本发明涉及赤泥综合处理，具体涉及一种赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法。
背景技术：
1、赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的强碱性固体废弃物，每生产1t氧化铝，会产生0.6～2.5t赤泥。因此，大量的赤泥不能被及时综合利用，而以堆存的方式处理，占用了大量的土地，导致土地资源被浪费。另外，赤泥尾矿坝维护费用极高，且在雨天容易发生滑坡等灾害，对周围居民的生命造成威胁。赤泥的碱性高，长期堆存也会导致大量的碱液渗透到地下，污染地下水和周围水源。
2、值得注意的是，赤泥中含有丰富的铝、铁、钒等有价金属，且具有孔结构丰富、比表面积大等特点，国内外学者针对赤泥的这些特点进行了大量的资源化利用研究(王璐,郝彦忠,郝增发.赤泥中有价金属提取与综合利用进展[j].中国有色金属学报,2018,28(8):1697～1710)。目前，赤泥的资源化利用的主要研究方向包括回收有价金属、建筑材料、吸附材料、土壤修复等。但赤泥综合利用率仍然偏低，其中的主要原因：在有价金属回收方面，由于赤泥的强碱性，浸出过程中消耗大量无机酸，增加成本，还会产生大量待处理的固体残渣。在建筑材料方面，赤泥的强碱性会使建材在长时间放置后表面会产生泛碱、泛霜的问题，影响美观和性能。在土壤资源化过程中，土壤受到赤泥的强碱性的影响会逐渐盐碱化，影响后续农作物的种植。在环保领域，赤泥本身吸附能力是有限的，水体的ph会因赤泥的强碱性发生显著的变化(薛生国,李晓飞,孔祥峰,等.赤泥碱性调控研究进展[j].环境科学学报,2017,37(08):2815～2828；曾华,吕斐,胡广艳,等.拜耳法赤泥脱碱新工艺及其土壤化研究[j].矿产保护与利用,2019,39(03):1～7)。
3、此外，目前关于赤泥脱碱和回收有价组分进行了大量的研究，赤泥中有价组分的回收方法比较单一，如采用磁化焙烧～磁选工艺回收铁、碱焙烧～碱浸工艺回收铝等(潘晓林,吕中阳,吴鸿飞，等.赤泥回收铁铝资源技术研究现状及展望[j].中国有色金属学报,2023:1～32；谢仪美,姜祉伸,杨喜童,等.低铁赤泥一步碱热法高效回收有价元素[j].中国有色金属学报,2023:1～17)。但在研究过程中存在浸出脱碱过程药剂消耗高，浸出温度高，浸出液中钒、铝、铁等有价金属回收成分单一，流程复杂，最重要的是经过强酸浸出脱碱和提取有价金属过程又会产生了大量的酸性废液和酸性废渣，该废渣比赤泥更加难以处理和综合利用。
技术实现思路
1、本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，本发明的方法具有赤泥脱碱率高，浸出/萃取过程消耗低，稀有金属钒回收率高，铝铁回收附加值高，赤泥浸出尾渣综合利用前景广的优点。
2、本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
3、本发明的一种赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法是采用微生物浸出、协同萃取、有机/无机聚合获得合格尾渣、贵金属副产品和铝铁复合絮凝剂，具体步骤如下：
4、a、微生物浸出
