DE102008055079A1 - Removing substances e.g. selenium and/or tellurium from liquid/gaseous medium, using microorganisms, comprises culturing and enriching microorganism in medium containing substance and nutrients, and separating microorganism from the medium - Google Patents

Removing substances e.g. selenium and/or tellurium from liquid/gaseous medium, using microorganisms, comprises culturing and enriching microorganism in medium containing substance and nutrients, and separating microorganism from the medium Download PDF

Info

Publication number
DE102008055079A1
DE102008055079A1 DE200810055079 DE102008055079A DE102008055079A1 DE 102008055079 A1 DE102008055079 A1 DE 102008055079A1 DE 200810055079 DE200810055079 DE 200810055079 DE 102008055079 A DE102008055079 A DE 102008055079A DE 102008055079 A1 DE102008055079 A1 DE 102008055079A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
microorganisms
medium
selenium
tellurium
ions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200810055079
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008055079B4 (en
Inventor
Alexander Prof. Dr. Dr. Prange
Josef Prof. Dr. Hormes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibelin & Co KG GmbH
Original Assignee
Ibelin & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibelin & Co KG GmbH filed Critical Ibelin & Co KG GmbH
Priority to DE200810055079 priority Critical patent/DE102008055079B4/en
Publication of DE102008055079A1 publication Critical patent/DE102008055079A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008055079B4 publication Critical patent/DE102008055079B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/84Biological processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/64Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/341Consortia of bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/345Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/95Specific microorganisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/10Single element gases other than halogens
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/60Heavy metals or heavy metal compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/06Polluted air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/80Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/802Visible light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/106Selenium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

Removing substances from liquid or gaseous medium, using microorganisms, comprises culturing and enriching the microorganism in a medium containing the substance and nutrients, and finally separating the microorganism from the medium after culturing time, where: the microorganism contains the substance in it; and the selenide-ion, hydrogen selenide, telluride ion and/or hydrogen telluride are enriched using sulfide oxidizing microorganisms and separated from the medium.

Description

Einleitungintroduction

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung eines Stoffs aus einem flüssigen oder gasförmigen Medium mit Hilfe von Mikroorganismen, wobei die Mikroorganismen in dem den Stoff sowie Nährstoffe enthaltenden Medium kultiviert und angereichert werden und nach einer Kultivationsdauer schließlich von dem Medium abgetrennt werden, wobei sie den Stoff in sich enthalten.The The invention relates to a method for removing a substance a liquid or gaseous medium with the help of microorganisms, the microorganisms in which the substance and nutrient-containing medium is cultured and enriched and finally after a period of cultivation separated from the medium, wherein they contain the substance in itself.

Stand der TechnikState of the art

Als ”Bioleaching” ist eine mikrobielle Erzlaugung bekannt, bei der Schwermetalle aus ihren Erzen durch Umwandlung von unlöslichen Erzmineralien zu wasserlöslichen Salzen durch Mikroorganismen gewonnen werden. Es handelt sich somit um ein Teilgebiet der Biohydrometallurgie, d. h. einer Metallgewinnung durch biologisch-nasschemische Prozesse, bei der hauptsächlich Kupfer, Zink, Cobalt, Nickel, Gold und Uran gewonnen werden. Die bedeutsamsten Vertreter laugungsaktiver Mikroorganismen sind Bakterien und Archaeen, die Sulfid und elementaren Schwefel zu Sulfat oxidieren. Nachgewiesen wurde auch die Oxidation von zweiwertigem zu dreiwertigem Eisen. Unter den Bakterien sind es vor allem die sogenannten Schwefelbakterien Acidithiobacillus ferrooxidans und Acidithiobacillus thiooxidans, mit denen sich Sulfid- und Schwefelverbindungen oxidieren lassen. Bei richtiger Betriebsführung zeichnen sich Biolaugungsverfahren durch ihren geringen Energiebedarf und ihre Umweltfreundlichkeit aus, da es zu keinem nennenswerten Schadstoffausstoß kommt.As is "bioleaching" a microbial ore leaching known in which heavy metals from their Ores by conversion of insoluble ore minerals to water-soluble salts are obtained by microorganisms. It is therefore a branch of biohydrometallurgy, d. H. a metal extraction by biological-wet-chemical processes, mainly copper, zinc, cobalt, nickel, gold and uranium are extracted. The most significant representatives more laxative Microorganisms are bacteria and archaea, the sulfide and elemental sulfur oxidize to sulfate. The oxidation of divalent was also proved to trivalent iron. Among the bacteria, it is mainly the so-called Sulfur bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus Thiooxidans, which can be oxidized sulfide and sulfur compounds. With proper operation, bioleaching processes become apparent due to their low energy consumption and their environmental friendliness because there is no significant emission of pollutants.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung bzw. Anreicherung eines Stoffs mit Hilfe von Mikroorganismen vorzuschlagen, das auch auf Stoffe anwendbar ist, die bislang nicht mit ähnlichen Verfahren entfernt bzw. angereichert wurden.Of the Invention is based on the object, a method for removal or to suggest enrichment of a substance with the help of microorganisms, which is also applicable to substances that have not previously been Procedures were removed or enriched.

