利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法及其应用的制作方法

利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法及其应用，属于纳米材料【技术领域】。其制备方法是利用嗜酸性铁还原菌还原酸性矿井水中的Fe3+、利用硫酸盐还原菌还原酸性矿井水中大量硫酸根离子，然后按比例混合，可得纳米FeS混合物。此FeS混合物对于酸性矿水处理有重要作用。亦可进行分离纯化真空冷冻干燥成粉末，做成成品销售，用于制造固体润滑剂、制造电极材料、处理工业污水等领域。与现有技术相比，此方法利用微生物在酸性矿井水中原位生成FeS混合物，无需额外添加亚铁盐和硫酸盐，比现有技术更加经济环保。
【专利说明】利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法及其 应用

【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料【技术领域】，涉及纳米FeS的方法及用途，特别涉及一种利用 微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法及其应用。

【背景技术】
[0002] FeS是一种重要的功能材料，其结构与石墨烯类似，具有良好的塑性和润滑性能， 可以应用于制造固体润滑剂；其还用作电极材料，应用于二次熔盐锂电池中；此外，它具有 良好的活性，可以用于工业污水处理等领域，因此FeS的可控制备和大规模生产引起了广 泛关注。
[0003] 纳米FeS的制备主要分为化学法和微生物法。
[0004] 化学法目前主要采用高温直接合成法和液相合成法。高温直接合成法即以合成原 来在高温下反应进行合成，如有人以铁粉和硫磺为原来在高真空密闭石英管中l〇〇〇°C下反 应24小时获得了脆性硫化亚铁粉体。液相合成法以均相沉淀法和微乳液法为主。均相沉 淀法制备纳米FeS是将硫代乙酰胺（TAA)水解产生的H 2S或S2_与Fe2+进行反应，形成FeS 沉淀。单纯从化学反应式看，只要将TAA与Fe2+混合，即可生成FeS，但是TAA水解导致溶 液呈酸性，pH为3左右，在这个酸度下FeS是不会形成的，因此必须调节合成体系的pH才 能得到FeS。实际操作过程中，体系中会存在大量Fe 2+水解沉淀，使得最终得到的产物一般 为FeS与Fe(OH)2的混合物。有鉴于此，有人提出在合成时加入一定量的朽 1檬酸钠，朽1檬酸 根与Fe2+发生络合，使溶液中Fe2+浓度大大下降，从而达不到Fe (OH) 2沉淀所需的溶度积常 数，即不会有Fe (OH) 2沉淀产生。当体系的达到一定温度时，Fe2+逐渐从络合物中被释放，而 此时TAA水解所产生的S 2I农度也不断增大，从而形成FeS沉淀。
[0005] 微乳液法制备纳米FeS是分别配制FeCl2微乳液和Na2S微乳液，恒温25°C混合搅 拌，最后得到产品。微乳体系中水相性质对粒子影响很大，并非所有可以配制出的微乳体系 都可以制备出要求的纳米粒子，当乳液体系水相直径过小时，此时体系性质已类似普通溶 液，很难制备出大小均匀的纳米粒子。
[0006] 目前微生物法制备FeS都是向硫酸盐还原菌（SRB)的培养基中添加亚铁盐。纳米 粒子生成过程可以分为两个部分，首先在厌氧条件下SOf在SRB作用下被还原成S 2^并进 入细胞体内，培养液中的Fe2+通过一系列复杂作用也进入细胞内，与S2^形成沉淀而富集与 体内。