5、将赤泥与液体培养基按照质量比1：15～25接种于无菌锥形瓶中，在转速为100～200r/min、温度为30～40℃条件下，避光进行菌种的首次驯化培养24～48h；吸取上清液1～2ml于新配置的50～100ml液体培养基中，在与上述相同转速及温度条件下进行再次驯化培养24～48h；重复再次驯化培养过程3～5次后将驯化液进行稀释，并均匀涂布于配制的固体平板上进行分离，经2～4次涂布后将混合菌株分离得到耐盐碱细菌菌株，再在lb固体培养基中划线进行纯化培养，最后将分离的菌株编号标记并纯化3～5代得到m1菌株，保存于冰箱中备用，冰箱温度调至4℃；配制微生物浓度为0～5.1×109cfu/ml的菌液备用；称取1～2g的赤泥于25～50ml烧杯中；将菌液与赤泥按照液固质量比为2～10倒入烧杯中，充分震荡混合均匀后用保鲜膜密封，在20～40℃条件下避光静置保存2～4d；在4000r/min条件下离心取上清液得到浸出液，用校准后的phs～3c仪器测定浸出液的ph值，用icp～aes测定浸出液中钠、钒、铝、铁离子的含量；离心后所剩的浸出渣在40℃下烘干得到合格尾渣，合格尾渣富含大量微生物群落，适用于土壤改良；
6、b、浸出液中钒的分离纯化
7、将步骤a所得浸出液进行萃取作业，萃取过程是先取10～50ml浸出液于烧杯中，用1mol/l的硫酸和氢氧化钠溶液调节其ph值至1.2～2.0；再移取10～50ml的有机相于烧杯中混合，其中有机相是由p507:n235:磺化煤油按照体积比为1～2：6：8组成；再将烧杯放置于设置温度为30～50℃的恒温加热磁力搅拌器中进行搅拌，调节转速为100～400r/min，控制搅拌时间为3～8min；搅拌结束后，倒入分液漏斗中，进行静止分层3～5min得到萃余液和负载有机相；按照体积比为10：1～3量取上述萃取试验得到的负载有机相和反萃剂于烧杯中，其中反萃剂为2～4mol/l的硫酸溶液；调节搅拌器转速为100～400r/min、控制搅拌时间为5～10min搅拌混均；搅拌结束后，倒入分液漏斗中，进行静止分层3～5min，得到反萃液——即富钒液；富钒液通过氨水调整ph值至1.8～2.2，加热至温度为97～100℃，搅拌20～40min，反应结束后过滤得到多聚钒酸铵沉淀——即apv沉淀，apv沉淀经过干燥后，再于500～550℃条件下煅烧30～40min，即得到贵金属副产品五氧化二钒——即v2o5；
8、c、萃余液中铝/铁的聚合陈化
9、对步骤b所得的萃余液进行聚合陈化作业，将聚合温度设置为50～70℃，按照m(al+fe)：mcts为100：1～8向萃余液中依次加入壳聚糖、硫酸铝、硫酸铁，调整搅拌器转速为300～600r/min进行快速混均；再向萃余液中逐滴滴入氢氧化钠溶液使得碱化度控制在0.5～2.4，继续加热为70～90℃，再将搅拌器转速调整为120～180r/mim后搅拌1～3h，搅拌结束后陈化24～48h，于50～80℃条件下干燥12～24h后便得到铝铁复合絮凝剂。
10、本发明中所述赤泥中钠含量为0.5～15％、钒含量为0.1～0.8％、铝含量为8％～30％、铁含量为10～40％。
11、本发明中所述m1菌株为芽孢杆菌属，微生物群落体积大且平摊，表面光滑，呈淡黄色，细胞形态为长杆状，单个或呈短链排列，直径为1.2～2.0×0.5～1.0μm。
12、本发明中所述合格尾渣的ph值为6.5～7.5，合格尾渣中氧化钠含量小于0.2％、菌群otus数量为349～909。
13、本发明中所述浸出液的ph值为1.8～2.6，浸出液中钒浓度大于128ppm、铝含量大于2g/l、铁含量大于1.5g/l。
14、本发明中所述五氧化二钒的纯度大于99.53％。
15、本发明中所述萃余液的ph值为1.5～2.2，萃余液中钒浓度小于5ppm、铝含量大于1.95g/l、铁含量大于1.4g/l。
16、本发明中所述铝铁复合絮凝剂属于有机/无机复合型，能够处理高浊度和高色度废水。
17、为了更详细解释本发明中所用反应物质的性能、反应参数的选择依据、对应的技术效果，为此进行了下述一系列的试验，具体说明如下：