Lösungsolution

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird die zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass Selenid-Ionen und/oder Selenwasserstoff und/oder Tellurid-Ionen und/oder Tellurwasserstoff mit Hilfe von Sulfid oxidierenden Mikroorganismen angereichert und aus dem Medium entfernt werden.outgoing from a method of the type described above is the basis This object is achieved in that selenide ions and / or Selenium and / or telluride ions and / or tellurium hydrogen Enriched with the help of sulfide oxidizing microorganisms and be removed from the medium.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die an sich aus diversen Bioleaching-Verfahren bekannten Mikroorganismen, d. h. insbesondere Schwefelbakterien mit oxidativem Schwefelstoffwechsel, nicht nur Sulfid-Ionen sondern auch Selenid-Ionen und/oder Selenwasserstoff und/oder Tellurid-Ionen und/oder Tellurwasserstoff oxidieren und intrazellulär (periplasmatisch) in der Elementarform speichern können. Mittels so genannter XANES-Spektroskopie konnte nachgewiesen werden, dass elementares Selen bzw. Tellur in den Schwefelbakterien in elementarer Form vorhanden sind. Die fraglichen Bakterien führen eine Art Entgiftungsreaktion durch und entfernen somit die Selenid- bzw. Tellurid-Ionen aus dem sie umgebenden Medium. Das elementare Selen bzw. Tellur wird in den Zellen der Bakterien in Kettenform eingelagert. Nach außen hin wird es von einer Proteinhülle umgeben und bildet die Form einer Kugel. Bekannt ist zwar ( Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2004, S. 52–60 ”Structural and Spectral features of Selenium Nanospheres Produced by Se-Respiring Bacteria” by Ronald S. Oremland et al. ), dass bestimmte anaerobe Bakterien (Sulfurospirillum barnesii, Bacillus selenitireducens, Selenihalanaerobacter shriftii) im Sinne einer Selenatmung, Selenit und Selenat zu elementarem Selen reduzieren können. Die erfindungsgemäß entdeckten oxidativen Selen-Stoffwechselvorgänge der Schwefelbakterien waren bislang unbekannt. Gleiches gilt für Tellurite und Tellurate in Verbindung mit den reduzierenden Bakterienstämmen Bacillus selenitireducens und Sulfurospirillum barnesii ( Applied and Environmental Microbiology, Apr. 2007, S. 2135–2143 ”Formation of Tellurium Nanocrystals during Anaerobic Growth of Bacteria That Use Te Oxyanions as Respiratory Electron Acceptors” by Shaun M. Baesman et al ).Surprisingly, it has been found that the microorganisms known per se from various bioleaching processes, ie in particular sulfur bacteria with oxidative sulfur metabolism, not only oxidize sulfide ions but also selenide ions and / or selenium and / or telluride ions and / or tellurium hydrogen and intracellular (periplasmic) can store in the elementary form. Using so-called XANES spectroscopy it could be proven that elemental selenium or tellurium are present in the sulfur bacteria in elemental form. The bacteria in question perform a kind of detoxification reaction and thus remove the selenide or telluride ions from the surrounding medium. The elemental selenium or tellurium is stored in the cells of the bacteria in chain form. Externally, it is surrounded by a protein shell and forms the shape of a sphere. Although it is known ( Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2004, pp. 52-60 "Structural and Spectral features of Selenium Nanospheres Produced by Se-respiring Bacteria" by Ronald S. Oremland et al. ), that certain anaerobic bacteria (Sulfurospirillum barnesii, Bacillus selenitireducens, Selenihalanaerobacter shriftii) in terms of selenium, selenite and selenate can reduce to elemental selenium. The inventively discovered oxidative selenium metabolic processes of sulfur bacteria were previously unknown. The same applies to tellurites and tellurates in conjunction with the reducing bacterial strains Bacillus selenitireducens and Sulfurospirillum barnesii ( Applied and Environmental Microbiology, Apr. 2007, pp. 2135-2143 "Formation of Tellurium Nanocrystals During Anaerobic Growth of Bacteria That Use Te Oxyanions as Respiratory Electron Acceptors" by Shaun M. Baesman et al ).

