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生物技术解决废弃电池中重金属污染

来源:科学通报
摘要:近年来,废旧电池的污染问题受到国内外越来越多的关注,含有大量重金属的废弃电池进入环境后对土壤、水体和人类自身构成巨大威胁。由于具有耗酸量少、处理成本低、重金属溶出高、常温常压操作等优点,一些研究者尝试利用生物淋滤技术从废旧电池中去除并回收有毒重金属,我国学者较为系统地研究了生物淋滤去除废旧镍镉电池中镍......

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        近年来,  废旧电池的污染问题受到国内外越来越多的关注,  含有大量重金属的废弃电池进入环境后对土壤、水体和人类自身构成巨大威胁.  由于具有耗酸量少、处理成本低、重金属溶出高、常温常压操作等优点,  一些研究者尝试利用生物淋滤技术从废旧电池中去除并回收有毒重金属,  我国学者较为系统地研究了生物淋滤去除废旧镍镉电池中镍、镉、钴的可行性.  电池中的重金属主要以氧化物和氢氧化物的形式存在,  而不是以硫化物的形式存在,  废旧电池的生物淋滤需要外加大量的还原型物质,如硫磺和亚铁离子,  因此其生物淋滤机制可能与矿石、污泥、飞灰和土壤中硫化物的淋滤机制具有很大的不同,  但目前对于废旧电池的生物淋滤机制鲜有报道。

        锂离子电池是目前用量最大的二次电池,  所含钴的市价近年已达75~90万元/吨,  钴的溶出和回收一直是废旧锂离子电池处理的热点课题,  而钴的生物淋滤和溶释最近也受到国内外研究者的关注.发表于《科学通报》2008年第23期的"废旧锂离子电池中贵重金属钴的生物淋滤机理"一文,报道了废旧锂离子电池中钴的生物淋滤机制,以揭示能源基质类型影响钴淋滤效率的内在原因。

        生物淋滤是指利用特定微生物或其代谢产物的氧化、还原、络合、吸附或溶解作用,  将固相中某些不溶性成分分离浸提的一种技术.  近年来生物淋滤技术在低品矿石冶金、重金属污染土壤修复、城市污泥重金属脱除和有害飞灰脱毒等许多方面得到广泛研究。目前生物淋滤技术应用最多的是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌,  主要机制是利用这两类嗜酸性硫杆菌的生物氧化作用及其产生的低pH环境将难溶型重金属变成可溶态.  本课题组研究了氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌组成的混合菌株对废旧锂离子电池的淋滤特性。  

        在矿石、污泥、飞灰和土壤等固相中,重金属主要以硫化物的形式存在,  一般认为它们的淋滤溶出涉及直接机制和间接机制.  直接机制是嗜酸硫杆菌通过细胞内特有的氧化酶系统直接氧化硫化矿成可溶性的硫酸盐,  间接机制主要是利用氧化亚铁硫杆菌的代谢产物--硫酸高铁氧化金属硫化物使其转变成硫酸盐。  

        研究结果表明,混合菌株对钴的溶出效率超过90%;  而且以硫磺和黄铁矿的混合物为能源基质时,  钴的淋滤效率较之以单硫磺或单黄铁矿为能源基质时大幅提高.同时证明了废旧锂离子电池中钴的溶出完全由于生物淋滤的间接机制,  并不涉及直接机制。
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