18、将从赤泥中选育的菌株进行菌落形态观察，在光学显微镜下观察细菌1000倍的细胞形态，微生物菌落及其细胞形态如图2所示。
19、利用16s全序列测序分析对菌株进行dna的提取、引物扩增、电泳、纯化回收、测序等，目标序列pcr长度为1500bp左右，并将16srdna序列，在核糖体数据库http://rdp.cme.msu.edu/index.jsp上比对，用mega4构建系统发育树，结果如图3所示。
20、由图3可知，菌株m1可以完全检测出相应基因序列，对比分析其基因序列哥发育树可知，菌株m1被鉴定为bacillus(芽孢杆菌属)，与粟褐芽孢杆菌(bacillusbadius)具有最高度相似(99.86％)。
21、考察菌量对赤泥脱碱的影响，其结果见图4。
22、由图4可知，随着微生物用量的增加，赤泥试样的ph值呈现快速下降的趋势，当微生物用量为1个平板(约为1×1011cfu/ml)赤泥试样的ph从10.5降低至8.65左右。随着菌株浓度的增加，在菌株用量为7个平板(约为7×1011cfu/ml)，此时赤泥试样的ph降低到7.56左右，赤泥试样ph降低主要是由于菌株代谢产生有机酸，增加菌株浓度后，菌株代谢产酸的浓度提高，从而提高了与赤泥中碱性物质接触的机会，促进了与碱性物质的反应，赤泥试样的ph也随之不断降低。当菌株浓度增加至9个平板，赤泥试样的ph值降低至7.55和7个平板效果相差不大；在菌量为7×1011cfu/ml时，能使赤泥试样ph得到有效降低，可以选择微生物用量最佳为7个平板浓度为(7×1011cfu/ml)。
23、考察处理时间对赤泥脱碱的影响，其结果见图5。
24、由图5可知，赤泥试样的ph值随着处理时间的增加，呈现出先迅速降低后，缓慢回升趋于稳定，其中在1d达到最小值，ph值从10.5降低至7.0左右。推测菌株在lb固体培养基上生存代谢之后(较适生存环境)，大量繁殖。将其制备为菌液，倒进赤泥中后，代谢产生大量有机酸，使得赤泥试样ph迅速下降，之后随着赤泥中碱性的缓慢释放以及微生物缺乏微生物生存营养物质使得微生物将代谢有机酸作为新的碳源进行代谢活动改变生存环境ph为自身生存最佳ph，导致赤泥试样ph进一步上升之后趋于平稳，微生物组分实验结果从理论上验证了这一分析。考虑到实验误差以及实际的工业化生产需要，处理时间选择为2d较为合适。
25、考察处理液固比对赤泥脱碱的影响，其结果见图6。
26、由图6可知，液固比对赤泥脱碱率的影响较大，液固比为10ml/g时，赤泥试样的ph已经降低至7.5，液固比继续提高至20ml/g、30ml/g、40ml/g和50ml/g，赤泥试样的ph分别为7.2、7.0、6.85、6.75，可见随着液固比的提高，赤泥试样的ph减低幅度逐渐减小。在液固比为20ml/g的条件下，已经较为适合微生物生存，继续提高液固比，进一步稀释了生理盐水中na离子浓度，降低细胞内外na离子浓度梯度，使得微生物可以代谢更多的有机酸去中和赤泥碱性；粟褐芽孢杆菌属好氧微生物，随着液固比增加，水中溶解氧含量提升，有利于菌株代谢活动，且水的缓冲作用加大，使得微生物生存环境更为适宜，考虑到实际工业需要，选择液固比为20ml/g效果较好，且实验误差较小。
27、考察处理培养温度对赤泥脱碱的影响，其结果见图7。
28、由图7可知，温度对微生物脱碱效果影响也较为显著。随着温度升高，赤泥试样ph先减小后缓慢增大，说明升高温度可以加快微生物代谢，使其产酸更多；随着温度升高，微生物开始利用代谢的有机酸作为碳源，使得赤泥试样ph升高；在40℃时，赤泥试样ph较35℃更低，推测可能是温度超过粟褐芽孢杆菌耐受，导致微生物产生败亡现象，代谢的有机酸没有被消耗。总体趋势来看温度在25℃～30℃范围内赤泥试样的ph降低较多说明在此温度区间内细菌代谢旺盛。由以上分析可知，粟褐芽孢杆菌在室温范围内作用效果较好，这也满足实际工业化需要。
