氧化亚铁硫杆菌(Acidicthiobacillus ferrooxidans,简称A. ferrooxidans)为嗜酸性化能自养菌,能够利用亚铁、还原性硫和金属硫化物作为能源物质。含硫铁矿矿石的生物沥浸过程中,细菌对硫铁矿的催化氧化导致了大量富含Fe和S042"的酸性矿山废水的产生,这些废水与其它类型的水混合,易使大量铁的氢氧化合物在自然环境中沉积。这些铁的氢氧化合物通过吸附、共沉淀、结构元素的结合或取代等机制,能够有效地衰减环境中的重金属。铁的氢氧化合物的这种能力与它们的颗粒形貌、大小和矿相(如施威特曼石、针铁矿、四方纤铁矿和纤铁矿等)密切相关。由于矿物的环境功能与颗粒物的形貌结构、界面性质、合成条件和方法密切相关。很有必要对羟基氧化铁的结构界面特性进行表征,为矿物与污染物间发生的相互作用机理提供理论依据。为此,本论文采用改进型9K选择性培养基,以FeSO4·7H20为能源物,于城市生活污泥样品中分离纯化利于施威特曼石形成的氧化亚铁硫杆菌及其生长过程对As(Ⅲ)的去除效果；另利用不同途径(生物氧化、水解中和和化学氧化)合成羟基氧化铁,对其结构特征和界面性质进行了表征,进一步研究了不同矿相羟基氧化铁对水中重金属Cr(Ⅵ)的吸附去除效果。上述预期研究结果为环境材料的研发提供科学依据。主要研究结果如下：菌株XH3在改进型9K液体培养基中最适生长温度为28-35℃(初始pH 2.8),最佳初始pH值为2.0-3.3(孵化温度为28℃),在上述条件下48 h内培养液中的所有Fe2+均可被完全氧化。在菌株的生长体系中加入低浓度的As(Ⅲ) (0.1-0.8g/L)细菌仍然氧化Fe2+,但0.5和0.8g/L对Fe2+氧化有明显的延缓期,高浓度1.2g/L,细菌的Fe2+氧化能力明显受到抑制,可见,0.8g/L为细菌可适应的最高As(Ⅲ)浓度。随着细菌对Fe2+的氧化,形成的铁沉淀产物对As(Ⅲ)的去除效果也以0.8g/L相对较好。由于该细菌生长最佳的较高pH值为3.3,通常Fe2-在反应pH值低于4.2,被化学氧化的速率较慢,故当pH约为4.2时,考察了A. ferrooxidans对亚铁氧化的促进效果和沉淀产物的影响。发现在Fe2+(FeSO4)的氧化过程中加入A. ferrooxidans细胞只会加速Fe2-的氧化速率,不会对针铁矿的形成产生影响,对矿物矿相、结晶度和产物颗粒形貌也无任何影响。在相应条件下化学合成的铁沉淀产物经XRD和FTIR鉴定为α,β,γ-FeOOH矿相,铁沉淀产物颗粒形貌呈现细长针状或短棒状,其中β,γ-FeOOH铁矿物产物具有纳米级颗粒形貌。由于α,β,γ-FeOOH表面的结构基团如羟基和铁氧基团的差异会对环境功能产生明显影响,进一步研究了FeOOH对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附。实验结果表明,α,β,γ-FeOOH分别在pH值范围为2-6,6-9和3-7时吸附Cr(Ⅵ)的效果较好。因此,结合含铬实践污染废水的pH值范围,综合选择pH5-7范围内开展FeOOH对Cr(Ⅵ)实验。结果显示FeOOH对Cr(Ⅵ的吸附速度较快,即5分钟内可达到吸附平衡量的50%,1小时内可达到吸附平衡量的95%以上。FeOOH对Cr(Ⅵ)的等温吸附可通过Langmiur和Freundlich方程进行拟合,拟合结果具有较好的相关性。溶液离子强度以及溶液中共存的Cl-和N03-对FeOOH吸附Cr(Ⅵ的去除效果基本没有影响。然而溶液中共存的S042-和P043-对FeOOH吸附Cr(Ⅵ)的去除效果有较大影响,且浓度越高影响越大。可见,吸附材料的物理、化学性质对环境功能会产生明显影响。上述研究成果可为天然环境矿物材料的形成与转化提供理论依据,为环境材料的研发与应用提供科学依据。