ZVI—SRB协同处理铀废水的正交实验研究

６Ｈ２ ０． ／Ｌ． Ｏ ２ ｇ
主要 的仪器 ：２ ７ １型 分光 光 度 计 ｐ 计 ； 压 蒸 汽 Ｈ 高 灭菌 锅 ； 生化培 养箱 ． 处理 水样 ： 实验 铀废 水用铀 矿 石浸 出液 配制 ， 质量
浓度 为 １ｇ Ｌ ／ ． １ ２ 试验 设计 与分 析方 法 ．
数量 ． 而 也影 响 Ｚ Ｉ Ｒ 进 Ｖ —Ｓ Ｂ还 原 废 水 中 的铀 产 生 显
２ 在 最 佳 的还 原 条 件 下 ，Ｖ —Ｓ Ｂ对 溶 液 中 的 ） ＺＩ Ｒ 铀还 原效 率达 到 ９ ．９ ３４ ％．
３ 溶 液 中初 始硫 酸根 的浓 度 和 初 始 硝 酸 根 的浓 ）
著影 响． 最后 ， 硫酸根 和 硝酸根 对 Ｓ Ｂ的生 长 代谢 也 有 影 Ｒ
度对 Ｚ Ｉ Ｒ Ｖ —Ｓ Ｂ协 同还 原 亦 有 影 响 ， 通 过 正 交 试 验 但 未 能体 现 出来 ， 因是 两 者 取 值 均 在 Ｚ Ｉ Ｒ 原 Ｖ —Ｓ Ｂ还 原 铀 的承 受范 围之 内．
响 ］但其取值是在 Ｓ Ｂ可以承受的范 围之内． ， Ｒ 故通
过正 交实 验未 能体 现 出其 的影 响 ． ２ ３ 最佳 组合 条件 下 的 Ｚ Ｉ Ｒ ． Ｖ —Ｓ Ｂ协 同还原 效率 根据 正交 实验 所 得 出 的最 佳 还 原条 件 进 行 实 验 ，
图 １是 Ｚ Ｉ Ｒ Ｖ —Ｓ Ｂ在最佳 条件 下 对废 水 中的铀 的 氧化 还原 ． 经过 的 ９ ６ｈ的处 理 ， 可将 溶 液 中 的铀 的浓 度从 １０ｍ ／ ６ ｇ Ｌ降 到 １． １ ＃ Ｌ 得 到 的处 理效 果 达 ０４ ６ｍ ．
第２ ６卷 第 ３期 ２１ ０ １年 ９月
矿 业 工 程 研 究
Ｍｉｅ ａ ｇｎ ｅ ｎ ｓ ａｃ ｎ ｒｌ Ｅｎ ｉｅ ｄ ｇ Ｒｅ ｅ ｒｈ
Ｖ０ ． ． １ ２６ Ｎｏ ３
Ｓ ｐ ．２ １ ｅ ｔ ０１
ＺＩ Ｒ Ｖ —Ｓ Ｂ协 同处 理 铀 废 水 的 正 交 实 验 研 究
１
＋２ ＣＨ ＣＨＯＨＣＯＯ 一 ＋ ２Ｈ Ｓ Ｂ ＵＯ Ｒ
＿
，
上＋ ｌ
２ Ｈ Ｃ Ｏ一＋ Ｃ ２ ２ Ｏ Ｃ ３Ｏ ２ Ｏ ＋ Ｈ２ ．
（） ２
３ 结论
１ 最 佳 还 原 条 件 是 ｐ 为 ５ 硫 酸 根 的 浓 度 为 ） Ｈ ，
３０ ０ｍｇ Ｌ 铀 的初 始 浓 度 为 １０ ｍ＃Ｌ 硝 酸 根 的浓 ０ ／ ， ６ ， 度 为４ ０ ｍ ／ ． ０ ｇ Ｌ
关键词 ： 价铁 ； 零 硫酸 盐还原 菌； 铀废水 ； 正交实验 中图分类号 ：５ １ Ｘ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ７ １ ４—５７ （０ １ ０ ６ ８ ６ ２ １ ）３—０６ ０ ０ Ｏ一 ４
铀矿山 、 铀处理工厂及其他从事有放射性物质 的
企业 排放 的废 水 中 ， 含 有 对 环境 造 成 严 重 污 染 的铀 均 及其 他重 金属 ， 由于金属 毒 害性 、 环境 迁移性 及 它们复 杂 的化 学形 式 ， 多 环保 工 作 者 越 来越 重 视 废 水 中铀 众 及 其他 有害 重金 属 的去除 和 回收研究 ． 目前 ， 理铀 矿 处 山废 水 的方 法主要 有 ： 化学 沉 淀 法 、 子 交换 法 、 发 离 蒸 浓 缩法 、 电渗析 、 电泳 、 反渗 透 、 土壤渗 滤 、 浮选 、 泡沫分 离、 氧化还原等． 这些方法成本较高 ， 存在二次污染 ， 并 且 无法 处理 被 吸 附 在 矿 物 岩 石 表 面 的 Ｕ 近 ｌ ． Ｏ多 年