29、对菌株处理后赤泥浸出渣的物种丰度进行高通量测序，其结果如图8和图9所示。
30、添加粟褐芽孢杆菌不同处理天数的赤泥残留样品在out水平上的分析如图8中的a所示，sample 1～4分别为处理3天、7天、30天、45天。venn图分析表明，所有处理过的样品共有otus数量为178，其中simple 1独有otus数量为349，simple 2独有otus数量为471，simple 3独有otus数量为456，simple 4独有otus数量为446。simple 1共有otus数量为829，simple 2共有otus数量为916，simple 3共有otus数量为945，simple 4共有otus数量为909(如图8中的c所示)。通常对微生物群落重建可以通过otus的丰度性来反映其修复效果，粟褐芽孢杆菌处理不同天数之后赤泥残样的otus数量明显增多，表明微生物群落在不同处理天数后其多样性逐渐增加，这表明粟褐芽孢杆菌的接种对微生物的生态功能产生了积极地影响，这有利于微生物生态网络关系的重构。属水平上添加粟褐芽孢杆菌处理不同天数的赤泥残留样品微生物群落相对丰度3d结构如图8中的b所示，其中只展示相对丰度＞1％的优势属类群，低于1％的合并为others。在分别经过粟褐芽孢杆菌(bacillus)处理3d、7d、30d、45d的赤泥残留样品中分别发现了7、8、8和7个优势菌。随着处理时间的增加，粟褐芽孢杆菌添加之后的赤泥微生物属于水平上，bacillus等逐渐成为优势属这一点在sample1、sample 3和sample 4上尤为明显。对比分析sample 1和sample 2，sample 1优势属主要为bacillus，这说明粟褐芽孢杆菌可以很好地在赤泥上存活，sample 2优势属为bacillus和defltia，这表明粟褐芽孢杆菌的生长代谢促进了赤泥中一些原本不活跃的微生物的生长繁殖，使得赤泥中微生物多样性略有提升，优势菌属增加。不同处理阶段赤泥残留样品的微生物相对丰度存在一定差异(如图8中的d)。采用ternary三元相图比较了sample 1、sample 3和sample 4分别对应粟褐芽孢杆菌处理赤泥残样的前期、中期和中后期细菌组成在属水平上的影响相同颜色不同的点代表了细菌同一科水平下不同的属，点的大小代表该属在不同样本当中平均相对丰度，点的位置代表了该属在不同样本中的分布比例(如图8中的d，图例为细菌科水平分类)。在不同的样品中，厚壁杆菌门(firmicutes)中的芽孢杆菌科(bacillaceae)和梭菌科(clostridiaceae)均有体现，芽孢杆菌科(bacillaceae)占比分别为32.23％、34.38％、53.67％，说明其平均相对丰度逐渐增高。sample 1独有物种为柄杆菌科(caulobacteraceae)和球菌科(planococcaceae)，sample 3和sample 4中并无独有物种，这表明粟褐芽孢杆菌的接种可以改善极端的环境以影响残留样中细菌的群落结构。这与venn图和物种丰度3d柱状图的结果相对应。
