微生物硫还原法对污水中的硫元素进行还原处理，获得含有S2-的第一水体；利用铁内解法及微生物铁还原法对污水中的铁元素进行还原处理，获得含有Fe2+的第二水体；步骤(2)将第一水体和第二水体混合，使第一水体中的S2-和第二水体中Fe2+反应生成FeS；步骤(3)对步骤二中的FeS进行收集，同时对步骤(2)中混合后的水体进行复氧处理。进一步地，所述步骤(3)中收集FeS的方法为，将步骤(2)中的混合后的水体导入连续脱水离心装置中并向连续脱水离心装置中充入氮气，收集FeS固体。进一步地，所述方法还包括对收集到的FeS固体在氮气保护下进行干燥处理。进一步地，所述步骤(1)中还包括对第一水体进行复氧处理。进一步地，所述步骤(2)中还包括对第二水体进行复氧处理。本专利技术利用黑臭水体生物还原制备FeS，方法简便高效、周期短、成本低。该方法不仅能够降低水体中有机污染物的含量，而且生成的FeS具有良好的环境协调性和相容性，可以直接用于环境净化和环境修复。使用本方法进行水体处理，黑臭河道及高COD水体处理后，COD得到了有效地去除，从根本上控制了水体中的硫酸根、铁离子浓度及有机物含量，抑制了水体黑臭的发生。为达上述目的本专利技术提供一种能够降低水体中有机污染物的含量的源于黑臭水体生物合成FeS的制备系统，包括Fe还原反应装置、硫还原反应装置、FeS合成装置、连续脱水离心装置、氮气循环干燥装置和水体复氧装置；所述Fe还原反应装置的出水口和硫还原反应装置的出水口均与FeS合成装置的进水口连通；FeS合成装置的出水口与连续脱水离心装置的进水口连通，连连续脱水离心装置的出渣口与氮气循环干燥装置的进口连通，连续脱水离心装置的出水口与水体复氧装置的进水口连通。本专利技术源于黑臭水体生物合成FeS的制备系统结构简单，制备FeS效率高，且成品FeS是具有环境协调性和相容性，可以直接使用的环境净化和修复功能材料。附图说明图1为本专利技术一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法的流程图；图2为依据本专利技术的制备方法制得的FeS的扫描电子显微镜图；图3、图4和图5为依据本专利技术的制备方法制得的FeS的X射线光电子能谱分析图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的描述。实施例1本实施例中提供一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，包括如下步骤：为达到上述目的，本专利技术一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，包括如下步骤：步骤(1)利用微生物硫还原法对污水中的硫元素进行还原处理，获得含有S2-的第一水体；利用铁内解法及微生物铁还原法对污水中的铁元素进行还原处理，获得含有Fe2+的第二水体；步骤(2)将第一水体和第二水体混合，使第一水体中的S2-和第二水体中Fe2+反应生成FeS；步骤(3)对步骤二中的FeS进行收集，同时对步骤(2)中混合后的水体进行复氧处理。具体的，本实施例中，步骤(3)中收集FeS的方法为，将步骤(2)中的混合后的水体导入连续脱水离心装置中并向连续脱水离心装置中充入氮气，收集FeS固体。本实施例中，还包括对收集到的FeS固体在氮气保护下进行干燥处理。较佳的，所述步骤(1)中还包括对第一水体进行复氧处理。较佳的，所述步骤(2)中还包括对第二水体进行复氧处理。本专利技术利用黑臭水体生物还原制备FeS，方法简便高效、周期短、成本低。该方法不仅能够降低水体中有机污染物的含量，而且生成的FeS具有良好的环境协调性和相容性，可以直接用于环境净化和环境修复。使用本方法进行水体处理，黑臭河道及高COD水体处理后，COD得到了有效地去除，从根本上控制了水体中的硫酸根、铁离子浓度及有机物含量，抑制了水体黑臭的发生。