Cr(VI) считается приоритетным загрязнителем, и его рекультивация привлекает все большее внимание в области окружающей среды. В этом исследовании, вождение пирита основе Cr (VI) сокращение Acidithiobacillus ferrooxidans систематически исследованы. Результаты показали, что сокращение cr(VI) на основе пирита является высоко протонно-зависимым процессом и что рН влияет на биологическую активность. Эффект пассивации стал более значительным с увеличением рН, и произошло снижение эффективности cr(VI) снижения. Тем не менее, Cr (VI) эффективность снижения была повышена путем прививки с A. ferrooxidans. Самая высокая эффективность снижения была достигнута в биологической системе с диапазоном рН от 1 до 1,5. Пирит растворения и реактивной регенерации сайта что привело к усилению эффекта в Cr (VI) сокращение. Низкая линейная релевантность между рН и Cr (VI) дозировка в биологической системе указывает на сложное взаимодействие между бактериями и пиритом. Вторичное образование минералов железа в неблагоприятной среде рН препятствовало растворению пирита, но эффект пассивации был снятия под действием A. ferrooxidans из-за окисления S/Fe. Баланс между сокращением Cr (VI) и биологической активностью имеет решающее значение для устойчивого сокращения Cr (VI). Пирит основе Cr (VI) восстановление обусловлено хемоавтотрофных ацидофильных бактерий показано, что экономичный и эффективный метод Cr (VI) сокращения.
Шестивалентный хром «Cr(VI)» является важным сырьем, которое широко применяется в различных отраслях промышленности, в том числе в металлургии, электроплитах и кожевенном загаре. Две формы Cr с различными состояниями окисления, Cr (VI) и Cr (III), как правило, существуют в естественной среде. Cr(VI) также считается приоритетным загрязнителем, и его восстановление привлекло все большее внимание вобласти окружающей среды (Jiang et al., 2015). Токсичность Cr(III) намного ниже, чем у Cr (VI), и она может быть легко осаждается как Cr (OH)3, в то время как Cr(VI) растворим в широком диапазоне рН. Сокращение представляет собой эффективную стратегию восстановления Cr (VI)(Parker et al., 2011; Хаггинс и др., 2016).
Потенциал сульфидных минералов, таких как пирит или уменьшенная сера при рекультивации загрязняющих веществ, чувствительных к редоксу, вызвал большой интерес в последние годы(He and Traina, 2005). Тем не менее, поверхность пирита, как правило, пассивируется из-за образования соединений Fe-Cr, в результате чего использование пирита блокируется и тем самым препятствует дальнейшему сокращению Cr (VI)(He and Traina, 2005; Гонг и др., 2017). Укрепление меры, которые были применены в пирита или железосодержащих материалов на основе Cr (VI) сокращение в основном сосредоточены на тепловой модификации, механической дробления, и органической кислоты / хелатирующего агента того и т.д. (Дойл и др., 2004). Физическая обработка увеличивает специфическую площадь поверхности и степень пиритной реакции, что повышает эффективность снижения Cr (VI). Органическая кислота и хелатирующие агенты выступают в качестве буферов в реакции поддержанию подходящего диапазона рН(Kantar et al., 2015; Кантар и Бульбюль, 2016; Mandal et al., 2017). Поверхность пирита является свойством, измененным после этих процедур, и пассивация также освобождается в некоторой степени. Тем не менее, Cr (VI) сокращение по-прежнему остается на неудовлетворительном уровне, так как только поверхность пирита участвует в реакции сокращения. Быстрый и упорядоченный растворение минералов определяет, можно ли использовать сокращение Cr (VI) на основе пирита в промышленных масштабах. Согласно нашим предыдущим исследованиям, активность acidithiobacillus ferrooxidans значительно усилила окисление серы и растворение пирита, а также соответствующее сокращение Cr (VI)(Gan et al., 2018; Wang et al., 2019).