31、添加粟褐芽孢杆菌不同处理天数的赤泥残留样品在属水平上的分析如上图所示，其中图9中的a、b、c、d分别对应sample 1～4，对应菌株处理赤泥样品前期和中后期。对于细菌，sample 1中菌群整体可以分为两大门分别是厚壁菌门(firmicutes)约占66.8％和变形菌门(proteobacteria)约占30％，在整个细菌群落中芽孢杆菌属占整个微生物群落的44％，otu为1866，这表明粟褐芽孢杆菌可以在极端盐碱环境下生存。在sample 2、3、4中芽孢杆菌属(bacillus)分别占比为31％、42％、58％，这表明菌株添加前期主要依赖外部接入微生物来驱动改善赤泥微生物群落环境，菌株接种后其生长代谢促进了赤泥原有不活跃菌株的生长繁殖。厚壁菌门(firmicutes)与土壤中全氮显著正相关，厚壁菌群的丰度对土壤全氮具有促进作用。芽孢杆菌属(bacillus)具有与溶磷、释钾、固氮且产多糖等功能，在处理中后期，其丰度占比增大，可以作为指示赤泥营养水平及质地结构的改善程度。sample 1中黄单胞菌科(xanthomonadaceae)是一种嗜盐碱性的菌群，在盐碱湖中生存较好，在演替前期出现，随后消失，其可以作为赤泥成土过程中盐碱度变化指示剂。
32、利用液相色谱法(hplc)对菌株代谢产物进行检测，结果如图10所示。
33、由于细菌代谢产物为大量有机酸，故此，赤泥中大部分铝、铁和钒等有价金属也溶解于赤泥脱碱浸出液中。其中，细菌代谢产物产生的酒石酸、柠檬酸、乙二酸等有机酸均是有机络合剂，对铁(ⅲ)的络合行为和抑制萃取的影响进行了比较研究，试验结果如图11所示。
34、结果表明，柠檬酸作为fe(ⅲ)的络合剂，显示出比水杨酸、酒石酸和亚氨基二乙酸更好的v(ⅳ)/fe(ⅲ)的分离效果，同时还提高了v(ⅳ)的萃取效率，这可能是因为柠檬酸本身电离质子形成coo～官能团，与fe(ⅲ)结合形成的螯合物比其他络合剂更稳定，而且在水相溶液中柠檬酸不仅能与fe(ⅲ)形成络合物，还能有效影响有机膦类萃取剂之间二聚体氢键的形成，增加了萃取剂的饱和容量，双重机理提高了萃取剂对v(ⅳ)/fe(ⅲ)的分离性能。此外，它比其他络合剂更容易获得，而且价格较低，因此选择柠檬酸作为后续试验所用络合剂进行进一步的试验和机理探索。
35、最常见的有机磷基萃取剂是二(2～乙基己基)膦酸(p204)、2～乙基己基膦酸单～2～乙基己基酯(p507)和双(2，4，4～三甲基戊基)膦酸(cyanex 272)。因此，分别研究了在加入柠檬酸作为络合剂前后，这三种萃取剂对溶液中v(ⅳ)和fe(ⅲ)的萃取分离效果，试验结果如图12所示。
36、结果表明，在加入柠檬酸之前，三种萃取剂都不能充分成功地分离出v(ⅳ)和fe(ⅲ)，而加入柠檬酸后，v(ⅳ)/fe(ⅲ)分离效果显著改善。此外，与p204相比，p507和cyanex272在提高了v(ⅳ)萃取率的同时还保持着令人满意的v(ⅳ)/fe(ⅲ)分离效果。为进一步确定后续试验所需的萃取剂，分别使用p507和cyanex 272对在不同ph值下加入柠檬酸的含v(ⅳ)和fe(ⅲ)溶液中进行萃取比较，考察v(ⅳ)/fe(ⅲ)的萃取分离效果，试验结果如图13所示。
37、由图13可知，在不同的ph值条件下，p507在提高v(ⅳ)萃取率和v(ⅳ)/fe(ⅲ)分离效果方面都表现出比cyanex 272更大的优势。这是由于cyanex 272分子中不含酯氧原子，且烷基具有电子让渡作用，对p(o)oh官能团进一步产生诱导作用，使磷羟基上的h+难以电离，导致其pka值高于p507，而p(o)oh官能团的活性却低于p507。因此，p507萃取v(ⅳ)的能力要高于cyanex 272。所以选择p507作为后续试验的萃取剂并确定最佳萃取ph值为1.2。
38、有机相和水相的比例(o/a)在溶剂萃取过程中也起着重要作用，因为它在很大程度上决定了v(ⅳ)的富集程度和萃取效率。因此，以p507为萃取剂，研究了相比o/a对v(ⅳ)的萃取率以及v(ⅳ)和fe(ⅲ)的分离性能的影响，试验结果如图14所示。
