Esperimenti dinamici di drenaggio acido di miniera con solfato immobilizzato di lignite attivata di Rhodopseudomonas spheroides

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 8783 (2022) Citare questo articolo

769 accessi

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Mira al problema che il trattamento del drenaggio acido delle miniere (AMD) mediante il metodo biologico dei batteri solfato-riduttori (SRB) è sensibile al pH, agli ioni metallici, al solfato e alla fonte di carbonio. Le particelle SRB immobilizzate con lignite (SRB-LP) e le particelle SRB immobilizzate con lignite attivate da Rhodopseudomonas spheroides (R. spheroides) (R-SRB-LP) sono state preparate utilizzando la tecnologia di immobilizzazione microbica con SRB, R. spheroides e lignite come substrati principali. Le colonne sperimentali dinamiche 1# e 2# sono state costruite rispettivamente con SRB-LP e R-SRB-LP come riempitivi, per studiare l'effetto di riparazione dinamica di SRB-LP e R-SRB-LP sull'AMD. Il meccanismo dell'AMD trattata con particelle RL-SRB è stato analizzato mediante microscopia elettronica a scansione (SEM), spettrometro infrarosso a trasformata di Fourier (FTIR) e adsorbimento di azoto a bassa temperatura. Il risultato ha mostrato che la combinazione di R. spheroides e lignite potrebbe fornire continuamente una fonte di carbonio per SRB, in modo che i tassi di rimozione più elevati di SO42−, Cu2+ e Zn2+ in AMD da parte di R-SRB-LP fossero 93,97%, 98,52% e 94,42% , rispettivamente, e il valore di pH più alto era 7,60. L'effetto di riparazione dinamica di R-SRB-LP su AMD è stato significativamente migliore di quello di SRB-LP. I risultati della caratterizzazione hanno indicato che dopo la reazione R-SRB-LP, i gruppi funzionali di −OH e la grande struttura dell'anello benzenico nella lignite erano rotti, la struttura della lignite era distrutta e l'area superficiale specifica era 1,58 volte più grande rispetto a prima della reazione. Ha illustrato che R. spheroides ha fornito una fonte di carbonio per l'SRB degradando la lignite. La forte attività dell'SRB in R-SRB-LP, SRB può co-trattare l'AMD con lignite, in modo che l'effetto del trattamento dinamico di R-SRB-LP sull'AMD sia significativamente migliore di quello di SRB-LP.

Lo sfruttamento delle risorse di carbone svolge un ruolo importante nello sviluppo industriale, ma durante lo scavo del carbone verrà generata una grande quantità di drenaggio acido delle miniere (AMD) a causa dell'ossidazione dei minerali solfuri [come la pirite (FeS2)]1. L'AMD ha un valore di pH basso, alte concentrazioni di solfato e ioni metallici. Se dimesso con un trattamento inadeguato, può rappresentare una seria minaccia per l’ambiente circostante e la salute umana2. Finora, il trattamento dell’AMD si divide principalmente in metodi di neutralizzazione, adsorbimento e microbiologici3. Il costo del metodo di neutralizzazione è relativamente elevato e durante il processo verrà prodotta una grande quantità di fanghi contenenti acqua4. Sebbene il metodo di adsorbimento abbia un buon effetto di rimozione sul catione metallico, non è ideale sul solfato.

Il metodo di trattamento microbico non è solo economico e facile da ottenere, ma è anche efficace nel rimuovere solfati e ioni di metalli pesanti dall'AMD. Nel trattamento microbico dell'AMD, i batteri solfato-riduttori (SRB) come organismi rappresentativi hanno dato luogo a ricerche e applicazioni approfondite5. Muhammad et al.6 hanno dimostrato che in condizioni adeguate, l'SRB potrebbe sopravvivere in un ambiente contenente solfato e vari ioni metallici, e la reazione di riduzione potrebbe ridurre dall'87 al 100% di ferro, piombo, rame, zinco e alluminio. Sahinkaya et al.7 hanno scoperto che il tasso finale di riduzione dei solfati poteva raggiungere il 90% in un reattore MBR a riduzione dei solfati quando SRB veniva inoculato nelle acque reflue con una concentrazione di solfato di 2000 mg/L e un COD/solfato di 0,75. SRB è un procariota che vive in ambiente anaerobico. SRB può utilizzare il solfato come accettore di elettroni, H2 e molecole organiche (come alcol, acido acetico) come donatore di elettroni e può ridurre il solfato a S2−, HS− e H2S attraverso l'effetto di riduzione dell'alienazione. L'S2− ridotto si combina con gli ioni metallici per formare la precipitazione del solfuro metallico8. L'SRB viene utilizzato per trattare l'AMD, non solo ha un'elevata efficienza di reazione e un basso costo di reazione, ma può anche riciclare metalli preziosi come ferro e rame sotto forma di solfuro metallico9. Ma il metodo biologico tradizionale presenta alcuni problemi, ad esempio il ceppo è facilmente lavabile, vulnerabile al pH basso e agli ioni metallici10.