Следует отметить, что влияние рН на сокращение на основе пирита Cr (VI) остается неясным, особенно в сложной системе, где присутствует A. ferrooxidans. Химическое равновесие и окислительные свойства Cr, Fe и S в растворе в основном определяются протонами(Kim et al., 2002; Бэй и Ханна, 2015). Протонация/депротонация, растворение пирита и cr (VI) асорпция в реакции снижения Cr (VI) находятся под влиянием рН. Свойства поверхности пирита изменятся с изменением рН. Кроме того, на биологическую деятельность, включая метаболизм Fe/S, распространение бактерий и физиологическую активность, также влияет рН. Более высокая эффективность снижения Cr(VI) может быть получена в оптимальном диапазоне рН в практическом применении. Целью данного исследования является анализ синергетического эффекта между ацидофилиновых бактерий и пирита в Cr (VI) сокращение, чтобы пролить свет на влияние рН и дозировки на пирит-бактерии-Cr (VI) взаимодействия, а также внести свой вклад в увеличение пирита растворения и Cr (VI) снижение эффективности. Это исследование имеет экологическое и практическое значение для решения проблем загрязнения, чувствительных к редоксу, в горнодобывающей и плавильной промышленности.
Перейти к:
Материалы и методы
Условия микроорганизмов, среды и культуры
Ацидофильная бактерия A. ferrooxidans 23 270, использованная в данном исследовании, хранилась в Ключевой лаборатории биометаллургии Министерства образования Китая. Он был выуфся в 9 K среды с добавлением 10 г / л S0 в качестве источника энергии при 30 градусах Цельсия и при 180 об/мин. Возвышенная сера с чистотой выше 99,5% была приобретена у TianJing Hengxing Chemical Reagent Co. Ltd. Состав среды 9 K был следующим образом: (NH4)2Сооо4 3,0 г/л, KC1 0,1 г/л, К2HPO4 0,5 г/л, МгСО4 0,5 г/л и ca(NO3)2 0,01 г/л. Среда была скорректирована до рН 2.0 с разбавленной серной кислотой и autoclaved в течение 20 мин при 121 градусов по Цельсию. Все реагенты были аналитического класса. Бактерии были собраны в конце экспоненциальной фазы (около 4 дней). Культуры были впервые отфильтрованы фильтровальной бумагой на 0,45 мкм для удаления осадка. Фильтрат был затем центрифугирован на 12000 об / мин в течение 20 минут, чтобы собрать клетки. Клетки промывались дважды и перерасходулись в дистиллированной воде.
Cr(VI) считается приоритетным загрязнителем, и его рекультивация привлекает все большее внимание в области окружающей среды. В этом исследовании, вождение пирита основе Cr (VI) сокращение Acidithiobacillus ferrooxidans систематически исследованы. Результаты показали, что сокращение cr(VI) на основе пирита является высоко протонно-зависимым процессом и что рН влияет на биологическую активность. Эффект пассивации стал более значительным с увеличением рН, и произошло снижение эффективности cr(VI) снижения. Тем не менее, Cr (VI) эффективность снижения была повышена путем прививки с A. ferrooxidans. Самая высокая эффективность снижения была достигнута в биологической системе с диапазоном рН от 1 до 1,5. Пирит растворения и реактивной регенерации сайта что привело к усилению эффекта в Cr (VI) сокращение. Низкая линейная релевантность между рН и Cr (VI) дозировка в биологической системе указывает на сложное взаимодействие между бактериями и пиритом. Вторичное образование минералов железа в неблагоприятной среде рН препятствовало растворению пирита, но эффект пассивации был снятия под действием A. ferrooxidans из-за окисления S/Fe. Баланс между сокращением Cr (VI) и биологической активностью имеет решающее значение для устойчивого сокращения Cr (VI). Пирит основе Cr (VI) восстановление обусловлено хемоавтотрофных ацидофильных бактерий показано, что экономичный и эффективный метод Cr (VI) сокращения.
Объяснение:
Шестивалентный хром «Cr(VI)» является важным сырьем, которое широко применяется в различных отраслях промышленности, в том числе в металлургии, электроплитах и кожевенном загаре. Две формы Cr с различными состояниями окисления, Cr (VI) и Cr (III), как правило, существуют в естественной среде. Cr(VI) также считается приоритетным загрязнителем, и его восстановление привлекло все большее внимание вобласти окружающей среды (Jiang et al., 2015). Токсичность Cr(III) намного ниже, чем у Cr (VI), и она может быть легко осаждается как Cr (OH)3, в то время как Cr(VI) растворим в широком диапазоне рН. Сокращение представляет собой эффективную стратегию восстановления Cr (VI)(Parker et al., 2011; Хаггинс и др., 2016).
