The Investigation of Sulphides Composition Created by Bioprecipitation

• Autorzy: Jencarova J. , Luptakova A. , Prascakova M. , Matik M.

Warianty tytułu

PL

Badanie składu siarczków powstałych na wskutek biosedymentacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of this work was to examine the structure and characteristics of biogenic iron sulphides, created by sulphate-reducing bacteria (SRB) cultivation under various conditions. SRB are anaerobic microorganisms characterized by the ability to perform dissimilatory sulphate reduction with the simultaneous oxidation of the organic substrates. By oxidizing low molecular weight organic compounds (e.g. lactate, acetate) they obtain energy and nutrients. Bacteria reduce sulphate to hydrogen sulphide and this reacts with certain metals dissolved forming insoluble precipitates in process which is called bioprecipitation. The initial sulphide phase is very often amorphous with poor crystallinity. According to the conditions, solution composition and with longer time more stable and crystalline sulphides can be formed. The precipitates studied in this paper were synthesized in reagent bottles with SRB culture and modified growth medium at 30°C, in 2 modes, under anaerobic conditions during 10 months. The modification consisted of iron ions addition in form of sulphates and double organic substrate dose. During batch and semi-continuous modes were created 4 biogenic iron sulphides samples. They were examined by EDX, SEM and XRD. The analyses revealed how variety in bacteria cultivation (nutrient medium compound, cultivation process) reflects in crystallinity, structure, particle size and composition. EDX results confirmed the presence of iron and sulphur as a major part in all samples. XRD showed mainly amorphous or poorly crystalline precipitates (with partial mackinawite and gregite occurrence).

PL

Celem niniejszej pracy było przebadanie struktury i właściwości biogennych siarczków żelaza, pochodzących z hodowli bakterii redukującej siarczany (ang. skrót SRB), w różnych warunkach. SRB to beztlenowe mikroorganizmy charakteryzujące się zdolnością do dysymilacyjnej redukcji siarczanów z jednoczesną oksydacją organicznych substratów. Dzięki utlenianiu organicznych związków o niskiej masie cząsteczkowej (np. mleczany, octany) otrzymują energię i wartości odżywcze. Bakterie redukują siarczan do siarczku wodoru, który reaguje z niektórymi rozpuszczonymi metalami tworząc nierozpuszczalny osad w procesie zwanym biosedymentacją. W początkowej fazie siarczek jest często amorficzny i o niskiej krystaliczności. W zależności od warunków, właściwości roztworu i dłuższego czasu można formować stabilniejsze i bardziej krystaliczne siarczki. Osad badany w niniejszej pracy został syntetyzowany w butlach z odczynnikiem i z kulturą bakterii SRB i zmodyfikowanym środkiem wzrostu w temperaturze 30°C, w dwóch trybach, w warunkach beztlenowych przez okres 10 miesięcy. Modyfikacja polegała na dodaniu jonów żelaza w formie siarczanów oraz podwójnej dawce subtratów organicznych. Podczas trybów półciągłego utworzono 4 biogenne próbki siarczków. Zostały poddane badaniom w EDX, SEM oraz XRD. Analizy wykazały w jaki sposób hodowla bakterii (związek wartości odżywczych, proces hodowli) odzwierciedla się w procesie krystalizacji, strukturze, wielkości cząsteczki i właściwościach. Badanie EDX potwierdziło obecność żelaza i siarki, jako głównych związków we wszystkich próbkach. Wyniki XRD pokazały głownie amorficzne lub nisko skrystalizowane osady (częściowo z makinawitem i greigitem).

Słowa kluczowe

EN

iron minerals; bioprecipitation; sulphate-reducing bacteria (SRB); cultivation conditions

PL

minerały żelaza; bioosadzanie; bakterie redukujące siarkę; warunki wzrostu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 45--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Jencarova J.

• Institute of Geotechnics, Slovak Academy of Sciences, Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Luptakova A.

• Institute of Geotechnics, Slovak Academy of Sciences, Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Prascakova M.

• Institute of Geotechnics, Slovak Academy of Sciences, Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Matik M.

• Institute of Geotechnics, Slovak Academy of Sciences, Watsonova 45, 040 01 Košice, Slovakia

Bibliografia

• 1. BENNING, L.G. et al. 2000. "Reaction pathways in the Fe-S system below 100°C." Chemical Geology 167(1): 25–51.
• 2. CSÁKBERÉNYI-MALASICS, D. et al. 2012. "Structural properties and transformations of precipitated FeS." Chemical Geology 294–295: 249–258.
• 3. GRAMP, P.J. et al. 2010. "Formation of Fe-sulfides in cultures of sulfate-reducing bacteria." Journal of Hazardous Materials 175(3): 1062–1067.
• 4. HERBERT, B.R. et al. 1998. "Surface chemistry and morphology of poorly crystalline iron sulfides precipitated in media containing sulfate-reducing bacteria."Chemical Geology 144(1): 87–97.
• 5. JIMENEZ-RODRIGUEZ, A.M. et al. 2009. "Heavy metals removal from acid mine drainage water using biogenic hydrogen sulphide and effluent from anaerobic treatment: Effect of pH." Journal of Hazardous Materials 165(1–3): 759–765.
• 6. LARRASOANA, J.C. et al. 2007. "Diagenetic formation of greigite and pyrrhotite in gas hydrate marine sedimentary systems." Earth and Planetary Science Letters, 261(3): 350–366.
• 7. LIU, J. et al. 2008. "Immobilization of aqueous Hg(II) by mackinawite (FeS)." Journal of Hazardous Materials 157(3): 432–440.
• 8. MOKONE, T.P. et al. 2010. "Effect of solution chemistry on particle characteristics during metal sulfide precipitation." Journal of Colloid and Interface Science 351: 10–18.
• 9. MULLET, M. et al. 2004. "Removal of hexavalent chromium from solutions by mackinawite, tetragonal FeS." Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 244(1–3): 77–85.
• 10. RENOCK, D. et al. 2009. "Chemical and structural characterization of As immobilization by nanoparticles of mackinawite (FeSm)." Chemical Geology 268(2): 116–125.
• 11. WATSON, J.H.P. et al. 1995. "Heavy metal adsorption on bacterially produced FeS." Minerals Engineering 8(10): 1097–1108.
• 12. WATSON, J.H.P. et al. 2000. "Structural and magnetic studies on heavy-metal-adsorbing iron sulphide nanoparticles produced by sulphate-reducing bacteria." Journal of Magnetism and Magnetic Materials 214(1): 13–30.