فعالیت کاتالیستی جوانه های بیولوژیکی و اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدانس در فرایند تشکیل جاروسیت آمونیوم

فصلنامه علمی پژوهشی دنیای میکروب ها

مقاله 3، دوره 12، شماره 4 (پیاپی 41)، اسفند 1398، صفحه 355-363   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

نسیم افتخاری¹؛ محمد کارگر^{* 2}؛ فرخ رخ بخش زمین³؛ ناهید رستاخیز⁴؛ زهرا منافی⁵

¹دانشجوی دکتری، گروه میکروبیولوژی، واحد کرمان، دانشگاه آزاداسلامی، کرمان، ایران

²استاد، گروه میکروبیولوژی، واحد جهرم، دانشگاه آزاد اسلامی، جهرم، ایران

³استادیار، گروه میکروبیولوژی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان،ایران

⁴استادیار، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان،ایران

⁵دانشجوی دکتری،امور تحقیق و توسعه، معدن مس سرچشمه، کرمان،ایران

چکیده

سابقه و هدف: به دلیل کاهش راندمان آبشویی میکروبی لازم است آهن فریک محلول لیچینگ قبل از استحصال مس با استفاده از روش هایی مانند جوانه جاروسیت حذف گردد. این پژوهش با هدف بررسی عملکرد کاتالیزوری جوانه های بیولوژیکی و باکتری اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدانس(Acidithiobacillus ferrooxidans) با استفاده از بیوسنتز جاروسیت انجام شد.
مواد و روش ها:ابتدا باکتری اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدانس در محیط 9K به منظور سنتز جوانه های جاروسیت کشت داده شد. تاثیر فعالیت جوانه های بیولوژیکی در مقادیر مختلف (5 و 10 گرم بر لیتر) در تشکیل جاروسیت مورد آزمون قرار گرفت. نوع جاروسیت سنتز شده با آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز(FTIR)، پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی(SEM) ارزیابی گردید. سپس مورفولوژی کریستال های جاروسیت سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز، پراش اشعه ایکس نشان داد که جوانه جاروسیت بیوسنتز شده از نوع جاروسیت آمونیوم است. میزان رسوب جاروسیت با افزایش غلظت جوانه افزایش معنی داری داشت و زمان القای تشکیل رسوب کاهش یافت. با افزایش جوانه  pH و پتانسیل اکسایش محیط کشت کاهش یافت. همچنین رشد باکتری در حضور جوانه های بیولوژیکی نسبت به محیط بدون جوانه کاهش داشت. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان داد که جوانه های جاروسیت اثرات قابل توجهی در مورفولوژی کریستال های جاروسیت دارد. کریستال های جاروسیت با حضور جوانه های بیولوژیکی ساختارهای صاف تر، یکنواخت تر و بزرگتری را در مقایسه با جاروسیت های بدون حضور جوانه داشتند.
نتیجه گیری: نتایج  نشان داد که تشکیل جاروسیت با حضور جوانه های بیولوژیکی کامل تر می گردد. نتایج به دست آمده از این تحقیق می تواند راندمان فرایند حذف آهن را در بیولیچینگ مس بهتر نماید و  موجب کاهش هزینه های تولید گردد.  

 

کلیدواژه‌ها

اسیدی تیوباسیلوس فرواکسیدانس؛ بیولیچینگ؛ آهن؛ جاروسیت

مراجع

1. Eftekhari N, Kargar M, Rokhbakhsh Zamin F, Rastakhiz N, Manafi Z. A review on various
   aspects of jarosite and its utilization potentials. Annales de Chimie Science des Matériaux.
   2020; 44(1): 43-52.
   2. Nurmi P, Özkaya B, Sasaki K, Kaksonen AH, Riekkola-Vanhanen M, Tuovinen OH, Puhakka
   JA. Biooxidation and precipitation for iron and sulfate removal from heap bioleaching effluent
   streams. Hydrometallurgy. 2010; 101(1-2): 7-14.
   3. Hou Q, Fang D, Liang J, Zhou L. Significance of oxygen supply in jarosite biosynthesis
   promoted by Acidithiobacillus ferrooxidans. Plos one. 2015; 3: 1-12.
   4. Zhu J, Gan M, Zhang D, Hu YH, Chai LY. The nature of schwertmannite and jarosite mediated
   by two strains of Acidithiobacillus ferrooxidans with different ferrous oxidation ability.
   Material Sci Eng. 2013; 33: 2679-2685.
   5. Dutrizac J. The effect of seeding on the rate of precipitate of ammonium jarosite and sodium
   jarosite. Hydrometallurgy. 1996; 42(3): 293-312.
   
   6. Kazemi M J, Kargar M, Nowroozi J, Sepahi A, Doosti A, Manafi Z. The wide distribution of an
   extremely thermoacidophilic microorganism in the copper mine at ambient temperature and
   under acidic condition and its significance in bioleaching of a chalcopyrite concentrate. Revista
   Argentina de Microbiologia. 2019; 51(1): 56-65.
   7. Sasaki K, Konno H. Morphology of jarosite group compounds precipitated from biologically
   and chemically oxidized Fe ions. Can Mineral. 2000; 38: 45-56.
   8. Daoud J, Karamanev D. Formation of jarosite during Fe2+ oxidation by Acidithiobacillus
   ferrooxidans. Minerals Eng. 2006; 19: 960-967.
   9. Eftekhari N, Kargar M. Assessment of optimal iron concentration in the precipitation of jarosite
   and the activity of Acidithiobacillus ferrooxidans. Modares Journal of biotechnology. 2018; 9
   (4): 525-529 [In Persian].
   10. Nemati M, Harrison STL, Hansford GS, Webb C. Biological oxidation of ferrous sulfate by
   Thiobacillus ferrooxidans: A review on the kinetic aspects. Biochemical Engineering. 1998; 3:
   171-190.
   11. Liu JY, Xiu XX, Cai P. Study of formation of jarosite mediated by Thiobacillus ferrooxidans
   in 9K medium. Procedia Earth Planetary Sci. 2009; 1: 706-712.
   12. Sandy Jones F, Bigham JM, Gramp JP, Tuovinen OH. Formation and characterization of
   ternary (Na, NH4, H3O) jarosites produced from Acidithiobacillus ferrooxidans cultures.
   Appl Geochem. 2018; 91: 14-22.
   13. Najorka J, Lewis J M T, Spratt J, Sephton M A. Single‑crystal X‑ray diffraction study of
   synthetic sodium–hydronium jarosite. Phys Chem Minerals. 2016; 43: 377-386.
   14. Gan M, Li MM, Zeng J, Liu XX, Zhu Jv, Hu YH, Qiu GZ. Acidithiobacillus ferrooxidans
   enhanced heavy metals immobilization efficiency in acidic aqueous system through
   bio-mediated coprecipitation. Transaction Nonferrous Metals Soc China. 2017; 27: 1156-1164.
   15. Liu PF, Zhang YF. Crystallization of ammonium jarosite from ammonium ferric sulfate
   solutions. Hydrometallurgy. 2019; 189: 1-8.