39、由图14可知，随着相比的增加，v(ⅳ)和fe(ⅲ)的萃取率都有不同程度的增加，但由于fe(ⅲ)的萃取率增加趋势更为明显，导致v(ⅳ)/fe(ⅲ)分离效果逐渐变差，因此综合考虑选择相比为1.5作为后续试验条件。为了进一步探究柠檬酸用量对v(ⅳ)/fe(ⅲ)分离的影响，考察了p507对不同柠檬酸摩尔比下的含v(ⅳ)和fe(ⅲ)的溶液中对v(ⅳ)和fe(ⅲ)的萃取率和v(ⅳ)/fe(ⅲ)分离性能，试验结果如图15所示。
40、如图15所示，随着柠檬酸用量的增加，v(ⅳ)的萃取率逐渐增加，fe(ⅲ)的萃取率却逐渐降低，在柠檬酸摩尔比为2时，v(ⅳ)和fe(ⅲ)的萃取率分别达到80％以上和5％以下，fe(ⅲ)几乎完全与柠檬酸络合，最大分离系数βv/fe＝340。图15还表明，过量的柠檬酸可能会与溶液中的v(ⅳ)结合，从而降低v(ⅳ)的萃取率。
41、采用紫外～可见分光光度计对萃取前后的溶液进行检测分析，结果分别如图16、图17所示。
42、随着溶液中柠檬酸摩尔比从0增加到2.5，fe(ⅲ)～柠檬酸络合物的吸光度降低，但当柠檬酸摩尔比为2后，吸光度变化不大，这也与图15的萃取试验结果相一致。这表明溶液中的fe(ⅲ)可以在柠檬酸摩尔比为2时与柠檬酸实现基本络合，并将络合态的fe(ⅲ)保留在水相中，而不会被萃取到有机相中。
43、根据配位化学的相关书籍和文献报道可知，有机配体与金属离子配位反应的进行受到多种因素的影响，由于试验所选用的络合剂柠檬酸为酸性，反应液的ph值就成为影响络合反应的首要因素，为此试验首先研究了ph对柠檬酸络合fe(ⅲ)的影响。对fe(ⅲ)～柠檬酸体系下在不同ph下的fe(ⅲ)～柠檬酸体系进行紫外～可见光谱检测分析，检测结果如图18所示。
44、fe(ⅲ)～柠檬酸络合物体系下的uv～vis吸收光谱显示，吸光度随ph值的增加而降低。然而，当ph值>1.2时，吸光度并不随ph值的增加而明显变化，说明较高的ph值对fe(ⅲ)和柠檬酸的络合是有利的。因此，柠檬酸络合fe(ⅲ)必须在1.2～2的初始ph范围内进行。
45、在络合反应中，反应底物的量对反应进程的影响同样不可忽视，柠檬酸与铁的比例比铁(ⅲ)离子的实际浓度更重要。因此，为了探明柠檬酸用量对fe(ⅲ)络合的影响，在fe(ⅲ)溶液中加入不同摩尔比的柠檬酸并对fe(ⅲ)～柠檬酸体系进行紫外～可见光谱检测分析，检测结果如图19所示。
46、fe(ⅲ)～柠檬酸复合物的紫外～可见吸收光谱显示，随着柠檬酸摩尔比从0增加到2.5，吸光度逐渐降低。当摩尔比>1.5后，吸光度不再发生明显变化，这表明至少需要1.5摩尔比的柠檬酸的量来满足fe(ⅲ)～柠檬酸的完全络合。但值得注意的是，图15中试验结果表明，至少需要2摩尔比的柠檬酸的量才可以满足fe(ⅲ)～柠檬酸的完全络合，这可以解释为在实际中为实现基本完全络合反应通常需要加入比理论值更多的络合剂。
47、最终选择柠檬酸对溶液中的fe(ⅲ)进行络合，萃取剂选择相比为1.5的p507对络合后溶液进行萃取，当柠檬酸/fe(ⅲ)摩尔比大于2时，v(ⅳ)和fe(ⅲ)的萃取率分别达到80％以上和5％以下，最大分离系数βv/fe＝340，实现了v(ⅳ)/fe(ⅲ)的高效分离。
48、对上述萃余液进行铝、铁聚合研究，在mcts/m(al+fe)＝5:1、b＝0.9、al/fe＝1:1的条件下，温度对降浊效果的影响见图20。