Selen ist zwar als essentielles Spurenelement Bestandteil der 21. Aminosäure, Selenocystein, sowie in Bakterien Archaea und Eukaryoten enthalten. Selenverbindungen werden daher als Nahrungsergänzung angeboten und zu Futter- und Düngemittelzusätzen verarbeitet. In der Technik wird es in der Glasindustrie, bei der Halbleiterherstellung, als Latexzusatz, bei der Toner- und Pigmentherstellung, als Legierungszusatz und bei sogenannten CIS-Solarzellen verwendet.selenium Although as an essential trace element is part of the 21st amino acid, Selenocysteine, as well as contained in bacteria archaea and eukaryotes. Selenium compounds are therefore offered as a dietary supplement and processed into feed and fertilizer additives. In the art, in the glass industry, in semiconductor manufacturing, as a latex additive, in toner and pigment production, as an alloying additive and used in so-called CIS solar cells.

Auch wenn in manchen Gegenden der Erde Selen-Mangelkrankheiten vorkommen, besteht andererseits sogar der Verdacht, dass bestimmte Karzinome oder Typ 2-Diabetes durch zu hohe Selenaufnahme begünstigt werden. Selen und Selenverbindungen gelten daher als giftig und eine entsprechende Gefahrstoffkennzeichnung ist vorgeschrieben.Also if selenium deficiency diseases occur in some parts of the world, On the other hand, there is even the suspicion that certain carcinomas or type 2 diabetes favored by excessive selenium intake become. Selenium and selenium compounds are therefore considered toxic and A corresponding hazardous substance labeling is required.

Tellur ist ein seltenes chemisches Element, dessen Häufigkeit ungefähr der von Gold entspricht, mit dem es auch verschiedene Verbindungen eingeht. Tellur wird zusammen mit Selen industriell ausschließlich aus Nebenprodukten der großtechnischen elektrolytischen Kupfer- und Nickelherstellung gewonnen. In den anfallenden Anodenschlämmen sind wasserunlösliche Edelmetalltelluride und -selenide enthalten. In der Technik wird es in der Metallindustrie als Legierungszusatz sowie bei der Herstellung von Verbindungshalbleitern verwendet. Im Gegensatz zu Selen gilt Tellur als nicht-essentielles Spurenelement, d. h. eine allein auf Tellur basierende biologische Funktion wird vermutet, konnte jedoch bislang noch nicht nachgewiesen werden. Gleichwohl ist Tellur ein für den menschlichen Organismus giftiges Element und ist daher mit dem entsprechenden Gefahrensymbol zu kennzeichnen.Tellurium is a rare chemical element whose frequency is approximately that of gold, with which it also enters into various compounds. Tellurium, together with selenium, is obtained industrially exclusively from by-products of large-scale electrolytic copper and nickel production. In the resulting anode slurries contain water-insoluble noble metal tellurides and selenides. In the art, it is used in the metal industry as an alloying additive as well as in the preparation of compound semiconductors. In contrast to selenium, tellurium is considered to be a non-essential trace element, ie a tellurium-based biological function is suspected but has not yet been detected. However, tellurium is a poisonous element for the human organism and must therefore be marked with the corresponding hazard symbol.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde nunmehr eine sehr nützliche und effiziente Methode entdeckt, um Belastungen flüssiger oder gasförmiger Medien mit Selenid-Ionen und/oder Selenwasserstoff und/oder Tellurid-Ionen und/oder Tellurwasserstoff mit Hilfe von Schwefelbakterien zu entfernen und auf diese Weise elementares Selen und/oder Tellur zu gewinnen. Falls Belastungen eines Mediums sowohl mit Selen, als auch mit Tellur bestehen, können diese gleichzeitig entfernt und Selen und Tellur in elementarer Form gewonnen werden. Insbesondere kommen Bakterien der Familien Chromaticeae, Beggiatoaceae, Achromaticeae, Sulfolobus, Halorhodospiraceae, Ectothiorhodospiraceae, Chlorobiaceae, Pseudomonaceae, Thiobacillaceae in Frage.With the process of the invention has now been a very useful and efficient method discovered to Loads of liquid or gaseous media with selenide ions and / or selenium and / or telluride ions and / or telluric hydrogen with the help of sulfur bacteria to remove and to gain elemental selenium and / or tellurium in this way. If Strain of a medium with both selenium and tellurium These can be removed at the same time and selenium and tellurium are obtained in elemental form. In particular, come Bacteria of the families Chromaticeae, Beggiatoaceae, Achromaticeae, Sulfolobus, Halorhodospiraceae, Ectothiorhodospiraceae, Chlorobiaceae, Pseudomonaceae, Thiobacillaceae in question.

