[发明专利]一种稳定输出Fe3+的生物反应装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定输出Fe³⁺的生物反应装置和方法，具体说是一种用于催化Fe²⁺生成Fe³⁺，并稳定输出Fe³⁺的生物反应装置和方法，这种装置能与消耗Fe³⁺的化学反应兼容，属于环保技术领域。

技术背景

近几年来，氧化亚铁硫杆菌等微生物在硫化氢和二氧化硫的治理、金属矿石的浸出等工业都有广泛的应用。例如在硫化氢处理过程中，这些微生物就发挥了重要的作用：

2FeSO₄+1/2O₂+H₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+H₂O      生物反应系统(需要微生物参与)①

H₂S+Fe₂(SO₄)₃→Fe₂(SO₄)₃+H₂SO₄+S↓     化学反应系统                ②

生物反应系统性能的优劣、系统内嗜酸性微生物的生长状况直接影响到嗜酸性微生物转变Fe²⁺为Fe³⁺的能力，进而对实际应用效果产生极大影响。为了构建相对稳定的生物反应装置，Ebrahimi等^[1]采用内循环式流化床，以反应过程中形成的黄铁矾沉淀为载体形成生物膜颗粒，从而构筑了一种高效的生物反应装置。意大利学者Mazuelos等^[2]在大量实验的基础上提出了一种高效的Fe²⁺氧化固定床反应装置，该反应装置有利于气液传质，一定程度上避免生物颗粒的过度挤压，提高了反应效率。但至目前为止，包括上述研究的大多数学者都是相对孤立的针对微生物或生物反应装置进行研究，如何从整体出发，建立更为实用的化学反应系统-生物反应系统兼容的反应装置却未有报道，例如怎么采用更系统完善的生物反应系统装置，以便为细胞反应提供更好的条件；怎么更为方便反应器内部的固定化细胞的装卸；特别是在实际应用当中，输送到生物反应器内部以亚铁离子为代表的溶液离子浓度有极大的不稳定性，在这种情形下，如何更稳定地输出Fe³⁺；另外，在处理硫化氢时，当硫化氢浓度不稳定的情况下，生物反应装置又如何与之适应，也就是说如何更好的实现化学反应与生物反应的兼容和统一，是目前急需解决的难题，这就需要采用更为具体可行的反应装置和方法来实现。

参考文献

1、Ebrahimi S.High-Rate Acidophilic Ferrous Iron Oxidation in a BiofilmAirlift Reactor and the Role of the Carrier Material.Biotechnology andbioengineering，2005，90：462-472.

2、Mazuelos A，Carranza F，Palencia I，et al.High efficiency reactor forthe biooxidation of ferrous iron.Hydrometallurgy，2000，58：269-275.

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提出一种可与化学反应更好兼容统一、方便高效的、稳定输出Fe³⁺的生物反应实验装置系统。为了达到这个目的，本发明采用的技术方案为：