Потенциал сульфидных минералов, таких как пирит или уменьшенная сера при рекультивации загрязняющих веществ, чувствительных к редоксу, вызвал большой интерес в последние годы(He and Traina, 2005). Тем не менее, поверхность пирита, как правило, пассивируется из-за образования соединений Fe-Cr, в результате чего использование пирита блокируется и тем самым препятствует дальнейшему сокращению Cr (VI)(He and Traina, 2005; Гонг и др., 2017). Укрепление меры, которые были применены в пирита или железосодержащих материалов на основе Cr (VI) сокращение в основном сосредоточены на тепловой модификации, механической дробления, и органической кислоты / хелатирующего агента того и т.д. (Дойл и др., 2004). Физическая обработка увеличивает специфическую площадь поверхности и степень пиритной реакции, что повышает эффективность снижения Cr (VI). Органическая кислота и хелатирующие агенты выступают в качестве буферов в реакции поддержанию подходящего диапазона рН(Kantar et al., 2015; Кантар и Бульбюль, 2016; Mandal et al., 2017). Поверхность пирита является свойством, измененным после этих процедур, и пассивация также освобождается в некоторой степени. Тем не менее, Cr (VI) сокращение по-прежнему остается на неудовлетворительном уровне, так как только поверхность пирита участвует в реакции сокращения. Быстрый и упорядоченный растворение минералов определяет, можно ли использовать сокращение Cr (VI) на основе пирита в промышленных масштабах. Согласно нашим предыдущим исследованиям, активность acidithiobacillus ferrooxidans значительно усилила окисление серы и растворение пирита, а также соответствующее сокращение Cr (VI)(Gan et al., 2018; Wang et al., 2019).
Следует отметить, что влияние рН на сокращение на основе пирита Cr (VI) остается неясным, особенно в сложной системе, где присутствует A. ferrooxidans. Химическое равновесие и окислительные свойства Cr, Fe и S в растворе в основном определяются протонами(Kim et al., 2002; Бэй и Ханна, 2015). Протонация/депротонация, растворение пирита и cr (VI) асорпция в реакции снижения Cr (VI) находятся под влиянием рН. Свойства поверхности пирита изменятся с изменением рН. Кроме того, на биологическую деятельность, включая метаболизм Fe/S, распространение бактерий и физиологическую активность, также влияет рН. Более высокая эффективность снижения Cr(VI) может быть получена в оптимальном диапазоне рН в практическом применении. Целью данного исследования является анализ синергетического эффекта между ацидофилиновых бактерий и пирита в Cr (VI) сокращение, чтобы пролить свет на влияние рН и дозировки на пирит-бактерии-Cr (VI) взаимодействия, а также внести свой вклад в увеличение пирита растворения и Cr (VI) снижение эффективности. Это исследование имеет экологическое и практическое значение для решения проблем загрязнения, чувствительных к редоксу, в горнодобывающей и плавильной промышленности.
Перейти к:
Материалы и методы
Условия микроорганизмов, среды и культуры
Ацидофильная бактерия A. ferrooxidans 23 270, использованная в данном исследовании, хранилась в Ключевой лаборатории биометаллургии Министерства образования Китая. Он был выуфся в 9 K среды с добавлением 10 г / л S0 в качестве источника энергии при 30 градусах Цельсия и при 180 об/мин. Возвышенная сера с чистотой выше 99,5% была приобретена у TianJing Hengxing Chemical Reagent Co. Ltd. Состав среды 9 K был следующим образом: (NH4)2Сооо4 3,0 г/л, KC1 0,1 г/л, К2HPO4 0,5 г/л, МгСО4 0,5 г/л и ca(NO3)2 0,01 г/л. Среда была скорректирована до рН 2.0 с разбавленной серной кислотой и autoclaved в течение 20 мин при 121 градусов по Цельсию. Все реагенты были аналитического класса. Бактерии были собраны в конце экспоненциальной фазы (около 4 дней). Культуры были впервые отфильтрованы фильтровальной бумагой на 0,45 мкм для удаления осадка. Фильтрат был затем центрифугирован на 12000 об / мин в течение 20 минут, чтобы собрать клетки. Клетки промывались дважды и перерасходулись в дистиллированной воде.