Dynamic Adsorption of Mn2+ from Acid Mine Drainage by Highly Active Immobilized Particles with Fe0/Fe2+ Enhanced SRB

吸附 酸性矿井排水 生物修复 零价铁 化学 硫酸盐还原菌 环境修复 离子交换 硫化物 金属 基质(化学分析) 硫酸盐 核化学 无机化学 环境化学 色谱法 离子 细菌 污染 地质学 有机化学 古生物学 生物 生态学
作者
He Chen,Laigui Wang,Wenbo An,Qiqi Wang
出处
期刊:Molecules [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:29 (18): 4497-4497
标识
DOI:10.3390/molecules29184497
摘要

Bioremediation of acid mine drainage (AMD) was often challenged by poor tolerance of sulfate-reducing bacteria (SRB) to heavy metals and low bioactivity. The highly active immobilized particles with Fe0/Fe2+ enhanced SRB (Fe0/2+-SRB) were prepared by the microorganism immobilization technique. Three dynamic columns were constructed to investigate the adsorption capacity of Fe0/2+-SRB for Mn2+ under varying adsorption layer heights, inflow velocity, and initial Mn2+ concentrations. The role of each matrix material in the immobilized particles was explored, the mechanism of AMD remediation by Fe0/2+-SRB was revealed, and the adaptability of Fe0/2+-SRB to AMD under various initial conditions was investigated. The results showed that the prepared Fe0/2+-SRB exhibited a well-developed surface pore structure. When the adsorption layer height was 200 mm, the influent flow rate was 5 × 10−5 m3/s, and the initial manganese ion concentration was 10 mg/L, the maximum dynamic adsorption capacities (qe) of Mn2+ for each dynamic column were 7.8430, 4.7627, and 8.7677 mg/g, respectively. Compared to dynamic columns 1# and 2#, dynamic column 3# showed the best performance in treating AMD, and the Thomas model effectively described the adsorption kinetics of Mn2+ by Fe0/2+-SRB(3#). Microstructural analysis indicated that chemical adsorption, ion exchange, dissimilation–reduction reaction, and surface complexation occurred between the various matrix materials in Fe0/2+-SRB(3#). Mn2+ was primarily removed in the form of metal sulfide (MnS), and Fe0/Fe2+ could promote the dissimilatory reduction of SO42− by SRB to form S2−. Fe0/2+-SRB(3#) was able to adapt to AMD with initial conditions of pH was 2~4, SO42− < 2500 mg/L, and Mn2+ < 20 mg/L. The research results provide new insights into the remediation of AMD, using a combined microbial-adsorption technology.
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