Микробиологическое извлечение металлов

Из растворов

Конечная стадия гидрометаллургических процессов — извлечение металлов из растворов. Однако пока удается получить только некото­рые из них — прежде всего присутствующие в значительных концен­трациях. Особые трудности возникают, если процесс происходит в разбавленных растворах. Важнейшая задача современности — очист­ка от металлов промышленных стоков. В последнее время намети­лось новое направление в решении этих сложных проблем, основан­ное на использовании способности многих микроорганизмов сорби­ровать или осаждать ионы металлов. Известны следующие основные процессы их извлечения таким образом: биосорбция, осаждение ме­таллов в виде сульфидов, восстановление шестивалентного хрома и некоторых других элементов.

Процесс бактериального осаждения сульфидов металлов известен


давно. Су ль фатреду пирующие бактерии при этом образуют серово­дород, практически полностью осаждающий металлы из растворов (на­пример, растворенные 8,5 г Си/л в форме цианида дают 98,5 % меди).

Практическое применение нашел процесс восстановления шести­валентного хрома в растворах. Известны микроорганизмы, которые в анаэробных условиях восстанавливают его до трехвалентного, послед­ний затем осаждается в виде Сг(ОН)3. Процесс идет при рН 8 — 9, причем в качестве источника органических веществ для бактерий мож­но использовать хозяйственно-бытовые сточные воды.

Новым подходом к решению задачи извлечения металлов из раз­бавленных растворов является биосорбция. Исследования, проведен­ные как за рубежом, так и у нас в стране, показали, что с помощью бактерий, мицелиальных грибов, дрожжей и водорослей можно полу­чить из них до 100 % свинца, ртути, цинка, меди, никеля, кобальта, марганца, хрома, урана и некоторых других элементов, до 96 — 98 % золота и серебра, до 84 % платины, 93 % селена. Показано также, что бактериальные полисахариды эффективны для извлечения из раство­ров радиоактивных элементов (урана и др.), меди и кадмия.

При сорбции из растворов металлы накапливаются в биомассе до определенной концентрации.

Механизм этого процесса во многих чертах ясен. В основном он связан с клеточной стенкой. Возможности грибов в сорбции металлов определяются наличием в первых хитина и получением из него хито-зана. Поэтому при извлечении целесообразно использовать эти веще­ства непосредственно. Их источником могут быть и сами грибы.

По данным канадских исследователей, более важную роль в био­сорбции металлов играют фосфатные и уроновые кислые группы. Считается перспективным использование мертвой биомассы и приго­товленных на ее основе сорбентов.

Способы применения биосорбентов могут быть различными. Это прежде всего создание биофильтров с живыми микроорганизмами, где в качестве носителя может применяться, например, уголь. Другой при­мер - так называемый биосорбент М, разработанный в Чехии. В его состав входит мицелий Penicillum chrysogenum и продукты реакции веществ, используемых в процессе его укрепления (мочевиноформаль-дегидный поликонденсат, продукты реакции формальдегида и мочеви­ны с компонентами мицелия). Этот биофильтр изготавливается в виде зерен размером 0,3 — 0,8 мм. Его можно использовать в установках, работающих на ионообменных смолах.

К достоинствам биосорбентов, включающих микроорганизмы, сле­дует отнести прежде всего широкие возможности их использования в природных условиях. При налаженном производстве биомассы или, например, полисахаридов микробного синтеза они могут стать новым источником селективных обменных материалов.


6.7. БИОТЕХНОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ

Отходы и побочные продукты деятельности в области сельского хозяйства, лесной и пищевой промышленности можно использовать в различных целях, в частности для получения энергии с одновремен­ным увеличением биомассы и уменьшением загрязнения окружающей среды. Их также можно при помощи микроорганизмов разлагать до сбраживаемых соединений или превращать в белки тем же способом, что и насыщенные алифатические углеводороды, n-парафииы (побоч­ные продукты очистки нефти), метан или метанол. Культивирование водорослей в сточных водах, хорошо развитое сейчас и совершенству­ющееся, не только способствует их очистке, но и получению биомассы, богатой белками и микроэлементами. Характер и масштаб процессов конверсии обусловлены как экономическими факторами, так и их со­ответствием социально-экономической ситуации.