胞外多聚物促进重金属危废有价金属生物沥浸的作用特性和分子机理

摘要

生物沥浸指通过特定微生物的直接/接触作用或其代谢活性产物的间接/非接触作用将固相材料中目标金属浸出并进入液相的过程.该技术在常温常压工况条件下实现目标金属的浸提溶释,具有经济、绿色、节能、安全的特点.基于铁/硫氧化菌之生物冶金对于硫化矿显示了较高的溶释效能,但对于碱性矿却效果很差.重金属危废如废旧电池、失效催化剂、电镀污泥、酸洗污泥等大都是高碱性的氧化物或氢氧化物,与碱性矿具有相似的化学组成和结构.因此,重金属危废中有价金属的生物沥浸过程强烈消耗H+,导致沥液pH值居高不下危及嗜酸自养菌株的生长和活性.更为严重的是,相当多的重金属危废含有对自养菌株高毒的有机/无机物质,如锌锰电池含有高浓度淀粉(浆糊),锂离子电池含有电解质六氟磷酸锂,酸洗污泥含有高浓度氟离子.随着金属的溶释这些高毒物质也进入沥液之中,危及工作菌株生长并最终导致沥浸过程停止.由于诸多不利因素的存在,重金属危废生物沥浸的固液比往往只有1.0％(w/v)甚至更低.较之硫化矿生物冶金5％-10％的高固液比,重金属危废生物沥浸技术处理能力大幅减低、处理成本显著上升,这对于该技术的实际应用构成重大障碍.因此,针对重金属危废之高碱性和高毒性的共性问题,研究有效而普适的解决方案以实现高固液比条件下的高效浸提对于生物沥浸技术发展和应用具有重要的理论和实际意义.