汪爱河 张伟 胡凯光 张纯 ， ， ，
（． １ 湖南城市学院 城市建设系 ， 湖南 益 阳 ４ ３ ０ ； ． １０ ０ ２ 南华 大学 铀矿冶生物技术 国防重点学科实验室 ， 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２０ １
摘
要： 在缺氧 的环境下 ， 利用零价铁 （ Ｖ ） Ｚ Ｉ 和硫酸盐还原菌（ Ｒ 协 同处理含 铀废水 ， Ｓ Ｂ） 通过 正交实验 考 了察初 始 ｐ 铀 的初 Ｈ，
始浓度 ，Ｏ ， Ｏ 一 Ｚ Ｉ Ｓ Ｂ协 同处理含 铀废水的影响． 果表 明， 的初 始浓度 对 Ｚ Ｉ Ｒ Ｓ Ｎ ， 对 Ｖ — Ｒ 结 铀 Ｖ —Ｓ Ｂ协 同处理 铀废 水 的影响最大 ， 其次是 Ｎ ， ，Ｈ值 ，Ｏ ； ５０ｍＬ的水样 中， Ｏ 一ｐ Ｓ 在 ０ 其最佳 的还原条件是 ：Ｈ为 ５ Ｓ ４一 ３０ ０ｍ ／ ， Ｏ 一 ４ ０ｍ ／ ， 的初 始 ｐ ，Ｏ 为 ０ ｇ Ｌ Ｎ ３ 为 ０ ｓ Ｌ 铀 浓度为 １０ｍ ／ ； ６ ｇ Ｌ 在最佳还原条件下 ， 铀的去除率为 ９ ． ９ ． ３４％
培 养基 的成 分 ： 酸 钠 ４ ０ｍ ／ ，Ｍ Ｓ ・ Ｈ Ｏ 乳 ． Ｌ Ｌ ｇＯ ７ ２ ０ ２ ｇ Ｌ 酵母 浸汁 １０ｍＬ Ｌ Ｋ ＨＰ ４ ． １ｇ Ｌ， 生 ． ／ ， ． ／ ， ２ Ｏ ０ ／ 维 ０ 素 Ｃ０ １ｇＬ ａ １１ ． ／ ，（ Ｈ ）Ｆ （ Ｏ ） ． ／ ，Ｎ Ｃ ０ ０ｇ Ｌ Ｎ ４ ２ｅ Ｓ ４２・
１２ １ 最佳还 原条件 的确定 ． ． 试验 考察 了 Ｓ ，Ｏ 一 ｐ 铀 的初 始浓 度对 还 Ｏ Ｎ ， ，Ｈ， 原 的影 响 ， 通过 正交 实 验 ， 以铀 的除 去率 为试 验 指 标 ， 确定 最佳 还原 条件 ， 因素水 平表 如表 １ 其 ．
表 １ 因素及水平
通 过正交 实 验可 知 ， 水 中铀 的浓度对 Ｚ Ｉ Ｒ 废 Ｖ —Ｓ Ｂ 协 同还 原铀 影响 显著 ， 主要 是 因为铀 作 为放 射 性 重 这 金 属对 生物 膜有 一定 的毒 害作 用 ， 响 Ｓ Ｂ的生 物代 影 Ｒ 谢 的进 行 ， 而影 响其还 原 的效果 ． 进 另 外 ，Ｈ值 的 波 动 会 影 响 Ｓ Ｂ的 种 群 的 种类 和 ｐ Ｒ
实验 结果 如 图 １ 所示 ．
参考 文献 ：
［ ］ ＭａｍｒｌＮ， ａ ｏｏｉ １ ｒ ｉ ｉ Ｓ ｍ ｔｋｎＢ，Ｍａｍ —Ｒ ｌＭ．Ａ ｖｎｅ ｃ ｎｅａｄ ｏ ｒ ｉ ｏｉ ｄ ａｃｄｓｉ ｃ ｎ ｅ
ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｂ ｏｏ ｉ ａ ｅ ｏ ｔ ｍｉ ａ ｉｎ ｏ ｉ ｓ ａ ｆ ｃｅ ｙ ｈ ｍｉａ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ ｉ ｌｇｅ ｌ ｄ ｃ ｎ ａ ｎ ｔｏ ｆ ｓｔ ｆ ｔｄ ｂ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ｅ
无水硫酸钠 ， ３ 在 ０℃恒温培养箱驯化培养 １ 然后 周． 采用培养基进一步驯化培养 ， 每周更换新鲜培养基一 次． 培养 ６周 即获得实验用 的混合 Ｓ Ｂ菌液 ， Ｒ 菌液浓
度 为 （ 重 ） ／ ． 干 ２ｇ Ｌ
