微波辅助生物淋滤废旧碱性电池锌锰的溶出

环境工程学报第�卷������������������������������������������������������������������和�������������������������������等化能自养菌�具有环境友好�绿色安全等特点�前期的研究表明�����锌锰以���������������������������存在于废旧锌锰电池中�在��固液比下和混合菌株�硫氧化菌和铁氧化菌�及混合能源底物�硫和黄铁矿�的优化条件下几乎得到����的锌锰溶释效率�但由于锌锰电池在放电时反应复杂�放电过程中反应物质相互碰撞可能会形成不同的中间产物或最终产物�����有学者发现�碱性电池中锌锰主要以�������四方体锌锰矿结构晶体存在�相比之下�该物质更加稳定�����如何有效提高其淋滤效率是该技术所面临的难题�与此同时�微波辅助处理技术已经成功应用于矿石淋溶领域�有研究表明��������微波处理过的样品溶解加快�而且已被观察到在酸性介质中溶出率明显增加�有效地提高了矿石淋溶率�为此�本研究尝试在生物淋滤技术中辅助微波强化的方式研究废旧碱性电池中锌锰的溶出效率�通过对比化学淋滤�生物淋滤和微波辅助处理�生物淋滤不同淋滤体系锌锰溶出动力学及微观形貌�元素组成和物质结构的变化�为进一步提高碱性电池锌锰溶出效率提供技术支撑���材料与方法����样品准备选用市面上常见的废旧�号南孚碱性电池�手工拆除�将电池的外壳�铜芯�绝缘层分开�收集组成复杂且重金属含量最为集中的电池正极材料�图�所示��研磨成粉状�过���目筛�在���下烘干�图��废旧碱性电池实验室拆解图��������������������������������������������������������������将已经烘干的废旧碱性电池正极材料取适量于烧杯中�置于微波炉中�在功率为����的条件下微波辐照�����供物性测定和生物淋滤实验用�为定量分析粉末样品中�����含量�样品经微波消解后用火焰法原子吸收分光光度计测定������含量分别为��������和��������������淋滤菌株培养实验使用的生物淋滤菌株为氧化硫硫杆菌�������氧化硫硫杆菌基础培养基包括�硫磺��������������������������������������������������������������������蒸馏水���������为����能源底物单质硫�是氧化硫硫杆菌的能源物质�在淋滤过程中存在着以下反应���������������������菌�������������淋滤实验生物淋滤和微波�生物淋滤�接种���������体积比�于淋滤培养基��������能源底物单质硫为������按������瓶分装于�����三角瓶中�并以��������的摇床中恒温���培育�培养��之后�待淋滤培养基�����������用����������体积比�或���������质量比�调������以消除初始��变动对淋滤实验的误差�再分别将��电池粉末和微波处理后样品加入到三角瓶中���固液比������连续摇床培养��进行生物浸提�在生物沥滤的过程中�监测溶液的��值�氧化还原电位������定期取样����������离心�����后测定�����浓度�化学淋滤和微波�化学淋滤�取�����三角瓶�加入相同营养盐和元素硫�以蒸馏水配制�����置于三角瓶中与生物淋滤组放入同一个摇床内�待生物淋滤组��降为�����后�用����������调节溶液��值为����然后分别加入��电池电极材料和微波处理后样品�作为模拟化学浸提组继续摇床培养���并监测溶液的��值����和�����浓度�所有实验均�次重复并做空白对照�����仪器分析淋滤培养液������值由��计和便携式���仪器测定�样品的离心由离心机���������上海安亭�完成�用微波炉����微波处理样品������离子由原子吸收分光光度计����������岛津�测定�电池粉末生物淋滤前�后的微观形态�通过扫描电子����第��期牛志睿等�微波辅助生物淋滤废旧碱性电池锌锰的溶出显微镜�����日立�������观察�元素分析用�射线能谱仪��������������������结构分析用�射线衍射������������������完成���结果与讨论����淋滤过程中������的变化在生物淋滤过程中���值影响硫杆菌的生长�进而影响到重金属的淋滤效率�由图�可知�生物淋滤�微波�生物淋滤�化学淋滤�微波�化学淋滤�类淋滤体系在淋滤初期�由于电极材料中的碱性物质的存在�均导致体系中的��迅速上升�对金属离子的浸出产生不利影响�微波辅助处理的体系中��升高的最快���电极材