实施例2如图1所示，本实施例提供一种能够降低水体中有机污染物的含量的源于黑臭水体生物合成FeS的制备系统，包括Fe还原反应装置1、硫还原反应装置2、FeS合成装置3、连续脱水离心装置4、氮气循环干燥装置6和水体复氧装置5；所述Fe还原反应装置的出水口和硫还原反应装置的出水口均与FeS合成装置的进水口连通；FeS合成装置的出水口与连续脱水离心装置的进水口连通，连连续脱水离心装置的出渣口与氮气循环干燥装置的进口连通，连续脱水离心装置的出水口与水体复氧装置的进水口连通。本实施例中，装置1用于生成Fe2+，装置2用生成S2-，装置1和装置2分别单独运行，互不影响，但又可以协同工作，由于生物作用都能够降低水体COD，从根本上抑制水体黑臭现象的发生。将装置1与装置2的出水管联接与FeS合成装置3连通，继而生成FeS，随后，将生成的FeS送入连续脱水卧式离心装置4，在装置4内置螺旋推送器的作用下不断地对FeS进行脱水分离。此外，在装置4内运行前，装置4内通入氮气完全置换密闭腔内空气，防止FeS氧化、自燃等现象发生。分离后出水经过水体复氧装置5进行复氧后排出。最终，经脱水的FeS进入氮气循环干燥装置6，在无氧条件下，进行成品FeS的干燥回收。本专利技术所述的源于黑臭水体生物合成FeS，经SEM-EDS(图2)分析发现，生物合成的FeS粒径大致在微米级别，粒径在1-10μm之间，无序聚集的颗粒，基本未见形状规则的晶体，并且矿物表面凹凸明显，由此初步判断生物合成的FeS是无定形态。生物合成的FeS，由于成矿过程中有微生物的参与，其FeS的表征特性与纯化学合成的FeS有一定的区别。最明显的区别是FeS的具体组成。表1显示生物合成的FeS中Fe、S元素的原子比例为0.95，表明生物合成的FeS并不是单一某种硫铁化合物，而是各种不同化学计量的硫铁化合物的混合物。通过XPS(图3、图4、图5)进一步验证，S2p层电子在X射线激发下由于自旋-轨道耦合作用产生能级分裂，从而在XPS谱图中以2p3/2和2p1/2双峰形式出现。结合能S(2p)峰的结合能167.2±0.4和168.4±0.1eV分别对应的是Sn2-、SO32-和SO42-(表面结合)。Fe具有Fe2p电子的典型马鞍形特征峰。Fe2p3/2峰结合能709.88、710.78eV对应与S结合的二价铁(FeⅡ-S,26.73％)。Fe2p3/2峰结合能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)利用微生物硫还原法对污水中的硫元素进行还原处理，获得含有S2‑的第一水体；利用铁内解法及微生物铁还原法对污水中的铁元素进行还原处理，获得含有Fe2+的第二水体；步骤(2)将第一水体和第二水体混合，使第一水体中的S2‑和第二水体中Fe2+反应生成FeS；步骤(3)对步骤二中的FeS进行收集，同时对步骤(2)中混合后的水体进行复氧处理。

【技术特征摘要】
1.一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)利用微生物硫还原法对污水中的硫元素进行还原处理，获得含有S2-的第一水体；利用铁内解法及微生物铁还原法对污水中的铁元素进行还原处理，获得含有Fe2+的第二水体；步骤(2)将第一水体和第二水体混合，使第一水体中的S2-和第二水体中Fe2+反应生成FeS；步骤(3)对步骤二中的FeS进行收集，同时对步骤(2)中混合后的水体进行复氧处理。2.根据权利要求1所述的一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中收集FeS的方法为，将步骤(2)中的混合后的水体导入连续脱水离心装置中并向连续脱水离心装置中充入氮气，收集FeS固体。3.根据权利要求1所述的一种源于黑臭水体生物合成FeS的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲鑫，程寒飞，何宇虹，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，中冶华天南京工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34