Des Weiteren wurde herausgefunden, dass die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Mikroorganismen vorzugsweise Stämme aus der Gruppe der phototrophen Schwefelbakterien sein können, insbesondere Allochromatium vinosum, insbesondere Allochromatium vinosum DSMZ 180T, wobei die Kultivierung bei einem pH-Wert zwischen 6 und 8, vorzugsweise ungefähr 7, und bei Abwesenheit von Sauerstoff erfolgt.Furthermore, it has been found that the microorganisms used for carrying out the method according to the invention may preferably be strains from the group of the phototrophic sulfur bacteria, in particular Allochromatium vinosum, in particular Allochromatium vinosum DSMZ 180 T , wherein the cultivation takes place at a pH of between 6 and 8, preferably about 7, and in the absence of oxygen.

Alternativ ist es gleichfalls möglich, als Mikroorganismen Stämme aus der Gruppe der chemotrophen Schwefelbakterien zu verwenden, insbesondere Acidithiobacillus ferrooxidans, insbesondere Ferrobacillus acidithioxidans DSMZ 584/585, wobei die Kultivierung bei einem pH-Wert zwischen 2 und 7 und bei Anwesenheit von Sauerstoff erfolgt.alternative It is also possible, as microorganisms strains to use from the group of chemotrophic sulfur bacteria, in particular Acidithiobacillus ferrooxidans, in particular Ferrobacillus acid dioxide DSMZ 584/585, wherein the cultivation at a pH between 2 and 7 and in the presence of oxygen.

Nach Ablauf der gewählten Kultivationsdauer können die Mikroorganismen auf einfache Weise mittels Zentrifugation aus dem Medium entfernt werden. Danach können sie beispielsweise mittels Ultraschallbehandlung zerstört werden, wodurch Selen- und/oder Tellurkugeln frei werden, die wiederum durch eine Zentrifugationsbehandlung sedimentiert werden, wobei eventuelle Hüllproteine durch eine enzymatische Behandlung entfernt werden können.To Expiration of the selected cultivation period can the microorganisms in a simple manner by centrifugation removed from the medium. After that they can, for example be destroyed by ultrasonic treatment, thereby Selenium and / or Tellurkugeln be free, which in turn by a Centrifugation be sedimented, with any Enveloped proteins removed by enzymatic treatment can be.

Falls phototrophe Schwefelbakterien verwendet werden, kann die Bestrahlung eines Reaktors, in dem das zu behandelnde Medium enthalten ist, mit das Wachstum der Mikroorganismen fördernden Licht durchgeführt werden. Auf diese Weise kann unabhängig von den äußeren Umweltbedingungen ein reproduzierbarer und gut steuerbarer Verfahrensablauf erzielt werden. Es kann sinnvoll sein, die künstliche Bestrahlung zu beenden und eventuell vorhandene andere, d. h. insbesondere natürliche (Sonnen-)Strahlung von den Mikroorganismen ab einem gewissen Zeitpunkt des Verfahrensablaufs fernzuhalten. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die intrazellulär gebildeten Selen- oder Tellurkugeln weiter zu Selenat oder Tellurat oxidiert werden.If phototrophic sulfur bacteria can be used, the irradiation a reactor in which the medium to be treated is contained, carried out with the growth of microorganism-promoting light become. In this way, regardless of the outer Environmental conditions a reproducible and easily controllable procedure be achieved. It may be useful to the artificial irradiation to terminate and any others present, d. H. in particular natural (solar) radiation from the microorganisms at some point in the process keep. In this way it can be prevented that the intracellular formed selenium or tellurium balls to selenate or tellurate be oxidized.

