Микроорганизмы как биосорбенты металлов

Одна из важнейших проблем при получении металлов гидрометаллургическим путем — очистка промышленных сточных вод. Многие микроорганизмы способны либо сорбировать ионы металлов, либо их осаждать. В табл. 4.5 показан ряд процессов удаления ионов металлов из растворов с помощью микроорганизмов.

Метод осаждения металлов в виде сульфидов известен давно. Он заключается в том, что сульфатредуцирующис бактерии образуют H₂S, который осаждает металлы из растворов практически полностью. Так, из растворов, содержащих 8,6 r/л Си, извлечение Си составляло 98,5%.

Таблица 4.5

Сорбция и осаждение металлов микроорганизмами

В промышленном масштабе подобный процесс испытан с положительным эффектом на одном из рудников бывшего СССР. Процесс восстановления Сг⁶⁺ в Сг³⁺ в растворах также известен. Суть процесса заключается в том, что бактерии в анаэробных условиях восстанавливают Сг⁶⁺ в Сг³⁺, который осаждается. Этот процесс идет при pH 8 —9. В качестве органического вещества используются хозяйственно-бытовые воды.

Для решения проблемы был предложен метод биосорбции металлов из растворов. Проведенные исследования показали, что с помощью микроорганизмов извлекается из разбавленных растворов до 100% Pb, Hg, Zn, Си, Ni, Со, Mn, Cr, U и др. (табл. 4.5). Микроскопические грибы позволяют извлечь из растворов аффинажа золота и серебра до 96 — 98% Ag и Аи, до 84% Pt и 92% Pd. С помощью бактерий (смешанная культура) из стоков в анаэробных условиях было удалено 81% U и 93% Se. Для биосорбции металлов из растворов также эффективны водоросли, а для очистки растворов от радиоактивных элементов Си и Cd — бактериальные полисахариды.

При сорбции металлов из растворов они накапливаются в биомассе. Например, Ag — до 30%, U — до 15% от массы сухих клеток. Механизм сорбции металлов из растворов микроорганизмами во многих чертах ясен. В основном этот процесс связан с клеточной стенкой. Для микроскопических грибов особую роль в сорбции металлов играют хитин и получаемый из него хитозан, поэтому их препараты можно использовать для извлечения металлов. Однако растущая год от года добыча ракообразных грозит нарушением экологического баланса Мирового океана. Другой путь получения хитина и хитозана — из микроскопических грибов.

Пути использования биосорбентов могут быть различными, прежде всего путем создания биореакторов. Они представляют собой биофильтры, где в качестве носителя используются микроорганизмы, а также продукты реакции веществ, используемых в процессе укрепления мицелия: мочевино-формальдегидный поликонденсат и продукты реакции формальдегида и мочевины с компонентами мицелия. Биосорбент М изготовляется в виде дробленого материала, зерна которого имеют размеры 0,3 —0,8 мм. Он может быть использован в установках, предназначенных для применения ионообменных смол.