煤、石油、天然气是现阶段人类社会使用的主要能源物质。在消耗这些化石燃料的过程中,产生大量含有二氧化硫的废气,造成大气污染。在净化含二氧化硫烟气时实现硫的回收符合废物资源化的趋势。生物法烟气脱硫工艺可回收单质硫,但生成的单质硫因分离困难和纯度问题成为技术发展的瓶颈。纳米态硫化亚铁具有有机污染物脱卤、吸附和降解有毒物质等作用,通过生物法合成纳米硫化亚铁是现今一大研究热点。生物法烟气脱硫过程中,在产生硫化物的厌氧反应器中加入亚铁物质具有制备纳米硫化亚铁的潜力。在生物法烟气脱硫的厌氧硫酸盐/亚硫酸盐还原反应体系中,单独加入可溶性亚铁离子存在沉淀问题而影响其与体系产生的硫化物反应。因此在该体系中加入可被生物还原的铁氧化物原位产生亚铁离子和硫离子结合,可避免或减少亚铁沉淀问题。而硫酸盐/亚硫酸盐和铁氧化物的同步生物还原需要进一步深入调查。本研究利用具有硫铁还原功能的菌株Shewanella oneidensis MR-1为实验菌株,研究其单独和同步生物还原亚硫酸盐和多种铁氧化物的过程特性,分析反应过程中硫化物和亚铁离子的浓度变化,对反应过程中亚硫酸盐、铁氧化物、硫化物和亚铁离子之间的生物和化学反应进行深入分析,并初步研究了体系可能存在的硝酸盐对铁氧化物生物还原的影响以及菌株MR-1还原硝酸盐和亚硝酸盐过程。主要的工作和研究成果如下:(1)菌株MR-1具有硫铁同步还原能力,能够在同一体系中还原水铁矿和亚硫酸盐并通过生物过程和化学过程生成FeS,随水铁矿的消耗生物法生成的FeS比例增加。菌株CMX不具备水铁矿还原功能,FeS通过水铁矿与硫化物化学反应生成。亚硫酸盐与水铁矿比例为3/4,菌株MR-1能够使体系中的硫元素转化为FeS,对于不具备水铁矿还原功能的菌株CMX,硫化物与水铁矿通过化学反应,最终能够实现88.3%硫化物转化为FeS。(2)MR-1可以通过同步还原水铁矿和亚硫酸盐的方法合成纳米FeS,生成的纳米FeS一部分结合在水铁矿上一部分分散在溶液之中,其尺寸分布在600-1000 nm,并有部分分布在100 nm以下,纳米颗粒的分散程度良好。(3)菌株MR-1能够还原结晶度较高的赤铁矿、针铁矿以及磁铁矿,还原产物中包含可溶性Fe(II)离子,还原速率远低于弱结晶水铁矿的还原反应速率。在以针铁矿和赤铁矿为铁源的反应体系中,亚硫酸盐经生物还原生成硫化物后与铁氧化物发生化学反应。然而赤铁矿和针铁矿与硫化物的反应,受到铁氧化物种类以及晶体结构等限制,反应效率不高,造成后续硫化物的积累,这一现象赤铁矿更为严重。(4)探究硝酸盐对菌株MR-1还原铁氧化物的影响,发现低浓度的硝酸盐对水铁矿的还原具有促进作用。铁氧化物存在会对菌株MR-1还原硝酸盐产生影响,铁氧化物生物利用性越低,硝酸盐还原越慢。探究菌株MR-1还原不同浓度的亚硝酸盐过程和产物,发现低浓度的亚硝酸盐能够全部还原转化为铵,而当浓度高于5 mM时,亚硝酸盐的毒性抑制菌株MR-1对亚硝酸盐的转化。