49、随着絮凝剂制备温度的升高，在温度60℃时降浊率达到最高，此时alb含量最高，al13含量也为最高；feb含量差别不大。反应温度影响反应速率和溶胶的稳定性。温度的高低直接影响溶胶胶核对电位离子的吸附力影响胶体护散层中的反离子数目的多少以及扩散层的厚度。如果反应温度过高使布朗运动剧烈溶胶粒子的动能变大使得当溶胶粒子能够相互靠近到双电层重叠时吸引的效应足以抵消排斥效应导致溶胶粒子的结合发生聚沉作用降低胶体制备体系的分散程度影响胶体的稳定性。但是温度过低反应不能进行或者反应速率很慢。这是因为在一定温度范围内，随反应温度的升高，溶液中的分子或离子运动速度加快，分子或离子迅速扩散，单位时间内发生聚合反应的分子或离子有效碰撞次数增加，使其反应更加充分，反应速度加快。这是由于反应温度过高，容易导致胶体凝结，降低胶体制备体系的分散程度，影响胶体的稳定性。
50、在温度为60℃、b＝0.9、al/fe＝1:1的条件下，mcts/m(al+fe)对降浊效果的影响见图21。
51、cts含量过低，吸附在微粒表面上的壳聚糖长链不能通过“架桥”方式将两个或更多的微粒连在一起；而cts含量过高，架桥过程中会因链段间的重叠而产生一定的排斥作用，从而削弱架桥作用，另外作为昂贵的壳聚糖，含量过高会影响到pafs～cts的价格。随之壳聚糖加入量的增大，浊度及色度去除率均随之下降，这是由于壳聚糖的量过大，导致絮凝剂带有的正电荷过多，不能很好地发挥其吸附架桥作用。
52、在温度为60℃、mcts/m(al+fe)＝5：1、al/fe＝1:1的条件下，碱化度对降浊效果的影响见图22。
53、随着碱化度变大，fea一直减少；碱化度0.5时，降浊率最高，alb含量最高，al13含量最高；feb随着碱化度的升高一直升高，但在0.7以后fec占据了大部分，fe3+发生部分沉淀影响絮凝效果。其原因可能为在偏酸性环境下，调节了絮凝剂中铝锌羟基络合物的含量，使部分金属离子能够完成与壳聚糖所含羟基的络合作用，发挥很好的电中和作用。制备得到的铝铁复合絮凝剂，进行红外光谱和物相分析，结果分别见图23和图24。
54、可以看出，反应前后物质结构发生了变化。其中psaf+cts的谱图在3423.90cm～1～2919.00cm～1范围的吸收峰比psaf和cts相同波数的吸收峰都有加宽，表明在这个波数范围内psaf中同波数的～oh的伸展振动吸收峰，cts中同波数的o～h伸缩振动吸收峰、c～h的伸缩振动吸收峰、n～h的伸缩振动吸收峰，相互发生了重叠,形成一个较宽的吸收峰。这个宽峰说明psaf+cts样品分子中存在着大量由o～h、n～h形成的链内、链间氢键，因氢键的长短和强弱不同，使得其伸缩峰出现在～较宽的频率范围内。壳聚糖1075cm～1处有一个～oh的面外弯曲振动吸收峰，对应pafs～cts絮凝剂红外谱图中1143cm～1处出现了强峰，证明部分壳聚糖分子中的～oh与铝盐或铁盐形成了al～oh～al或fe～oh～fe结构,壳聚糖与部分金属离子发生反应。518cm～1处的fe～o振动和604cm～1处al～0h弯曲振动消失,该吸收峰与cts中谱图中610cm处的0～h的变性振动吸收峰在反应中相互作用，在pafs+cts的谱图中表现在612cm～1处有一较弱吸收峰。
55、如图24所示:cts、pafs和pafs～cts三种物质的x射线图差别很大,随着c值的增加，pafs～cts复合絮凝剂的xrd谱图发生了衍射峰消失的现象，c＝9/1和7/1的pafs～cts复合絮凝剂在衍射角10°<2θ<30°时，存在明显的衍射峰，而c＝5/1、3/1、1/1和c＝1/3的复合絮凝剂该衍射角范围内的衍射峰则消失。mdijade分析可知，在10°～30°范围内，主要的含铝化合物包括。pafs的x射线衍射图有明显的衍射峰。壳聚糖的x射线衍射图，只在20＝20.6°处有一个衍射峰，其他位置都为漫散的峰包。pafs～cts的x射线衍射图，在20＝20.6°处没有明显的衍射峰,al2(so4)3、fe2(so4)3等物质的特征峰基本上没有被识别出来，说明产生了新的无定型聚合物。所以pafs～cts并不是几种化合物简单的混合，而是分子间发生了一定的相互作用，使絮体的产生速度大幅度提高，并增大絮体尺寸，减少絮体大小的差异性，提高絮凝效果。将制备得到的聚合铝铁复合絮凝剂，用于高浊度煤泥水的处理，结果见图25。
