The Application of Biogenically Created Sorbent for Metal Ions Elimination

• Autorzy: Jencarova J. , Luptakova A.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie biosorbentów do usuwania jonów metali

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to study the sorption ability of biogenic iron sulphides created by sulphate-reducing bacteria (SRB). They were isolated using growth media Postgate C, at 30°C, under anaerobic conditions from mineral spring Gajdovka (Košice). Biogenic sorbent precipitates were synthesized in sulphides form in reagent bottles with SRB culture and modified nutrient medium during 10 months in semicontinuous cultivation mode. The mode consisted of several phases, when fresh medium was added to the bottles in order to support the bacterial growth and precipitates creation. Abiotic controls of samples were performed in same conditions, but without bacteria. At the end of cultivation, the generated samples were separated from suspensions by centrifugation, dried, analysed (EDX, SEM, XRD) and used for sorption experiments. EDX results confirmed the presence of iron and sulphur as a major part of biogenic precipitates. Abiotic (non-biogenic) samples consisted of iron phosphate. SEM analysis revealed non-smooth particles and aggregates up to tens of micrometers. XRD showed mainly amorphous or poorly crystalline precipitates. Non-biogenic precipitates were identified as mineral vivianit. Sorption of zinc and cadmium from model solutions was realized by prepared sorbent samples in 100 ml Erlenmeyer flasks, with sorbent dose 1g/l, during 24 hours. The concentrations of metal ions were determined by AAS. Sorption process was most remarkable during initial 30 minutes. The metals cations from model solutions with low initial concentration (10 and 20 mg/l) were adsorbed well and the equilibrium was attained very quickly. Sorbent showed better affinity for cadmium than for zinc.

PL

Celem pracy było zbadanie zdolności sorpcyjnej biogennych siarczków żelaza tworzonych przez bakterie redukujące siarczany (SRB). Bakterie zostały wyizolowane ze źródła wody mineralnej Gajdovka (Košice) na pożywce Postgate C, w temperaturze 30°C, w warunkach beztlenowych. Biogenne osady sorbentu zostały zsyntetyzowane do siarczków w butelkach odczynników z pożywką SRB w ciągu 10 miesięcy w trybie uprawy półciągłej. Metoda składa się z kilku etapów, w których dodaje się świeżą pożywkę, aby wspomagać wzrost bakterii i wytrącanie osadu. Abiotyczną kontrolę próbek przeprowadzono w tych samych warunkach, lecz bez bakterii. Pod koniec hodowli, powstałe osady oddzielono od zawiesiny przez odwirowanie, następnie wysuszono i przeprowadzono analizowano (EDX, SEM, XRD) a także wykonano eksperymenty sorpcyjne. Wyniki EDX potwierdziły obecność żelaza i siarki, w większej części osadów biogennych. Abiotyczne (nie biogenne) próbki składają się z fosforanu żelaza. Analiza SEM wykazała występowanie cząsteczek o niegładkiej powierzchni i wielkości poniżej kilkudziesięciu mikrometrów. Analiza XRD wykazała głównie występowanie osadów bezpostaciowych. Nie biogenne osady zidentyfikowany jako minerał vivianit. Sorpcja cynku i kadmu z modelowych roztworów była analizowana w przygotowanych próbkach sorbenta w kolbkach Erlenmeyera o pojemności 100 ml, z dawką sorbentu 1 g/l, w ciągu 24 godzin. Stężenie jonów metalu oznaczono metodą AAS. Proces sorpcji był najszybszy podczas początkowych 30 minut. Do kationów metali z roztworów wzorcowych o niskim stężeniu początkowym (10 i 20 mg/l) równowaga była osiągana bardzo szybko. Sorbent wykazał lepsze powinowactwo do kadmu niż cynku.

Słowa kluczowe

EN

biogenic sorbent; sulphate-reducing bacteria (SRB); cadmium; zinc

PL

sorbent biogeniczny; bakterie redukujące siarczany; kadm; cynk

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 18, nr 1
• Strony: 77--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 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

Bibliografia

• 1. AZABOU, S. et al. 2007. Zinc precipitation by heavy-metal tolerant sulfate-reducing bacteria enriched on phosphogypsum as a sulfate source. Minerals Engineering 20 (2): 173–178.
• 2. BENNING, L.G. et al. 2000. Reaction pathways in the Fe-S system below 100°C. Chemical Geology 167 (1): 25-51.
• 3. CSÁKBERÉNYI-MALASICS, D. et al. 2012. Structural properties and transformations of precipitated FeS. Chemical Geology 294-295: 249-258.
• 4. GARCIA, C. et al. 2001. Bioremediation of an industrial acid mine water by metal-tolerant sulphate-reducing bacteria. Minerals Engineering 14 (9): 1001-1008.
• 5. 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.
• 6. JENČÁROVÁ, J. et al. The examination of biogenic and non-biogenic iron precipitates created by hydrogen sulphide. 2014. Inżynieria Mineralna - Journal of the Polish Mineral Engineering Society 15 (2): 281-286.
• 7. JONG, T., PARRY, D.L. 2004. Adsorption of Pb(II), Cu(II), Cd(II), Zn(II), Ni(II), Fe(II), and As(V) on bacterially produced metal sulfides. Journal of Colloid and Interface Science 275 (1): 61-71.
• 8. 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.
• 9. LIAMLEAM, W., ANNACHHATRE, A.P. 2007. Electron donors for biological sulfate reduction. Biotechnology Advances 25 (5): 452–463.
• 10. LEWIS, A.E. Review of metal sulphide precipitation. 2010. Hydrometallurgy 104 (2): 222-234.
• 11. MARIUS, M.S. et al. 2005. Influence of iron valency on the magnetic susceptibility of a microbially produced iron sulphide. Journal of Physics: Conference Series 17 (1): 65–69.
• 12. MOTSI, T. et al. 2009. Adsorption of heavy metals from acid mine drainage by natural zeolite. International Journal of Mineral Processing 92 (1): 42-48.
• 13. 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.
• 14. NEAL, A.L. et al. 2001. Iron sulfides and sulfur species produced at hematite surfaces in the presence of sulfate-reducing bacteria. Geochimica et Cosmochimica Acta 65 (2): 223-235.
• 15. ODOM, J.M., RIVERS SINGLETON, J.R. 1993. The Sulfate-reducing Bacteria: Contemporary Perspectives. New York: Springer-Verlag, New York. 249 p. ISBN 387978658.
• 16. POSTGATE, J.R. 1984. The sulphate-reducing bacteria. 2nd edition. Cambridge: Cambridge University Press. 208 p.
• 17. RENOCK, D. et al. 2009. Chemical and structural characterization of As immobilization by nanoparticles of mackinawite (FeSm). Chemical Geology 268 (2): 116-125.
• 18. WATSON, J.H.P. et al. 1995. Heavy metal adsorption on bacterially produced FeS. Minerals Engineering 8 (10): 1097-1108.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).