一种利用微生物固定化制备聚合硫酸铁的方法_3

文档序号:9780758阅读:来源:国知局
[Fe2+]含1. Okg/m3时为一个完整的反应周期,重复此操作步 骤,此过程称为微生物在载体上的固定化过程,亦称挂膜过程,直至相邻两个反应周期所需 时间基本相同,完成挂膜过程。在此基础上重复上述操作过程,在反应周期处于稳定状态 下,制备全铁含量为40kg/m3的聚合硫酸铁溶液;载体上固定化的微生物数量和溶液中游离 态的微生物数量均可达1〇8个/mL量级。将每个周期剩余的[Fe2+] < l.Okg/m3的溶液收集到 溶解曝气池中曝气反应,待[Fe2+]含0.3kg/V即为所得Pi^S成品,此成品可用于各种水的混 凝处理。上述步骤(3)中制备过程完成后得到的全铁含量为40kg/m3的聚合硫酸铁为栋褐色 液体,Fe2+的平均氧化速率最高达到3.0g/L · h,其中某个阶段反应速率可达3.18g/L · h,反 应周期稳定在9.化。
[0020] 实施例4反应液配比为2:1的条件下全铁含量为40kg/m3的PFS的制备 实施例4的一种利用固定化的微生物催化氧化硫酸亚铁制备生物聚合硫酸铁的方法, 具体包括w下内容: (1)反应料液的制备 根据所需制备的Ρ?^的全铁含量A为40kg/m3,按公式:X=40 X V X 278/56,当V=10L时,计 算需要投加的工业化S〇4 · 7出0的质量X为2Kg,得到反应料液? ; (2 )聚合硫酸铁原液的制备 如图2所示,取mL的上述步骤(1)中的反应料液I,引入微生物后,通入反应器内循环流 动,在室溫25-28°C下通入空气进行曝气,其曝气量为1.08-1.81L/L · min,循环流量为 0.28-0.32LA,此时溶液中的硫酸亚铁在微生物的催化作用下发生氧化、水解、聚合反应得 到聚合硫酸铁,[化2+] ^ l.Okg/m3时为反应终点,得到全铁含量为40kg/m3液态聚合硫酸铁 的原液; (3)全铁含量为40kg/m3的聚合硫酸铁的制备: 如图2所示,取nL上述步骤(1)的反应料液?,与mL上述步骤(2)的聚合硫酸铁原液混合, 得到反应液,配比P=2:1,用工业浓硫酸调节溶液抑值为1.80-1.95,通入生物反应器内循环 流动,在室溫25-28°C下通入空气进行曝气,其曝气量为1.08-1.81L/L · min,循环流量为 0.28-0.32LA,当反应进行到[Fe2+]含1. Okg/m3时为一个完整的反应周期,重复此操作步 骤,此过程称为微生物在载体上的固定化过程,亦称挂膜过程,直至相邻两个反应周期所需 时间基本相同,完成挂膜过程。在此基础上重复上述操作过程,在反应周期处于稳定状态 下,制备全铁含量为40kg/m3的聚合硫酸铁溶液;载体上固定化的微生物数量和溶液中游离 态的微生物数量均可达1〇8个/mL量级。将每个周期剩余的[Fe2+] < l.Okg/m3的溶液收集到 溶解曝气池中曝气反应,待[Fe2+]含0.3kg/V即为所得Pi^S成品,此成品可用于各种水的混 凝处理。上述步骤(3)中制备过程完成后得到的全铁含量为40kg/m3的聚合硫酸铁为栋褐色 液体,Fe2+的平均氧化速率最高达到2.83g/L · h,其中某个阶段反应速率可达3.02g/L · h, 反应周期稳定在4.化。
[0021]实施例5反应液配比为1:1的条件下全铁含量为60kg/m3的PFS的制备 实施例5的一种利用固定化的微生物催化氧化硫酸亚铁制备生物聚合硫酸铁的方法, 具体包括W下内容: (1)反应料液的制备 如图1所示,根据所需制备的聚合硫酸铁的全铁含量A为60kg/m3,按公式:X=60 X V X 278/56,当V=10L时,计算需要投加的工业化S〇4 · 7出0的质量X为3Kg,得到反应料液Π ; (2 )聚合硫酸铁原液的制备 如图2所示,取mL的上述步骤(1)中的反应料液Π ,引入微生物后,通入反应器内循环流 动,在室溫25-28°C下通入空气进行曝气,其曝气量为1.19-1.8化/L · min,循环流量为 0.28-0.32LA,此时溶液中的硫酸亚铁在微生物的催化作用下发生氧化、水解、聚合反应得 到聚合硫酸铁,[化2+] ^ l.Okg/m3时为反应终点,得到全铁含量为60kg/m3液态聚合硫酸铁 