56、本发明的设计原理及有益技术效果如下：
57、由于本发明以微生物浸出、协同萃取、有机/无机聚合的思路处理赤泥获得合格尾渣、贵金属副产品和铝铁复合絮凝剂，可使赤泥的脱碱率大于90％，钒浸出率大于80％，铝、铁浸出率大于70％，浸出渣即为合格尾渣ph值为6.5～7.5，氧化钠含量小于0.2％，菌群otus数量为349～909，可以直接作为土壤改良剂使用。赤泥浸出液中钒、铁、铝等得到富集，赤泥中选育的m1菌株为芽孢杆菌属，微生物群落体积较大而平摊，表面光滑，呈淡黄色，细胞形态为长杆状，单个或呈短链排列，直径为1.2～2.0×0.5～1.0μm，其代谢产物为柠檬酸、酒石酸等多种有机酸，其中柠檬酸对赤泥浸出液中的铁具有显著的络合作用，采用p507萃取剂对络合后溶液进行萃取，钒萃取率大于80％，而铝、铁萃取率则小于5％，最大分离系数βv/fe＝340，实现了稀有金属钒的高效分离，经反萃、沉淀、煅烧工艺后可分别获得纯度大于99.5％的五氧化二钒产品。萃余液中含有大量铝、铁离子，通过壳聚糖有机物的改性掺杂，可制备出高性能的铝铁有机/无机复合絮凝剂，可处理高浊度和高色度废水。
58、因此，本发明具有赤泥脱碱率高，浸出/萃取过程消耗低，稀有金属钒回收率高，铝铁回收附加值高，赤泥浸出尾渣综合利用前景广的优点。
1. 一种赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述方法是采用微生物浸出、协同萃取、有机/无机聚合获得合格尾渣、贵金属副产品和铝铁复合絮凝剂，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述赤泥中钠含量为0.5～15%、钒含量为0.1～0.8%、铝含量为8%～30%、铁含量为10～40%。
3.根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述m1菌株为芽孢杆菌属，微生物群落体积大且平摊，表面光滑，呈淡黄色，细胞形态为长杆状，单个或呈短链排列，直径为1.2～2.0×0.5～1.0μm。
4.根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述合格尾渣的ph值为6.5~7.5，合格尾渣中氧化钠含量小于0.2%、菌群otus数量为349～909。
5. 根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述浸出液的ph值为1.8~2.6，浸出液中钒浓度大于128 ppm、铝含量大于2 g/l、铁含量大于1.5g/l。
6.根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述五氧化二钒的纯度大于99.53%。
7. 根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述萃余液的ph值为1.5~2.2，萃余液中钒浓度小于5 ppm、铝含量大于1.95 g/l、铁含量大于1.4g/l。
8.根据权利要求1所述的赤泥脱碱及综合回收有价组分的方法，其特征在于：所述铝铁复合絮凝剂属于有机/无机复合型，能够处理高浊度和高色度废水。
