Biosorption of uranium (VI) from natural water

• Autorzy: Stelmaszuk W , Nikovskaya G

Warianty tytułu

PL

Biosorpcja uranu (VI) z wody naturalnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie sorpcji różnych form uranu (VI) przez mikroorganizmy z naturalnej wody. W procesach samooczyszczenia wodnych ekosystemów ważną rolę odgrywają mikroorganizmy. Ustalono, że praktycznie wszystkie mikroorganizmy mogą adsorbować jony UO₂²⁺ z roztworów wodnych, jednak możliwość biosorpcji najbardziej charakterystycznych dla naturalnej wody organicznych kompleksów uranylu do chwili obecnej nie została zbadana. W badaniach wykorzystywano wodę z Dniepru o pH = 6.8 i następujących zanieczyszczeniach (w mg/dm³): siarczany – 500; chlorki – 350; żelazo – 0,3; mangan – 0,1; miedz – 1,0; glin – 0,5; sucha pozostałość – 1000. Stężenie uranu w wodzie Dniepru jest zmienne i wynosi około 5x10^-5 mg/dm³ – jednak w wodach innych rzek i zbiornikach wodnych Ukrainy wynosi ono od 10⁴ do 5x10^-5 mg/dm³. Do eksperymentu wykorzystywano wodę z rzeki do której dodawano związki uranu. Jako biosorbent uranu (VI) zastosowano mikroorganizm osadu czynnego wykorzystywane w stacji oczyszczania ścieków komunalnych z charakterystyczną dla osadu czynnego znaczącą ilością bakterii Zoogloea ramigera. Kłaczki osadu czynnego posiadają rozwiniętą strukturę porowatą, a więc i stosunkowo wysoką pojemność adsorpcyjną oraz zdolność do sedymentacji. Stężenie biomasy w zawiesinie określano poprzez wysuszenie w temperaturze 105 st C. Jednym z najważniejszych czynników determinujących zachowanie się związków uranu (VI) w wodzie i jego adsorpcja z roztworów wodnych jest jej pH. W pracy zbadano wpływ pH na efektywność sorpcji. Równowagę sorpcyjna ustalono na 40 min. Maksymalny efekt wzajemnego oddziaływania obserwowano dla pH = 4,0÷4,3 gdy metal znajdował się w postaci rozpuszczalnych kationów UO₂²⁺. Dla wartości obojętnych pH = 6,0÷6,8 następowało zmniejszenie biosorpcji uranylu, w porównaniu z środowiskiem bardziej kwaśnym, na co wpływały powstające hydrokompleksy z mniejszym ładunkiem – [UO₂OH]⁺, [(UO₂)₃(OH)₅]⁺, [UO₂(OH)₂]. Cechą charakterystyczną zależności biosorpcji uranylu od pH≥8 jest wzrost stężenia uranu (VI) w formie ujemnie naładowanych jonów rozpuszczalnych w wodzie: jonów UO₄ ^2-, U₂O₇^2- i U₃O₁₀ ^2- oraz kompleksów węglanowych uranyl [UO₂(CO₃)₃]^4-. Wyniki eksperymentu przedstawione na rys. 1 (krzywa 2) wskazują, że w przedziale pH = 4÷9 sorpcja fulwokompleksu uranylu jest tylko nieznacznie zależna od kwasowości wody i znacznie mniej efektywna niż wolnego jonu uranylu. Wykonane badania potwierdziły, że bakterie osadu czynnego efektywnie adsorbują uran (VI) w postaci jonów i hydrokompleksów, jednak w formie organicznych kompleksów nie obserwowano wzajemnego oddziaływania, interakcji uranu z komórkami.

Słowa kluczowe

EN

aqueous solution; removal; microorganisms; biomass; metals; model

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: Tom 14
• Strony: 274--284
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Stelmaszuk W