【发明内容】

[0007] 本发明要解决的问题是提供利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方 法及其应用，能够不用像化学方法那么繁琐，也无需额外添加亚铁盐，节能环保。
[0008] 为解决上述技术问题：本发明利用的两种微生物为一种嗜酸性铁还原菌JF-5和 一种常见的硫酸盐还原菌，所用的酸性矿井水为模拟酸性矿井水。
[0009] 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，包括如下步骤： 步骤（1)，利用嗜酸铁还原菌将酸性矿井水中Fe3+还原成Fe2+ ; 步骤（2 )，利用硫酸盐还原菌将酸性矿井水中的S042^还原成S2、 步骤（3)，将步骤（1)得到的Fe2+与步骤（2)得到的^形成纳米FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)得到的纳米FeS分离提纯，干燥，包装，即得到生物样纳米FeS粉 末。
[0010] 进一步，优选的是所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法， 包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5,4-6天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述 的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为I. 8016g~10g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加 入量为0. 25g?10g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，再加入硫酸盐还原菌，首先给硫 酸盐还原菌4-6天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿 井水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为3mL~10mL，酵母膏的加入量为0. 5g飞g，硫酸盐还 原菌接种量为10% ; 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，缓慢将步骤（1)的水通入步骤（2)得到的SRB 柱中，水力停留时间4-5天，即在SRB柱中逐渐形成纳米FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)得到的纳米FeS分离提纯，干燥，包装，即得到生物样纳米FeS粉 末。
[0011] 进一步，优选的是所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法， 包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5,4-6天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述 的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为I. 8016g~10g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加 入量为0. 25g?10g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，加入硫酸盐还原菌，首先给硫酸 盐还原菌4-6天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井 水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为3mL?10mL，酵母膏的加入量为0. 5g~10g，硫酸盐还 原菌接种量为10% ; 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，在步骤（2)得到的SRB柱里填充能中和酸性 的材料，然后将步骤（1)的水通至SRB柱中，进而在填充材料表面生成纳米FeS，形成FeS包 覆灰岩； 步骤（4)，将步骤（3)得到的纳米FeS分离提纯，干燥，包装，即得到生物样纳米FeS粉 末。
[0012] 上述技术方案中所述的中和酸性的材料为石灰岩。
[0013] 上述技术方案中所述的中和酸性的材料的填充量为365g?1000g。
[0014] 上述技术方案中步骤（4)的具体操作方法为：将步骤（3)中培养物离心分离，去除 上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取 底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真 空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米FeS粉末。
[0015] 进一步，优选的是离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min。
[0016] 进一步，优选的是高速冷冻离心的速度为20000 r/min，时间为lOmin。
[0017] 步骤（3)得到的纳米FeS作为原位酸性矿井水处理剂的应用。
[0018] 上述技术方案制得的生物样纳米FeS粉末作为固体润滑剂或制造电极材料。
[0019] 纳米FeS沉淀原位酸性矿井水可以与其他有毒金属离子沉淀，如MgS、ZnS等形成 共沉淀，大大提高酸性矿井水处理效果。分离包装是应注意FeS在还原环境下稳定存在，但 在空气中易被氧化，因此需真空冷冻干燥。
[0020] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果： 1. 与化学法相比简单方便，节能环保，无需额外添加亚铁盐和硫酸盐，无需化学法那样 繁琐； 2. 与普通微生物法相比无需额外添加亚铁盐，更加经济； 3. 完全利用微生物在酸性矿井水中原位生成FeS，提高酸性矿井水处理效率且经济环 保； 4. 所得产品分离干燥包装后具商业价值。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1是本发明实验过程及装置不意图；I-进水AMD，2_进水泵，3-JF-5柱，4_检测 端口，5-回流泵，6-SRB柱； 图2是本发明经离心冷冻干燥的样品图； 图3是本发明样品的X射线衍射图；其中，M:四方硫铁矿（FeSa9), C:含C、H、0有机 物； 图4是本发明样品的扫描电子显微镜图； 图5是本发明样品的扫描电子显微镜与能谱联用图，其中，A为扫描电镜图，B为能谱 图。

