Ferrous sulfide nanoparticles can be biosynthesized by sulfate-reducing bacteria: Synthesis, characterization and removal of heavy metals from acid mine drainage

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作者
Jinyang Chen,Li Gan,Yong-He Han,Gary Owens,Zuliang Chen
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:466: 133622-133622
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.133622
摘要

Ferrous sulfide nanoparticles (nFeS) have proven to be effective in removing heavy metals (HMs) from wastewater. One such approach, which has garnered much attention as a sustainable technology, is via the in situ microbial synthesis of nFeS. Here, a sulfate-reducing bacteria (SRB) strain, Geobacter sulfurreducens, was used to initially biosynthesize ferrous sulfide nanoparticles (SRB-nFeS) and thereafter remove HMs from acid mine drainage (AMD). SRB-nFeS was characterized by X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) coupled to an energy dispersive spectrometer (EDS), three-dimensional excitation-emission matrix (3D-EEM) spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Such characterization showed that SRB mediated the reduction of SO42- to S2- to form nFeS, where the metabolized substances functioned as complexing agents which coordinated with nFeS to form biofunctional SRB-nFeS with improved stability. One advantage of this synthetic route was that the attachment of nFeS to the bacterial surface protected SRB cells from HM toxicity. Furthermore, due to a synergistic effect between nFeS and SRB, HM removal from both solution and AMD by SRB-nFeS was enhanced relative to the constituent components. Thus, after 5 consecutive cycles of HM removal, SRB-nFeS removed, Pb(Ⅱ) (92.6%), Cd(Ⅱ) (78.7%), Cu(Ⅱ) (76.0%), Ni(Ⅱ) (62.5%), Mn(Ⅱ) (62.2%), and Zn(Ⅱ) (88.5%) from AMD This study thus provides new insights into the biosynthesis of SRB-nFeS and its subsequent practical application in the removal of HMs from AMD.
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