【摘要】： 本論文進(jìn)行生物法再生鐵離子溶液脫除H_2S氣體的研究。通過氧化亞鐵硫桿菌的固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器再生的Fe~(3+)溶液，在鼓泡塔進(jìn)行脫除H_2S氣體的研究。由于該法脫硫效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，在常溫常壓下操作，脫硫過程中無廢料排出，且生成的硫資源還可被再利用，因此被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的生物脫硫方法之一。 從云南省某硫化礦的礦坑酸性廢水中分離出一類細(xì)菌，經(jīng)分析鑒定初步斷定該菌種為以氧化亞鐵硫桿菌為優(yōu)勢(shì)菌的工程菌；并進(jìn)行氧化亞鐵硫桿菌生長(zhǎng)特性與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究。 以軟性塑料纖維與沸石為填料，用吸附法構(gòu)建了氧化亞鐵硫桿菌固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器，考查了固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器形式、空氣流量的大小、液體流量的大小、Fe~(2+)濃度的變化、pH值的變化等因素對(duì)固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器氧化Fe~(2+)的影響，研究結(jié)果表明，其大大提高Fe~(2+)的氧化速率且性能穩(wěn)定。在初始pH=1．6的條件下，要達(dá)到95％以上的Fe~(2+)氧化率，以軟性塑料纖維為填料的固定化其Fe~(2+)氧化速率僅為0．36g/L/h；以沸石為填料氣液逆流式固定化，其Fe~(2+)氧化速率為0．63g/L/h，是以軟性塑料纖維為填料的1．75倍；而以沸石為填料氣液并流式固定化，其Fe~(2+)氧化速率高達(dá)1．10g/L/h，是氣液逆流式固定化的1．75倍。但以軟性塑料纖維為填料的固定化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，，操作方便且容易控制，同時(shí)由于采用懸掛軟性塑料纖維為填料，可有效避免填料塔的堵塞。 通過固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器再生的Fe~(3+)溶液在鼓泡塔吸收脫除H_2S氣體，考查了Fe~(3+)濃度、H_2S氣體進(jìn)氣濃度、進(jìn)氣量、氣體停留時(shí)間與Fe~(3+)溶液流量等操作因素對(duì)H_2S脫除效率的影響，以及脫硫裝置長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的脫硫效果。當(dāng)H_2S氣體進(jìn)氣濃度高達(dá)8100 mg／m~3，通過在較大的氣體停留時(shí)間與Fe~(3+)溶液流量下運(yùn)行仍可達(dá)到99．77％的脫硫效率，H_2S出氣濃度在20mg／m~3以下，達(dá)到國家規(guī)定的城市煤氣、天然氣與油品煉廠廢氣中H_2S標(biāo)準(zhǔn)；且H_2S的處理負(fù)荷高達(dá)1031．85g／m~3／h。脫除H_2S實(shí)驗(yàn)裝置長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的研究結(jié)果表明，當(dāng)H_2S氣體的進(jìn)氣濃度為4000 mg／m~3左右時(shí)，脫硫效率隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而緩慢降低，運(yùn)行250h后的脫硫效率從初始的99．81％下降到98．01％，H_2S出氣濃度從7．80mg／m~3上升到82．00mg／m~3。要想保持脫硫效率的穩(wěn)定，需定期向溶液中補(bǔ)加Fe~(2+)以保持溶液中鐵離子濃度的基本穩(wěn)定，同時(shí)補(bǔ)加Fe~(2+)還可以維持氧化亞鐵硫桿菌的氧化活性。 通過細(xì)菌氧化黃鐵礦產(chǎn)生的鐵離子溶液脫除H_2S氣體，考查了黃鐵礦的粒度大小、礦漿濃度這兩個(gè)主要因素對(duì)細(xì)菌氧化黃鐵礦的影響。利用氣升式反應(yīng)器氧化黃鐵礦所產(chǎn)生的鐵離子溶液進(jìn)行脫除H_2S氣體的對(duì)比試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明與細(xì)菌氧化FeSO_4·7H_2O產(chǎn)生Fe~(3+)溶液的脫硫效率相差不大，這說明用黃鐵礦來代替FeSO_4·7H_2O用于生物脫硫在技術(shù)上是可行的。 利用S-H_2O系和Fe-H_2O系的E-pH圖分析脫除H_2S氣體過程中形成單質(zhì)硫的穩(wěn)定性和形成固相鐵的氫氧化物的可能性。進(jìn)行H_2S氣體水溶液和再生鐵離子溶液中Fe~(3+)的溶液化學(xué)特性研究，研究結(jié)果表明，只有當(dāng)溶液的pH2．29，才會(huì)產(chǎn)生Fe(OH)_3沉淀；當(dāng)pH2．29，再生鐵離子溶液中的鐵離子主要是以Fe_2(OH)_2~(4+)、Fe~(3+)形式存在，其次是以Fe(OH)~(2+)形式存在。通過理論分析得出再生鐵離子溶液脫除H_2S氣體是經(jīng)過三種途徑實(shí)現(xiàn)的，一是Fe~(3+)的直接氧化作用，二是Fe_2(OH)_2~(4+)的間接催化氧化作用，三是Fe(OH)~(2+)的直接氧化作用。
【圖文】：

氧化亞鐵硫桿菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

色變成棕紅色的時(shí)間起來越短，最后選取顏色變得最快、最深以及沉淀最少的菌株作為出發(fā)菌進(jìn)行鑒定與實(shí)驗(yàn)研究，并命名為Tl菌。該菌種經(jīng)革蘭氏染色鑒定為陰性菌;在光學(xué)顯微鏡下的照片如圖2.1，從圖2.1中看出，該菌為短桿狀，直徑約0.3~0.5林m、長(zhǎng)度約 1.2一1.5林m，以單個(gè)、雙個(gè)或幾個(gè)成短鏈狀存在，在顯微鏡下能觀察到菌體的單極生鞭毛游動(dòng)。另外由于該菌為典型的好氧菌，在初始 pH=2.0的酸性環(huán)境里長(zhǎng)勢(shì)良好，同時(shí)能快速地將gK培養(yǎng)基中Fe2+氧化成Fe3+，因此根據(jù)《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》(第八版)初步斷定該菌種為以氧化亞鐵硫桿菌為優(yōu)勢(shì)菌的工程菌。2.3.3菌種保存將處于對(duì)數(shù)后期的Tl菌株置于4℃冰箱保存
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：X701

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陶敏慧;細(xì)菌固定化及其強(qiáng)化生物浸出的初步研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2705736