【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。
[0023] 本发明利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS，利用的两种微生物为嗜酸 性铁还原菌JF-5和一种常见的硫酸盐还原菌，下面实施例所用的进水酸性矿井水（即进水 AMD)为模拟酸性矿井水，其pH为2. 57, Fe3+浓度为800 mg/L，SO广离子浓度为2300mg/L， 另外含 60 mg/L Na+、250mg/L Mg2+、25mg/L Al3+、10mg/L Mn2+、0.5mg/L Cr6+和 0.5mg/L As5+。
[0024] 如图I所示,进水AMDl通过进水泵2进入JF-5柱3,检测端口 4用于检测柱内反 应进行程度及堵塞情况，然后经JF-5处理的AMD进入SRB柱6,在SRB柱6中形成FeS沉 淀或包覆，长期处理将会出现堵塞，因此需定期回收金属沉淀，回收的沉淀可还原制相应金 属单质，也可用于其他污水的处理。通过回流泵5取样判断是否达到出水标准，达到则可出 水。
[0025] 实施例1 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5,4天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述的 酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为I. 8016g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加入量为 0. 25g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，再加入硫酸盐还原菌，首先给硫 酸盐还原菌6天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井 水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为3mL，酵母膏的加入量为0. 5g，硫酸盐还原菌接种量 为 10% ; 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，缓慢将步骤（1)的水通入步骤（2)得到的SRB 柱中，水力停留时间5天，即在SRB柱中逐渐形成纳米FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取 纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一 次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米 FeS粉末；其中，离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min;高速冷冻离心的速度为 20000 r/min，时间为 lOmin。
[0026] 实施例2 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原 菌JF-5, 6天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所 述的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为10g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加入量为 l〇g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，再加入硫酸盐还原菌，首先给硫 酸盐还原菌4天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井 水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为10mL，酵母膏的加入量为10g，硫酸盐还原菌接种量 为 10% ; 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，缓慢将步骤（1)的水通入步骤（2)得到的SRB 柱中，水力停留时间4. 5天，即在SRB柱中逐渐形成纳米FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取 纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一 次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米 FeS粉末；其中，离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min;高速冷冻离心的速度为 20000 r/min，时间为 10min。
[0027] 实施例3 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5, 5天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述的 酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为5g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加入量为3g，嗜 酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，再加入硫酸盐还原菌，首先给硫 酸盐还原菌5天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井 水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为8mL，酵母膏的加入量为4g，硫酸盐还原菌接种量为 10% ； 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，缓慢将步骤（1)的水通入步骤（2)得到的SRB 柱中，水力停留时间4天，即在SRB柱中逐渐形成纳米FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取 纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一 次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米 FeS粉末；其中，离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min;高速冷冻离心的速度为 20000 r/min，时间为 lOmin。
[0028] 实施例4 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5，6天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述 的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为I. 8016g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加入量 为0. 25g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，加入硫酸盐还原菌，首先给硫酸 盐还原菌6天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井水 体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为3mL，酵母膏的加入量为0. 5g，硫酸盐还原菌接种量为 10% ； 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，在步骤（2)得到的SRB柱里填充能中和酸性 的材料石灰岩，石灰岩填充量为365g，然后将步骤（1)的水通至SRB柱中，进而在填充材料 表面生成纳米FeS，形成FeS包覆灰岩； 步骤（4)，将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取 纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一 次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米 FeS粉末；其中，离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min;高速冷冻离心的速度为 20000 r/min，时间为 lOmin。
[0029] 实施例5 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原 菌JF-5, 5天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所 述的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为10g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加入量为 l〇g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，加入硫酸盐还原菌，首先给硫酸 盐还原菌4天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井水 体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为10mL，酵母膏的加入量为10g，硫酸盐还原菌接种量为 10% ； 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，在步骤（2)得到的SRB柱里填充能中和酸性 的材料石灰岩，石灰岩填充量为l〇〇〇g，然后将步骤（1)的水通至SRB柱中，进而在填充材料 表面生成纳米FeS，形成FeS包覆灰岩； 步骤（4)，将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取 纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一 次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米 FeS粉末；其中，离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min;高速冷冻离心的速度为 20000 r/min，时间为 lOmin。
[0030] 实施例6 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5,4天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述的 酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为8g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加入量为6g，嗜 酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，加入硫酸盐还原菌，首先给硫酸 盐还原菌5天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井水 体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为7mL，酵母膏的加入量为7g，硫酸盐还原菌接种量为 10% ； 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，在步骤（2)得到的SRB柱里填充能中和酸性 的材料石灰岩，石灰岩填充量为660g，然后将步骤（1)的水通至SRB柱中，进而在填充材料 表面生成纳米FeS，形成FeS包覆灰岩； 步骤（4)，将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底部沉淀即为纳米FeS粗提物；取 纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一 次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻干燥24h，即可得到生物样纳米 FeS粉末；其中，离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min;高速冷冻离心的速度为 20000 r/min，时间为 lOmin。
[0031] 本发明得到生物样纳米FeS粉末，如图2所示，可见微生物形成样品均匀细腻。样 品扫描电子显微镜如图4所示。
[0032] 所得样品经X射线衍射（XRD)分析，如图3所示，确定样品主要为四方硫铁矿 (Fe 1+xS)，以无定形态和微晶为主。国外已有研究表明无定形态FeS在环境中不稳定，将逐 步转化为四方硫铁矿，进而转变成硫复铁矿，最终转化为更稳定的黄铁矿。由样品的扫描电 子显微镜与能谱联用（SEM-EDS)图，如图5所示，其主要金属元素含量如表1所示，可看出 样品Fe : S原子比已达到1.36,也符合这一变化过程。
[0033] 由于从制样完成到做XRD、SEM有一定时间差且处于空气中，FeS逐步转化为四方 硫铁矿也属正常，XRD、SEM结果也验证了所合成样品为纳米FeS。
[0034] 表 1

