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.
Кислород — химический элемент № 8 . Расположен в VI А группе втором периоде периодической системы. Химический символ — O , относительная атомная масса равна 16 .
В ядре атома кислорода содержатся 8 протонов, а в его электронной оболочке на двух энергетических уровнях находятся 8 электронов:
O8+8)2e)6e .
Электроотрицательность кислорода высокая, уступает он только фтору. Поэтому для кислорода наиболее характерна отрицательная степень окисления –2 . Положительную степень окисления кислород проявляет в соединении с фтором O+2F2 .
Кислород — самый распространённый химический элемент на Земле. В земной коре его массовая доля составляет 49,5 %. Кислород входит в состав воды, разных минералов, органических соединений. Содержится во всех живых организмах. В виде простого вещества кислород находится воздухе, в котором его объёмная доля составляет 21 %, а массовая — 23 %.
Свободный кислород нашей планеты образовался и сохраняется благодаря процессу фотосинтеза:
6CO2+6H2O−→−−−−−−свет,хлорофиллC6H12O6+6O2−Q .
Процессы дыхания, гниения и горения действуют в противоположном направлении и переводят атмосферный кислород в углекислый газ и воду:
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+Q .
В результате протекания противоположных процессов кислород находится в постоянном круговороте.
Элементу кислороду характерна аллотропия. Он образует два простых вещества: кислород O2 и озон O3 .