Alternativ hierzu kann jedoch auch die Kultivierung der Mikroorganismen bewusst so lange fortgesetzt werden, bis elementares Selen oder Tellur von der Mikroorganismen zu Selenat bzw. Tellurat oxidiert wird, wozu insbesondere Mikroorganismen der Stämme Acidithiobacillus ferrooxidans verwendet werden.alternative However, this can also be aware of the cultivation of microorganisms continue until elemental selenium or tellurium of the microorganisms is oxidized to selenate or tellurate, including in particular microorganisms of the strains Acidithiobacillus ferrooxidans be used.

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass die Kultivierung der Mikroorganismen vorzugsweise bei Temperaturen zwischen ungefähr 15°C und 40°C, vorzugsweise zwischen ungefähr 20°C und 35°C, erfolgen sollte, da hier eine besonders große Aktivität zu beobachten ist.at It has been found that the cultivation of microorganisms preferably at temperatures between about 15 ° C and 40 ° C, preferably between about 20 ° C and 35 ° C, should be done, as here is a particularly large Activity is observed.

Aufgrund der Verwendung so genannter Schwefelbakterien ist es möglich, gleichzeitig mit der Entfernung von Selenid-Ionen und/oder Selenwasserstoff und/oder Tellurid-Ionen und/oder Tellurwasserstoff auch Sulfid-Ionen und/oder Schwefelwasserstoff zu entfernen. In den Bakterien wird dann gleichzeitig auch elementarer Schwefel angesammelt.by virtue of the use of so-called sulfur bacteria it is possible simultaneously with the removal of selenide ions and / or hydrogen selenide and / or telluride ions and / or tellurium hydrogen also sulfide ions and / or to remove hydrogen sulphide. In the bacteria will then at the same time also elemental sulfur accumulated.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren entweder als kontinuierlicher Fließprozess oder im Batchbetrieb ausgeführt werden. Bei Verwendung von Reinkulturen der genannten Bakterienstämme werden gut reproduzierbare Ergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt.in principle the process of the invention can be used either as continuous flow process or in batch mode become. When using pure cultures of the bacterial strains mentioned become well reproducible results with the invention Procedure achieved.

Ausführungsbeispielembodiment

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Aufgabenstellung ist die Entfernung von Selenid- und/oder Tellurid-Ionen und/oder Selen- und/oder Tellurwasserstoff aus einer belasteten wässrigen Lösung, die beispielsweise aus einer industriellen Kläranlage stammt.The inventive method is described below an embodiment explained in more detail. Task is the removal of selenide and / or telluride ions and / or selenium and / or tellurium hydrogen from a polluted aqueous Solution, for example, from an industrial wastewater treatment plant comes.

Die zu entfernenden Stoffe sind in der zu behandelnden wässrigen Lösung in einer Konzentration von 10 g Na2Se bzw. Na2Te ad 100 ml aqua dest. enthalten. Die wässrige Lösung wird mit phototrophen Schwefelbakterien des Stamms Allochromatium vinosum DSMZ 1807 versetzt. Die Bakterien befinden sich bei vor Zugabe der wässrigen Lösung in der stationären Phase. Als Nährmedium wird für ein gutes Bakterienwachstum (photoorganoheterotrophes Wachstum) RCV-Medium verwendet ( Weaver et al., 1975 Weaver, P. F., Wall, J. D. & Gest, H. (1975). Characterization of Rhodopseudomonas capsulata. Arch Microbiol 105, 207–216 ).The substances to be removed are in the aqueous solution to be treated in a concentration of 10 g Na 2 Se or Na 2 Te ad 100 ml distilled water. contain. The aqueous solution is mixed with phototrophic sulfur bacteria of the strain Allochromatium vinosum DSMZ 1807. The bacteria are in prior to adding the aqueous solution in the sta tionary phase. As a nutrient medium, RCV medium is used for good bacterial growth (photoorganoheterotrophic growth) ( Weaver et al., 1975 Weaver, PF, Wall, JD & Gest, H. (1975). Characterization of Rhodopseudomonas capsulata. Arch Microbiol 105, 207-216 ).

