一种铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法技术

本说明书实施例提供了一种用于固定地下水中六价铬的材料，以及，一种铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法。其中，所述材料至少包括微生物和铁矿石，所述铁矿石至少用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体。所述方法包括：至少将微生物以及用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体的铁矿石投放到含有离子态的六价铬的地下水中，以使所述微生物将所述六价铬还原成的可沉淀的三价铬。

A method of microbial immobilization of hexavalent chromium supported by iron ore

【技术实现步骤摘要】
一种铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法
本说明书一个或多个实施例涉及地下水处理
，尤其涉及用于固定地下水中六价铬的材料，以及铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法。
技术介绍
现有六价铬的去除方式，有物理法、化学法和生物法，传统的物理法和化学法包括热处理，直接还原，电解活性炭吸附等，但这些方法成本高、容易产生二次污染。生物法包括微生物还原，其相对于传统的物理法和化学法而言经济高效、应用方便。但是，微生物还原有赖于电子供体如有机物葡萄糖乙酸，气态电子供体如氢气等，其中有机物结合微生物的利用率比较低，需要定时补充，产生过多生物量容易堵塞含水层，气态电子供体操作起来比较繁琐，去除率也较低。因此，需要一种基于微生物还原的改进方案，可以优化对地下水中的六价铬的处理效果。
技术实现思路
本说明书一个或多个实施例描述了一种用于固定地下水中六价铬的材料，以及铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法，用于消除上述现有技术的多个缺陷中的至少一个。根据第一方面，提供了一种用于固定地下水中六价铬的材料，所述材料至少包括微生物和铁矿石，所述铁矿石至少用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体。在一种可能的实现方式中，所述铁矿石还用于直接与所述六价铬发生化学反应以去除所述六价铬。在一种可能的实现方式中，所述铁矿石包括以下中的一种或多种：黄铁矿、马基诺矿、方铁矿和磁铁矿。在一种可能的实现方式中，所述材料中还包括支持所述微生物生长繁殖的碳源。在一种可能的实现方式中，所述碳源包括无机碳源，所述无机碳源包括碳酸氢钠或贝壳。在一种可能的实现方式中，所述微生物包括兼性菌和/或厌氧细菌。根据第二方面，提供了一种铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法，所述方法包括：至少将微生物以及用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体的铁矿石投放到含有离子态的六价铬的地下水中，以使所述微生物将所述六价铬还原成的可沉淀的三价铬。在一种可能的实现方式中，所述至少将微生物以及用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体的铁矿石投放到含有离子态的六价铬的地下水中，包括：将所述微生物、所述铁矿石和支持所述微生物生长繁殖的碳源投放到含有离子态的六价铬的地下水中。在一种可能的实现方式中，所述至少将微生物以及用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体的铁矿石投放到含有离子态的六价铬的地下水中，包括：将包含所述微生物的厌氧污泥以及所述铁矿石投放到含有离子态的五价钒的地下水中。在一种可能的实现方式中，所述含有离子态的六价铬的地下水中六价铬的初始浓度为10mg/L～50mg/L，所述离子态的六价铬中包括Cr6+和/或Cr2O72-。本说明书实施例提供的方案可以显著提高对地下水中六价铬的去除效率，同时，还原产物和氧化产物可以在地下水中自然沉淀，从而有效防止地下水的二次污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1示出根据一个实施例的预实验的实验装置；图2示出根据一个实施例的位柱实验装置和穿透曲线实验装置。具体实施方式应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围；在本专利技术说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。