硫化钠沉淀-自养硝化颗粒污泥协同去除稀土矿废水中铵氮与铊的工艺优化及机制解析

来自江西南部的研究人员针对离子型稀土矿废水中的铊(Tl)和铵氮(NH4+-N)污染问题，开发了硫化钠(Na2S)沉淀耦合自养硝化颗粒污泥(ANGS)生物吸附的创新工艺。通过单因素实验和正交优化，实现Tl去除率99.59±0.36%、NH4+-N去除率74.15±1.43%，出水浓度显著低于排放标准。XPS分析揭示Tl2S沉淀和ANGS功能基团络合的双重作用机制，为稀土矿尾水处理提供了高效经济的技术方案。

　　

这项突破性研究开创性地将硫化钠(Na₂S)化学沉淀与自养硝化颗粒污泥(autotrophic nitrifying granular sludge, ANGS)生物吸附技术强强联合，成功攻克离子型稀土矿废水中剧毒铊(thallium, Tl)和顽固性铵氮(ammonium nitrogen, NH₄⁺-N)的协同去除难题。实验团队通过精密调控反应条件——在pH 10环境下投加0.3 mL Na₂S反应9分钟，先实现94.47%的Tl和55.71%的NH₄⁺-N去除效率。随后ANGS生物膜闪亮登场，其表面丰富的功能基团与微生物胞内吸附机制双管齐下，最终使Tl浓度降至0.62 μg/L的安全阈值，NH₄⁺-N浓度控制在12.28 mg/L。X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)如同分子侦探，精准捕捉到Tl₂S沉淀物特征峰，证实了硫化物的化学转化机制。该技术方案犹如环境治理的"黄金组合"，兼具工艺简单、成本低廉和绿色可持续的优势，为全球稀土开采行业的废水治理树立了新标杆。