１２ ２ 试验 分析 方 法 ．．
实 验 中每隔 一定 时间用 注射 器取样 ５ｍＬ样 液 ， 用 ０４ ｍ微 滤膜 过滤 ， ．５ 测定 溶液 中铀 的质量 浓 度 ． 溶液 中的铀 浓度采 用 三氯化 钛／ 钒酸胺 容量 法测 定 ， Ｈ值 ｐ
正交 实 验结 果如 表 ２所示 ． 表 ２可 以看 出 ， 的 和硝 酸根 的浓 度对 Ｚ Ｉ Ｒ 从 铀 Ｖ —Ｓ Ｂ影 响不 显著 ．
表 ２ 正交试验结果及其直观分析
Ｔ ｂ ２ Ｔ ｅ ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｘ ｅｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉｅ ｔａ ａｙ ｉ ａ ． ｈ ｒｈ ｇ ｎ ｌｅ ｐ ｒｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ａ ｄ ｄ ｒｃ ｎ ｌ ｓｓ ｓ
ＵＯ，
ｎ０ ０
１ ２ ． ４ ６ ７ ８ ９ １８ １０ ２ ４ ３ ６ ８ ０ ２ ４ ６ ０ ２
时 问 ，ｈ
图 ｌ 时 间对 Ｓ Ｂ还 原 ｕ Ⅵ ） Ｒ （ 的影 响
Ｆｇ １ ｆ ｃ ｏ ｃｎａｔ ｉ ｅｏ ｄ ｃ ｏ ｔ ｎｒ ｕ ｔ ｎｏ Ｖ ）ｂ Ｉ Ｓ Ｂ ｍ ｅ ｉ Ｕ Ｚ
ｎ８
瓣
蚕． ０ ６
嚣
罡 ０ ． ４
疑 涎
ｎ２
终电子受体进行无氧呼吸的微生物．Ｒ Ｓ Ｂ利用有机物 作为电子供体 ， 通过对有机物 的分解代谢 、 电子传递 、
氧化 等作 用 而获 取 生存 所 需 的能 量 ， 时将 Ｓ 一 同 Ｏ 还 原 为 ｓ一 和单 质 Ｓ Ｓ Ｂ能够 利用 废水 中 的铀 作 为 电子 ．Ｒ 受 体 进 行 生 物 代 谢 作 用 ． 铀 的 生 物 还 原 反 应 如 式 其 （） ２ 表示 ：
度 ， ｇ Ｌ ｍ／ ．
的浓 度为 ４ ０ｍｇ Ｌ ０ ／ ．
２ 结果 与讨论
２１ Ｚ Ｉ Ｒ ． Ｖ —Ｓ Ｂ最佳 条 件正 交 实验 结果
正交 实验 方差 分 析 见 表 ３ 从 表 ３可 以看 出 ， 的 ． 铀 初始 浓 度 对 Ｚ Ｉ Ｒ Ｖ —Ｓ Ｂ协 同还 原 影 响 非 常 显著 ，Ｈ值 ｐ 对 ＺＩ Ｒ Ｖ —Ｓ Ｂ协 同还 原影 响 显著 ， 初始 硫酸 根 的浓 度 而
Ｉ ． Ｆ ｃ ｏｓ ａ ｄ ｌｖ ｌ 铀 １ ａ ｔｒ ｎ ｅ ｅ
１ 材 料 和 方 法
１ １ 试验 材 料与仪 器 ．
水平
ｐ Ｓ ４－ （ ／ ） Ｕ的浓度／ ｍｅ ） Ｎ ３ ／ ｍ ／ ） Ｈ ０ ２ ／ ｍｇＬ （ ／Ｌ Ｏ 一 （ ｇ Ｌ
硫酸 盐还 原菌 的 驯 化培 养 ： 验 用 的厌 氧 污泥 来 实 源 于湖南城 市 学 院某 下水 道 的污 泥 ， Ｌ污 泥 加入 ５ｇ １
６１
表 ３ 方差分析
Ｔ ｂ ３ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ａ ｉｎ ｅ ａ ． ａｙ ｉ ｆｖ ｒａ ｃ
２ ．
分 析与讨 论
１Ｏ ．
首先 ， 酸盐还 原 菌是 １组 能 通 过 异 化 作用 进 行 硫 硫 酸盐还 原代谢 反 应 的细菌 ， 它是 一类形 态 多样化 、 利 用硫 酸盐 作 为 有 机 物 异 化 作 用 电子 受 体 的 严 格 厌 氧 菌 ．Ｒ Ｓ Ｂ的独 特 之 处 在 于它 是 唯 一 能 以 Ｓ 一 为 最 Ｏ 作