【权利要求】
1. 利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，利用嗜酸铁还原菌将酸性矿井水中Fe3+还原成Fe2+ ; 步骤（2 )，利用硫酸盐还原菌将酸性矿井水中的S042^还原成S2、 步骤（3)，将步骤（1)得到的含Fe2+溶液加入到步骤（2)得到的含S2_的溶液中形成纳 米 FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)得到的纳米FeS分离提纯，干燥，包装，即得到生物样纳米FeS粉 末。
2. 根据权利要求1所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特 征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5,4-6天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述 的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为1. 8016g~10g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加 入量为0. 25g?10g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，再加入硫酸盐还原菌，首先给硫 酸盐还原菌4-6天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿 井水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为3mL~10mL，酵母膏的加入量为0. 5g飞g，硫酸盐还 原菌接种量为10% ; 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，缓慢将步骤（1)的水通入步骤（2)得到的SRB 柱中，水力停留时间4-5天，即在SRB柱中逐渐形成纳米FeS ; 步骤（4)，将步骤（3)得到的纳米FeS分离提纯，干燥，包装，即得到生物样纳米FeS粉 末。
3. 根据权利要求1所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特 征在于包括如下步骤： 步骤（1)，在酸性矿井水中加入葡萄糖和胰蛋白胨大豆肉汤粉末，并加入嗜酸铁还原菌 JF-5,4-6天后黄色酸性矿井水变为无色，7天内将酸性矿井水中Fe3+完全还原成Fe2+ ;所述 的酸性矿井水体积为500mL，葡萄糖的加入量为1. 8016g~10g，胰蛋白胨大豆肉汤粉末的加 入量为0. 25g?10g，嗜酸铁还原菌JF-5的接种量为10% ; 步骤（2)，在酸性矿井水中加入DL-乳酸钠和酵母膏，加入硫酸盐还原菌，首先给硫酸 盐还原菌4-6天的缓冲时间，让其大量繁殖，并将硫酸根还原，得到SRB柱；所述的酸性矿井 水体积为500mL，DL-乳酸钠的加入量为3mL?10mL，酵母膏的加入量为0. 5g~10g，硫酸盐还 原菌接种量为10% ; 步骤（3)，待硫酸盐还原菌成功启动之后，在步骤（2)得到的SRB柱里填充能中和酸性 的材料，然后将步骤（1)的水通至SRB柱中，进而在填充材料表面生成纳米FeS，形成FeS包 覆灰岩； 步骤（4)，将步骤（3)得到的纳米FeS分离提纯，干燥，包装，即得到生物样纳米FeS粉 末。
4. 根据权利要求3所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特 征在于所述的中和酸性的材料为石灰岩，填充量为365g~1000g。
5. 根据权利要求1-5任意一项所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的 方法，其特征在于步骤（4)的具体操作方法为：将步骤（3)中培养物离心分离，去除上清，底 部沉淀即为纳米FeS粗提物；取纳米FeS粗提物用去离子水洗涤三次，离心分离，取底部黑 色沉淀，用无水乙醇超声洗涤一次，高速冷冻离心去除粗提物中杂质，收集沉淀，真空冷冻 干燥24h，即可得到生物样纳米FeS粉末。
6. 根据权利要求5所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特 征在于离心分离的速度均为4800 r/min，时间均为5 min。
7. 根据权利要求5所述的利用微生物在酸性矿井水中原位生成纳米FeS的方法，其特 征在于高速冷冻离心的速度为20000 r/min，时间为lOmin。
8. 权利要求1-4任意一项步骤（3)得到的纳米FeS作为原位酸性矿井水处理剂的应 用。
【文档编号】C02F101/20GK104278058SQ201410570910
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】周磊, 孙红福, 刘璟, 赵峰华, 陈鑫珂 申请人:中国矿业大学(北京)