• Fdndation EKOGLOBE, Bialystok, Poland

autor

Nikovskaya G

• Institute Biocolloidal Chemistry, Kiev, Ukraine

Bibliografia

• 1. Ashraf M. Aqeel, Wajid A., Mahmood K., Mohd. Maah J., Yusoff I.:Removal of heavy metals from aqueous solution by using mango biomass.African Journal of Biotechnology, 14 March, 2011, V. 10 (11), 2163–2177.
• 2. Buffle J.: Complexation reactions in aquatic systems: an analytical approach. Acad. Press. New York 1988.
• 3. Kalin M. Meihrath G.: The removal of uranium from mining waste water using microbial biomass. Journal of Environmental Radioactivity, N. 78, 151–171 (2005).
• 4. Kornilovich B.Y., Gvozdyak P.I., Pshinko G.N.: Treatment of uranium containing water using immobilized microorganisms. Journal of Water Chemistry and Technology, V. 23, N. 5, 60–65 (2001).
• 5. Liu Y.: Some consideration on the Langmuir isotherm equation. Colloids Surf. A., V. 274, 34–36 (2006).
• 6. N’Guessan A.L., Vrionis H.A., Resch Ch.T., Long P.E, Lovley D.R.:Sustained removal of uranium from contaminated groundwater following stimulation of dissimilatory metal reduction. Environmental Science and Technology. N. 42, 2999–3004 (2008).
• 7. Nikovskaya G.N., Ulberg Z. K., Borisova E.N.: Sorption-desorption of copper and strontium ions by the soil. The influence of microorganisms on the state of metals. Colloid Journal, V. 66, N. 4, 504–509 (2004).
• 8. Nikovskaya G.N., Ulberg Z.K., Borisova E.N.: Sorption of copper and strontium ions and fulvinate and citrate complexes from aqueous solutions by flocculating microbocenosis. Colloid Journal, V. 68, N. 3, 311–315 (2006).
• 9. Nikovskaya G. N., Ulberg Z.K., Strizhak N.A.: Colloidal regularities of the interaction between uranium (VI) and the cells of metal–resistant bacterial culture. Colloid Journal, V. 64, N. 2, 194–200 (2002).
• 10. Parab H., Joshi S., Shenoy N., Verma R., Lali A., Sudersanan M.: Uranium removal from aqueous solution by coir pith: equilibrium and kinetic studies. Bioresour. Technol., V. 96, 1241–1248 (2005).
• 11. Roden E., Scheibe T.D.: Conceptual and numerical model of U(VI) reductive immobilezation in subsurface sediments. Chemosphere, N. 59, 617–621 (2005).
• 12. Shareef K.M.: Biosorbents for contaminants uptake from aqueous solutions. Part 1: Heavy metals. World Journal of Agricultural Sciences, N. 5, 819–831 (2009).
• 13. Shevchuk I.A., Klimenko N.A., Stavskaya S.S.: Sorption of ions of U (VI) and strontium by biosorption based on Bacillus polimyxa IMB 8910 in ageous systems. Journal of Water Chemistry and Technology, V. 32, N. 3, 176–181 (2010).
• 14. Spasyonova L.N., Shevchenko A.L., Gvozdyak R.I.: Purification of radioactively contaminated water using immobilized hydrobocenoses. Journal of Water Chemistry and Technology, V. 26, N. 4, 43–48 (2004).
• 15. Spasyonova L.N., Tobilko V.Y., Zeshchuk L.A.: Sorption of U (VI) ions by the natural association of microorganisms of activated sludge and pure culture Bacillus polymyxa IMB 8910. Journal of Water Chemistry and Technology, V. 28, N. 6, 61–67 (2006).
• 16. Stelmaszuk W.: Biosorption. Series Water Treatment I, Edition II, Publisher The Institute of Ecotechnology and Resources Conservation. Kiev 2011.
• 17. Stelmaszuk W.: Адсорбция и биосорбция фосфорорганических отравляющих веществ из воды. Издание 1, Издательство Інститут Екотехнології та Ресурсозберігання. Киев 2012.
• 18. Tsezos M.: The selective extraction of metals from solution by microorganisms. Canad. Metallurgical Quartel, V. 24, N. 2, 141–144 (1985).
• 19. Tsuruta T.: Removal and recovery of uranium using microorganisms isolated from North American deposits. American Journal of Environmental Sciences, N. 3, 60–66 (2007).
• 20. Vijayaraghavan K., Yeoung-Sang Y.: Bacterial biosorbents and Biosorption. Biotechnology Advances, N. 26, 266–291 (2008).
• 21. Yamamura A.P.G., Ymaura M., Costa C. H.: Magnetic biosorbent for removal of uranyl ions. International Nuclear Atlantic Conference, INAC 2009. Rio de Janeiro, Brazil.
• 22. Yu Liu, Hui Xu, Shu-Fang Yang, Joo-Hwa Tay: A general model for biosorption of Cd2+, Cu2+ and Zn2+ by aerobic granules. Journal of Biotechnology, 102, 233–239 (2003).
• 23. Zhang X., Luo S., Yang H.: Accumulation of uranium at low concentration by the green alga. Journal of Applied Phycology, N. 9, 65–71 (1997).
• 24. Андреева О.С., Бадьин В.И., Корнилов А.Н.: Природный и обогащенный уран. Радиационно-гигиенические аспекты. Изд. Атомиздат. Москва 1979.
• 25. Алекин О.А.: Основы гидрохимии. Изд. Гидрометиздат. Ленинград 1970.
• 26. Воюцкий С.С.: Курс коллоидной химии. Изд. Химия. Москва 1975.
• 27. Голубовская Э.К.: Биологические основы очистки воды. Изд. Высшая школа, Москва 1978.
• 28. Давыдов Ю.П.: Состояние радионуклидов в растворах. Изд. Наука и техника. Минск 1978.
• 29. Кинле Х., Бадер Э.: Активные угли и их промышленное применение. Изд. Химия. Ленинград 1984.
• 30. Линник П.Н., Набиванец Б.И.: Формы миграции металлов в природных водах. Изд. Гидрометеоиздат. Ленинград 1986.
• 31. Прищепо Р.С., Заречнева Г.В., Вебер М.Л.: Изучение сорбции урана (VI) из морской воды на сорбентах с амидоксимными группами. Химия и технология воды. 1991. Т. 13. № 7, с. 661÷664.
• 32. Справочник. Химия актиноидов. Под ред. Дж. Каца, Г. Сиборга, Л. Морса. Изд. Мир. Москва 1991, Т. 1.
• 33. Справочник. Трансурановые элементы в окружающей среде. Под ред. У.С. Хэнкса. Изд. Энергоатомиздат. Москва 1985.
• 34. Химическая энциклопедия. Большая Российская энциклопедия. Москва 1995, Т. 5.