生物纳米FeS对两种含砷尾矿的修复研究

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在矿产资源开采过程中,暴露于地表的含砷废石、尾砂以及冶炼废渣形成含砷尾矿。在地表堆积的含砷尾矿经过氧化、风化和淋滤等作用,尾矿中的砷被活化并以各种形式扩散到周围环境中,对土壤、水体和大气等造成严重的砷污染。本文利用两种地质微生物合成生物纳米FeS,对南非金矿区的高砷和高铀样品进行清洗,探讨其清洗效果,以及利用铁屑对酸性(毒砂)、碱性(雄黄尾矿渣)两种含砷尾矿及其混合物,通过加入T.f细菌进行钝化,比较酸性和碱性尾矿中As的释放,通过红外光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱对其次生矿物进行表征。主要研究结果如下:(1)生物合成的FeS颗粒呈黑色,形貌呈现出片状和针状,并且颗粒具有一定的晶面,它的主要成分是FeS0.9。(2)在生物纳米FeS清洗高砷和高铀样品过程中,As的溶出浓度高于U,经过九个周期的清洗,生物纳米FeS对As的去除率达到60%,对U的去除率仅有16%,结果表明As的清洗效果优于U,而且清洗周期的增加也有助于提高清洗效果。(3)采用逐级提取方法对生物纳米FeS清洗前后的样品对比发现,在高砷样品(T002)中,生物纳米FeS去除的主要是剩余态和Fe/Al氧化结合态的As;而在高铀样品(T007)中,生物纳米FeS主要去除的是容易氧化的和Fe/Al氧化结合态的U。(4)在T.f细菌钝化酸性和碱性尾矿的过程中,pH值降低,氧化还原电位增加,而这种低pH值和较高的氧化还原电位现象有利于砷酸铁的形成。(5)在三个周期中,酸性矿物中As的释放浓度高于碱性矿物。在第一和第二周期中,更多铁屑(在本次实验中4g)的引入导致As的释放减少,说明铁屑的增加会抑制As的释放。但是在第三周期中,铁屑越多,As的释放浓度越高,与第一和第二周期完全相反。As的释放可能是由于As-Fe次生矿物的生成、硫酸根的影响以及T.f细菌对两种矿物的钝化作用引起的。(6)在草酸提取As和Fe的过程中,草酸盐还原促进铁氧化合物的溶解,As与铁氧化合物结合并从次生矿物中释放出来,因此草酸对含砷尾矿中As的提取是有效的。
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