摘要
近年来随着锑矿的不断开采，锑矿区的锑污染问题愈发严重。辉锑矿的溶解氧化释放被认为是 Sb 进入水土环境且造成锑污染的关键过程。典型锑氧化菌在辉锑矿溶解氧化过程中发挥着重要的作用，影响了锑的地球化学循环行为。从源头解析锑溶解释放机制，为解决锑矿区的锑污染问题提供了新思路。故本文拟从pH（3-10）、铁形态（铁屑、硫酸铁 Fe2(SO4)3、黄铁矿 FeS2）及铁浓度等影响因素的角度展开对铁介导以及铁与典型锑氧化菌Pseudomonas sp. AO-1耦合介导下辉锑矿的溶解氧化规律的研究，以建立铁与锑氧化菌耦合介导下辉锑矿的溶解氧化机理。本课题的主要工作和成果如下： 1、总结分析了辉锑矿溶解氧化的影响因素及影响过程。pH是控制辉锑矿溶解氧化速率的一个重要参数，其主要通过改变硫产物的组成使溶解平衡发生偏移；铁氧化物可与辉锑矿发生电子转移及催化反应促进其溶解氧化；锑氧化菌的锑氧化机制可使原本溶解极为缓慢的辉锑矿加速溶解氧化，故pH、Fe和锑氧化菌在辉锑矿溶解氧化过程中扮演着重要的角色，其影响机制有待深入研究。 2、研究了在pH（3-10）、铁形态（铁屑、硫酸铁Fe2(SO4)3、黄铁矿FeS2）及铁物质浓度等因素影响下辉锑矿的溶解氧化规律。研究结果表明，pH 是影响辉锑矿溶解氧化速率的重要参数。在pH=3~10范围内，辉锑矿的溶解氧化速率随pH的升高而升高，且溶解和氧化作用占比随pH变化而不同，在pH=3时主要以辉锑矿溶解释放Sb(III)为主，Sb(III)占SbTOT的53.2%；在pH为4~10时，辉锑矿的溶解氧化过程以Sb(III)氧化为主；当 pH=10 时，Sb(V)占 SbTOT的比例可高达 98.6%。铁屑、硫酸铁、黄铁矿均能促进辉锑矿溶解氧化，其中硫酸铁促进效果明显，铁屑和黄铁矿促进效果相近。随着铁物质浓度升高，辉锑矿的溶解氧化速率得到进一步提升，但三者的促进增强作用随 pH值变化呈现出差异性。 3、研究了在pH（3-10）、铁形态（铁屑、硫酸铁Fe2(SO4)3、黄铁矿FeS2）及铁浓度等因素影响下，典型锑氧化菌AO-1耦合介导辉锑矿的溶解氧化规律。研究结果表明， AO-1能够通过改变溶液pH至碱性促进辉锑矿溶解氧化，同时其促进作用与pH值成负相关，在pH值为4-7时促进作用最为明显；不同形态Fe能够促进辉锑矿的微生物溶解氧化，其中铁屑和黄铁矿的促进作用相近，硫酸铁的促进作用最强；增加铁物质浓度使得辉锑矿的微生物溶解氧化速率再次提高。 4、初步构建铁与锑氧化菌介导下辉锑矿的溶解氧化模型：铁介导辉锑矿的溶解氧化机制和铁与典型锑氧化菌AO-1耦合介导辉锑矿的溶解氧化机制。铁介导辉锑矿的溶解氧化机制主要是pH、Fe影响下的物理化学释放过程；铁与典型锑氧化菌AO-1介导辉锑矿的溶解氧化机制的关键过程主要包括：AO-1与Fe耦合作用促进辉锑矿溶解氧化、AO-1介导作用下矿物表面溶蚀、S b3+的氧化以及含锑次生矿物的生成等过程。
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