的原液; (3)全铁含量为60kg/m3的聚合硫酸铁的制备: 如图2所示,取化上述步骤(1)的反应料液Π ,与mL上述步骤(2)的聚合硫酸铁原液混 合,得到反应液,配比P=1:1,用工业浓硫酸调节溶液抑值为1.80-1.95,通入生物反应器内 循环流动,在室溫25-28°C下通入空气进行曝气,其曝气量为1.19-1.8化/L · min,循环流量 为0.28-0.3化A,当反应进行到[Fe2+]含1.Okg/m3时为一个完整的反应周期,重复此操作步 骤,此过程称为微生物在载体上的固定化过程,亦称挂膜过程,直至相邻两个反应周期所需 时间基本相同,完成挂膜过程。在此基础上重复上述操作过程,在反应周期处于稳定状态 下,制备全铁含量为60kg/m3的聚合硫酸铁溶液;载体上固定化的微生物数量和溶液中游离 态的微生物数量均可达1〇8个/mL量级。将每个周期剩余的[Fe2+] < l.Okg/m3的溶液收集到 溶解曝气池中曝气反应,待[Fe2+]含0.3kg/m3即为所得聚合硫酸铁成品,此成品可用于各种 水的混凝处理。上述步骤(3)中制备过程完成后得到的全铁含量为60kg/m3的Pi^S为栋褐色 液体,Fe2+的平均氧化速率最高达到2.51g/L · h,反应周期稳定在8.化,pH值平均为1.80- 1.95;载体上固定化的微生物数量最多可达2.10 X 108个/mL。
[0022] 实施例6反应液配比为0:4的条件下全铁含量为60kg/m3的PFS的制备 实施例6的一种利用固定化的微生物催化氧化硫酸亚铁制备生物聚合硫酸铁的方法, 具体包括W下内容: (1) 反应料液的制备 如图1所示,根据所需制备的聚合硫酸铁的全铁含量A为60kg/m3,按公式:X=60 X V X 278/56,当V=10L时,计算需要投加的工业化S〇4 · 7出0的质量X为3Kg,得到反应料液Π ; (2) 全铁含量为60kg/m3的聚合硫酸铁的制备: 如图2所示,取VoL上述步骤(1)的反应料液Π ,不加入聚合硫酸铁原液,配比为P=0:4, 引入微生物后,通入生物反应器内循环流动,在室溫25-28°C下通入空气进行曝气,其曝气 量为1.19-1.8化/1?111山循环流量为0.28-0.3化/11,当反应进行到[。62+]。.01^/111 3时为 一个完整的反应周期,重复此操作步骤,此过程称为微生物在载体上的固定化过程,亦称挂 膜过程,直至相邻两个反应周期所需时间基本相同,完成挂膜过程。在此基础上重复上述操 作过程,在反应周期处于稳定状态下,制备全铁含量为60kg/m3的聚合硫酸铁溶液;载体上 固定化的微生物数量和溶液中游离态的微生物数量均可达1〇8个/mL量级。将每个周期剩余 的[Fe2+] ^.Okg/m3的溶液收集到溶解曝气池中曝气反应,待[Fe2+] <0.3kg/m3即为所得 聚合硫酸铁成品,此成品可用于各种水的混凝处理。上述步骤(2)中制备过程完成后得到的 全铁含量为60kg/m3的聚合硫酸铁为栋褐色液体,Fe2+的平均氧化速率最高达到2.34g/L · h,其中某个阶段反应速率可达2.48g/L · h,反应周期稳定在17.2h。
[0023] 实施例7反应液配比为1:1的条件下全铁含量为80kg/m3的PFS的制备 实施例7的一种利用固定化的微生物催化氧化硫酸亚铁制备生物聚合硫酸铁的方法, 具体包括W下内容: (1) 反应料液的制备 如图1所示,根据所需制备的Ρ?^的全铁含量A为80kg/m3,按公式:X=80 X V X 278/56,当 V=1化时,计算需要投加的工业化S〇4 · 7出0的质量X为4Kg,得到反应料液虹; (2) 聚合硫酸铁原液的制备 如图2所示,取mL的上述步骤(1)中的反应料液虹,引入微生物后,通入反应器内循环流 动,在室溫25-28°C下通入空气进行曝气,其曝气量为1.45-2.0化/L · min,循环流量为 0.28-0.32LA,此时溶液中的硫酸亚铁在微生物的催化作用下发生氧化、水解、聚合反应得 到聚合硫酸铁,[化2+] < l.Okg/m3时为反应终点,得到全铁含量为80kg/m3的液态聚合硫酸 铁的原液; (3)全铁
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