如前所述，微生物还原有赖于电子供体，但是目前有机电子供体和气态电子供体的使用存在去除效率低、操作繁琐、容易造成二次污染等问题。因此，专利技术人创造性地提出使用天然铁矿石作为微生物的电子供体，用于去除地下水中的六价铬(包括Cr6+、Cr2O72-等)，同时，专利技术人通过实验发现，使用天然铁矿石支持微生物固定六价铬，操作简便、去除效率高，同时可以避免二次污染。下面以具体实施例对本专利技术实施例的技术方案进行更具体地说明。实施例1、预实验证明天然铁矿石加微生物的组合去除效率高预实验设计思路：通过相关文献中记载的数据可知，有机物加微生物的组合对六价铬的去除率为0.1±0.02mg/L·h，气态电子供体加微生物的组合对六价铬的去除率在0.03mg/L·h左右。基于此，在预实验中选取多种铁矿石，分别与微生物进行组合，以确定出对应的多个去除率，再与上述文献中记载的去除率进行对比分析。在一个具体的实施例中，预实验中可以选取以下铁矿石中的一种或多种：黄铁矿(FeS2)、马基诺矿(FeS)、方铁矿(FeO)和磁铁矿(Fe3O4)。在一个具体的实施例中，上述微生物(以下统称为厌氧聚生生物)可以包括厌氧生物，如专性厌氧生物、兼性厌氧生物或耐氧厌氧生物。在一个例子中，可以包括厌氧细菌和兼性菌。进一步地，厌氧生物属于自养型，因而在微生物和铁矿石的组合中，还可以添加碳源，以支持微生物的生长繁殖。在一个例子中，可以使用碳酸氢钠(NaHCO3)或贝壳作为碳源。在另一个具体的实施例中，还可以选取包括厌氧聚生生物的厌氧污泥作为实验材料直接使用。根据一个具体的例子，可参见图1(其中为方便拍摄已将瓶外的锡箔纸撕除)，在预实验中，准备4个250ml玻璃瓶(如血清瓶)用锡箔纸覆盖，每个玻璃瓶中分别加入5g黄铁矿，5g马基诺矿，5g方铁矿，5g磁铁矿，以及均加入50ml厌氧聚生生物和10mg碳酸氢钠。下表1中示出4个玻璃瓶中包括的用于去除六价铬的物质。表1在以上四个玻璃瓶中分别加入200ml的包括六价铬的模拟地下水，更具体地，模拟地下水中可以包括重铬酸钾、六水合氯化镁、氯化钠、氯化钙和碳酸二氢钾等，以实现对地下水的真实模拟，之后定时检测瓶中六价铬浓度。根据表1中预实验得到的实验数据表明，天然铁矿石和微生物的组合，相比于前述的有机物加微生物和气态电子供体加微生物，去除效率显著提高。此外，还表明马基诺矿相比于其他天然含铁矿石效果更好。接着，还可以再准备的3个250ml的玻璃瓶，分别加入5g马基诺矿，50ml厌氧聚生生物以及50ml灭菌厌氧聚生生物，作为对照，以进一步验证矿石结合微生物对六价铬去除的高效性。实验数据表明，这三个对照组的去除率较低，且在短时间内逐渐降低至几乎不去除。实施例2、柱实验进一步证明铁矿石对于微生物固定地下水中六价铬的优良效果柱实验的设计思路：将六价铬浓度、水力停留时间和其他污染物作为实验变量，以判定这些实验变量对微生物混养去除五价钒能力的影响程度。在一个具体的实施例中，上述五价钒浓度可以选取10mg/L～50mg/L。在一个具体的实施例中，上述水力停留时间可以选取12h～24h。在一个具体的实施例中，上述其他污染物可以选取硝酸盐等。根据一个具体的例子，准备一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于固定地下水中六价铬的材料，其特征在于，所述材料至少包括微生物和铁矿石，所述铁矿石至少用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体。

【技术特征摘要】
1.一种用于固定地下水中六价铬的材料，其特征在于，所述材料至少包括微生物和铁矿石，所述铁矿石至少用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述铁矿石还用于直接与所述六价铬发生化学反应以去除所述六价铬。3.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述铁矿石包括以下中的一种或多种：黄铁矿、马基诺矿、方铁矿和磁铁矿。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料中还包括支持所述微生物生长繁殖的碳源。5.根据权利要求4所述的材料，其特征在于，所述碳源包括无机碳源，所述无机碳源包括碳酸氢钠或贝壳。6.根据权利要求1所述的材料，其中，所述微生物包括兼性菌和/或厌氧细菌。7.一种铁矿石支持的微生物固定六价铬的方法，其特征在于，所述方法包括：至少将微生物以及用于作为所述微生物还原六价铬时的无机电子供体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝刚，路建平，何超，李柳柳，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11