Page 206 - 《精细化工》2023年第9期
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·2054· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
煅烧黄铁矿制备：称取 5 g 天然纳米黄铁矿粉 样采用蠕动泵将反应后的水从反应器下端泵出，将
末装入瓷舟，随后放入石英管中，升温前从石英管 进水和出水流量（Q）均设定为 2 L/h。反应周期为
上部通入高纯氮气，吹扫 5 min 置换管内的空气， 进水 1 h，反应 5 h，静置沉淀 1 h，出水 1 h，共计
随后以 5 ℃/min 的升温速率升至预设温度并保温 8 h，每天 3 个反应周期。接种污泥初始基本特性如
2 h。煅烧结束后，在氮气保护下冷却至室温，装入 下：污泥沉降比（SV）为 39%；挥发性悬浮物质量
样品袋密封保存。 浓度（VSS）为 1868 mg/L；污泥质量浓度（MLSS）
混合煅烧黄铁矿制备：称取 5 g 天然纳米黄铁 为 4281 mg/L。驯化污泥期间，进水采用人工模拟
矿粉末装入瓷舟，再加入 1 mL 二甲基亚砜混合搅拌 含氮废水，硫源和硝 酸 盐氮分别 采 用 FeS 2 和
均匀后放入石英管中，升温前从石英管上部通入高纯 NaNO 3 ，且进水中不投加有机物。进水（即人工模
氮气，吹扫 5 min 置换管内的空气，随后以 5 ℃/min 拟含氮废水）组成成分如下（均为质量浓度）：NaNO 3
–
的升温速率升至预设温度并保温 2 h。煅烧结束后， 180 mg/L (NO 3 -N 29.6 mg/L)、NaHCO 3 800 mg/L、FeS 2
在氮气保护下冷却至室温，装入样品袋密封保存。 500 mg/L、MgSO 4 •7H 2 O 50 mg/L、FeSO 4 12 mg/L、
Na 2 HPO 4 200 mg/L、NaH 2 PO 4 200 mg/L，每天定时
硝酸盐氮去除率（R）和去除速率〔v，单位为
–
检测出水 NO 3 -N 质量浓度变化，对驯化后的污泥进
mg/(L·h)〕的计算公式为：
行微生物群落分析。
R /% 0 t ×100 （2） 1.5 改性黄铁矿制备条件的优化
0
1.5.1 不同煅烧温度下煅烧黄铁矿的脱氮实验
v 0 t （3） 在 SBR 反应器中加入 1 L 驯化后的菌群污泥
t
–
– （实验用泥均为 1 L 驯化后的菌群污泥），NO 3 -N
式中：ρ t 为 t 时刻溶液中 NO 3 -N 质量浓度，mg/L；ρ 0
–
为初始溶液中 NO 3 -N 质量浓度，mg/L；t 为反应时 初始质量浓度为 14.00 mg/L（将 6.07 g NaNO 3 用去
离子水溶解在 1 L 容量瓶中定容，所得溶液即质量
间，h。
–
浓度为 1.00 g/L 的 NO 3 -N 溶液，取 14 mL 加入反应
1.3 表征及性能测试
体系），煅烧黄铁矿投加量为 500 mg（煅烧温度分
SEM 测试：以 5~10 keV 的加速电压对改性前
别为 500、600、800 和 1000 ℃，煅烧时间为 2 h），
后黄铁矿的表面微观结构进行 SEM 测试；XRD 测
以未投加煅烧黄铁矿的实验为空白对照组，在 pH=
试：使用 Cu K α 辐射源在 150 mA 和 40 kV 条件下进
7.5~8.0，温度 25~30 ℃，转速为 90 r/min 的条件下，
行 XRD 测试，扫描速度为 5 (°)/min，扫描范围 20°~
–
定时取样检测 SBR 反应器中硝酸盐氮（NO 3 -N）、
80°；比表面积及孔径测试：先将样品在 105 ℃下
–
亚硝酸盐氮（NO 2 -N）、总氮（TN）质量浓度变化，
干燥 2 h 后，用比表面积分析仪在 77 K 下进行 N 2
确定最佳煅烧温度。
吸附-脱附实验；用粒度分析仪对样品的粒径进行分
1.5.2 不同改性剂混合煅烧黄铁矿的脱氮实验
析，将样品粉末放入 500 mL 蒸馏水中超声分散均
在 SBR 反应器中加入 1 L 驯化后的菌群污泥，
匀，设置颗粒折射率为 1.84；VSM 测试：极头直径 NO 3 -N 初始质量浓度为 15.00 mg/L（加入 15 mL 质
–
3
–7
为 5 cm，矩测量范围为 5×10 ~1×10 emu。 –
量浓度为 1.00 g/L 的 NO 3 -N 溶液，下同），加入
水质检测：水样经 0.45 μm 有机滤膜过滤后，
500 mg 混合煅烧黄铁矿〔不同改性剂（脂肪酸钠、
参照国标进行水质测定。滤液中水质指标分析项目 明胶、二甲基亚砜），煅烧温度 600 ℃，煅烧时间
–
及主要测定方法：NO 3 -N 质量浓度采用酚二磺酸光 2 h〕，pH=7.5~8.0，温度 25~30 ℃，转速为 90 r/min
–
度法（GB 7480—1987）；NO 2 -N 质量浓度采用 N-(1- 的条件下，定时取样检测 SBR 反应器中 NO 3 -N 质
–
+
萘基)-乙二胺分光光度法（GB 7493—1987）；NH 4 -N 量浓度变化，确定最佳改性剂。
质量浓度采用纳氏试剂分光光度法（ HJ 535— 1.5.3 不同煅烧时间下混合煅烧黄铁矿的脱氮实验
2009）；TN 质量浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分 在 SBR 反应器中加入 1 L 驯化后的菌群污泥，
–
光光度法（HJ 636—2012）。 NO 3 -N 初始质量浓度为 15.00 mg/L，加入 500 mg 混
1.4 污泥中脱氮菌种的驯化 合煅烧黄铁矿（改性剂为二甲基亚砜，煅烧温度为
厌氧回流污泥取自合肥市某污水处理厂（卡罗 600 ℃，煅烧时间分别为 1、2、3 和 4 h），pH=7.5~8.0，
塞尔氧化沟工艺），根据陈家轲等 [16] 的驯化方法， 温度 25~30 ℃，转速为 90 r/min 的条件下，定时取
–
全程采用 SBR 对厌氧回流污泥进行驯化，得到具有 样检测 SBR 反应器中 NO 3 -N 质量浓度变化，确定
稳定脱氮的菌群污泥。驯化用反应器内径 12 cm，高 最佳煅烧时间。
约为 1.5 m，有效容积为 4 L，进水采用蠕动泵泵入 1.6 改性黄铁矿脱氮单因素实验
反应器上端，并起到调节进水的流速作用，出水同 单因素实验中所用改性黄铁矿均为混合煅烧黄
