一种利用硫酸盐还原菌群分解磷石膏生成硫化钙的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用硫酸盐还原菌群分解磷石膏生成硫化钙的方法。首先从待处理的磷石膏中分离、富集、驯化出硫酸盐还原菌群，然后将其加入到无硫酸盐培养基和磷石膏的混合物中进行分解培养，最终得到硫化钙产品。本发明专利技术方法工艺简单、培养条件要求低且环境友好，无需高温还原因而能耗低，分解磷石膏的硫化钙生成率高达40

【技术实现步骤摘要】
一种利用硫酸盐还原菌群分解磷石膏生成硫化钙的方法


[0001]本专利技术涉及矿山治理及固体废料资源再利用
，具体涉及一种利用硫酸盐还原菌群分解磷石膏生成硫化钙的方法。

技术介绍

[0002]磷石膏是磷酸工业产生的一种副产物，主要成分为CaSO4·
2H2O。据统计每生产1吨磷酸就会产生约5吨磷石膏，全球磷石膏年产量高达 2亿吨。磷石膏可用于制作石膏板、沥青混合填料、水泥缓凝剂等建筑材料，也可与矿粉、煤灰等混合处理后制成复合肥料。磷石膏中未分解完全的磷矿、氟化物、磷酸、有机质、铁铝化合物等杂质导致其处理难度较大，因此磷石膏的总体利用率不高，建库堆存成为了磷石膏的主要处理方式。大量磷石膏固废长期堆积不仅占用了有限的土地，而且还会导致土壤、河流受到污染，由此带来一系列生态环境问题。面对这些问题，开展磷石膏资源化再利用是当前的重点研究方向。
[0003]硫化钙是一种化工中间产品，可作为生产硫脲、硫化氢、硫磺、硫酸等化工产品的原料。将磷石膏“变废为宝”生成硫化钙并重新利用，无论是对于提高磷石膏的经济价值还是对于保护磷石膏堆场周围环境都具有重要的意义。
[0004]目前利用磷石膏生产硫化钙主要采用物理方法实现。中国专利技术专利 CN101428767B公开了一种磷石膏的分解方法，该方法将石膏和煤按照 1:2
‑
4的摩尔比混匀粉磨后，在800
‑
1100℃下高温焙烧，最终得到硫化钙产品。中国专利技术专利CN100460317C公开了一种磷石膏的分解方法，该方法按照磷石膏中硫酸钙含量与煤中的碳含量＝1:2
‑
3的摩尔比进行配料，混匀粉磨至100
‑
120目后在800
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1400℃下加入到还原气氛中熔烧 1.5
‑
2.5小时，烧结物即为硫化钙产品。中国专利技术专利CN114229877A也公开了一种磷石膏的分解方法，该方法将磷石膏置于金属离子溶液中进行预处理，然后将干燥后的磷石膏置入管式炉中，在氮气氛围下通入 CO，于500
‑
900℃下将磷石膏还原为CaS。
[0005]分析可知，上述方法均需在高温条件下进行，不仅能耗较大而且还需要加入煤粉和还原性气体，大幅增加了磷石膏的处理成本。在此基础上，本专利技术提供的以硫酸盐还原菌为基础的生物方法具有工艺简单、成本低、环境友好等优点，不仅在磷石膏的治理方面拥有巨大的应用潜力，而且也为磷石膏堆存问题带来了新的解决思路和方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种利用硫酸盐还原菌群分解磷石膏生成硫化钙的方法，具体包括以下步骤：将无硫酸盐培养基、磷石膏混合均匀，再加入硫酸盐还原菌进行分解培养，分离得到硫化钙。
[0007]进一步的，硫酸盐还原菌以菌液的形式加入，硫酸盐还原菌菌液的浓度为1
×
106‑1×
108个/mL。
[0008]更进一步的，无硫酸盐培养基与硫酸盐还原菌菌液的体积比为 1:0.2
‑
0.5，每L无硫酸盐培养基中需加入10
‑
20g磷石膏。
[0009]进一步的，分解培养前调节混合物的pH至7.0
‑
8.0，再通入纯度为 99.99％的氮气除氧10
‑
15分钟，然后在28
‑
32℃、100
‑
120转/min条件下恒温振荡培养5
‑
7天。
[0010]进一步的，所述磷石膏以粉末的形式加入，磷石膏粉的粒径为 50
‑
100目。
[0011]进一步的，硫酸盐还原菌是从待处理的磷石膏中分离、富集、驯化而来。
[0012]更进一步的，从磷石膏中分离硫酸盐还原菌的过程如下：将磷石膏与无菌水按照1：1的重量比混合均匀，充分静置后取上清液与专用培养基按照0.2
‑
0.5:1的体积比混合，调节体系的pH＝7.0
‑
8.0，通入纯度为 99.99％的氮气除氧10
‑
15分钟，在28
‑
32℃下静置培养5
‑
7天，得到硫酸盐还原菌群培养液。
[0013]更进一步的，硫酸盐还原菌的富集过程如下：将专用培养基与硫酸盐还原菌群培养液按照1:0.2
‑
0.5的体积比混合，调节体系的pH＝7.0
‑
8.0，通入纯度为99.99％的氮气除氧10
‑
15分钟，在28
‑
32℃下静置培养5
‑
7 天，得到硫酸盐还原菌群富集培养液；按照同样的方法将硫酸盐还原菌群富集培养液重复培养1
‑
3次，得到目标硫酸盐还原菌群富集培养液。
[0014]更进一步的，硫酸盐还原菌群富集培养液的驯化过程如下：(a)将无硫酸盐培养基与目标硫酸盐还原菌群富集培养液按照1:0.2
‑
0.5的体积比混合，再加入磷石膏并调节体系的pH＝7.0
‑
8.0，通入纯度为99.99％的氮气除氧10
‑
15分钟，在28
‑
32℃、100
‑
120转/分钟下恒温振荡培养 5
‑
7天，得到硫酸盐还原菌群驯化培养液；(b)按照步骤(a)中的方法，将硫酸盐还原菌群驯化培养液重复培养1
‑
3次，得到所需硫酸盐还原菌群驯化培养液；驯化培养期间逐渐提高磷石膏的用量。
[0015]更进一步的，第一次驯化培养时，每L无硫酸盐培养基中加入10
‑
15g 磷石膏；最后一次驯化培养时，每L无硫酸盐培养基中加入15
‑
20g磷石膏。
[0016]进一步，最后一次驯化培养时加入的磷石膏用量与分解培养时加入的磷石膏用量相同。
[0017]进一步，分解完成后取出瓶内产物干燥后称重，记为m g。将其置于250mL锥形瓶中，加入50mL碘溶液(I2＝0.1mol/L)，在100转/分钟的摇床中振荡30min，之后过滤掉瓶内溶液并在室温下干燥瓶内剩余固体，记为m
1 g。用热的氢氧化钾溶液(100g/L)洗涤3次，将洗后剩余的物质干燥后称重，记为m
2 g。前后的质量差就是生成的硫单质的质量，通过硫单质的质量可以确定硫化钙含量。硫化钙生成含量由以下公式计算得到：
[0018]ωCaS＝(m1
‑
m2)
×
72.14/m
×
32.06
[0019]进一步的，所述无硫酸盐培养基的组成为：0.1g/L CaCl2·
2H2O，1g/L (NH4)2Cl，0.5g/L K2HPO4，3.5g/L乳酸钠，1g/L酵母浸粉，5μg/L L
‑
半胱氨酸盐酸盐，10
‑
20g/L的磷石膏，溶剂为无菌水。
[0020]进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用硫酸盐还原菌群分解磷石膏生成硫化钙的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将无硫酸盐培养基、磷石膏混合均匀，再加入硫酸盐还原菌进行分解培养，分离得到硫化钙。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硫酸盐还原菌以菌液的形式加入，菌液的浓度为1
×
106‑1×
108个/mL。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：无硫酸盐培养基与硫酸盐还原菌菌液的体积比为1:0.2
‑
0.5，每L无硫酸盐培养基中需加入10
‑
20g磷石膏。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：分解培养前调节混合物的pH至7.0
‑
8.0，再通入氮气除氧，然后在28
‑
32℃、100
‑
120转/min下恒温振荡培养5
‑
7天。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷石膏以粉末的形式加入，磷石膏粉的粒径为50
‑
100目。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：硫酸盐还原菌是从待处理的磷石膏中分离、富集、驯化而来。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：从磷石膏中分离硫酸盐还原菌的过程如下：将磷石膏与无菌水按照1：1的重量比混合均匀，充分静置后取上清液与专用培养基按照0.2
‑
0.5:1的体积比混合，调节体系的pH＝7.0
‑
8.0，通入氮气除氧后在28
‑
32℃下静置培养5
‑
7天，得到硫酸盐还原菌群培养液；硫酸盐还原菌的富集过程如下：将专用培养基与硫酸盐还原菌群培养液按照1:0.2
‑
0.5的体积比混合，调节体系的pH＝7.0
‑
8.0，通入氮气除氧后在28
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32℃下静置培养5
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖春桥，万凯，池汝安，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：