Nach Start der Kultivierung werden auf 11 Bakterienkultur 10 ml Lösung (s. o.) gegeben (entspricht 1 g Selenid bzw. Tellurid). Die Glasreaktoren werden mit Licht von mehreren haushaltsüblichen Glühlampen (jeweils 60 Watt), mit dem für Wolfram-Glühfäden typischen breiten Emissionsspektrum, bestrahlt und mittels eines Rührorgans gerührt, so dass der gesamte Reaktorinhalt zeitweise in der Nähe des Glasmantels zirkuliert.To Start of cultivation on 10 bacterial culture 10 ml solution (see above) (corresponds to 1 g of selenide or telluride). The glass reactors will be with light from several household light bulbs (each 60 watts), with the tungsten filaments typical broad emission spectrum, irradiated and by means of a Stirred stirred, so that the entire reactor contents temporarily circulated near the glass mantle.

Die Temperatur des wässrigen Mediums während der Kultivierungsdauer beträgt ca. 30°C und der pH-Wert ca. 6,8The Temperature of the aqueous medium during the cultivation period is about 30 ° C and the pH is about 6.8

Nach einer Behandlungsdauer von ca. 2 bis 5 h wird die Beleuchtung des Glasreaktors abgeschaltet und der pH auf 8 an gehoben, um eine Weiteroxidation zu Selenat bzw. Tellurat zu verhindern. Mit Hilfe einer Zentrifuge werden die Bakterien aus der wässrigen Lösung abgeschieden. Anschließend werden die Bakterien mit Ultraschall behandelt, so dass ihre Zellmembranen, z. T auch Kugelhüllmembranen, zerstört werden, wodurch elementare Selen- und/oder Tellurkugeln frei werden. Diese werden durch weitere Zentrifugation sedimentiert.To a treatment duration of approx. 2 to 5 h, the lighting of the Shut off the glass reactor and the pH to 8, to a further oxidation to prevent selenate or tellurate. With the help of a centrifuge The bacteria are removed from the aqueous solution deposited. Subsequently, the bacteria are sonicated treated so that their cell membranes, eg. T also ball enveloping membranes, be destroyed, creating elemental selenium and / or tellurium get free. These are sedimented by further centrifugation.

Sofern den Bakterien eine hinreichende Zeit zur Verfügung steht (abhängig auch von Temperatur, Lichtverhältnissen, Nährmedien, etc.), findet eine vollständige Umsetzung sämtlichen Selenids bzw. Tellurids zu elementarem Selen oder Tellur statt. Um eine Vergiftung und ein Absterben der Bakterien zu vermeiden, sollte die Konzentration an Selenid- bzw. Tellurid-Ionen in der zu behandelnden Lösung unter ca. 1 bis 2 g/l betragen.Provided a sufficient amount of time is available to the bacteria (depending on temperature, light conditions, Nutrient media, etc.), finds a complete implementation all selenide or telluride to elemental selenium or tellurium instead. To poison and die off the bacteria The concentration of selenide or telluride ions should be avoided in the solution to be treated below about 1 to 2 g / l.

Neben der vorstehend beschriebenen Anwendung des Verfahrens auf Kläranlagen-Abwasser lässt sich das Verfahren auch bei belasteten Gasgemischen anwenden, wie sie beispielsweise bei der Erdölverarbeitung oder bei der Erdgasgewinnung vorliegen.Next the application of the method described above to wastewater treatment wastewater leaves the method also apply to loaded gas mixtures, such as For example, in oil processing or in the Natural gas production available.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2004, S. 52–60 ”Structural and Spectral features of Selenium Nanospheres Produced by Se-Respiring Bacteria” by Ronald S. Oremland et al. [0005] - Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2004, pp. 52-60 "Structural and Spectral features of Selenium Nanospheres Produced by Se-respiring Bacteria" by Ronald S. Oremland et al. [0005]
  • - Applied and Environmental Microbiology, Apr. 2007, S. 2135–2143 ”Formation of Tellurium Nanocrystals during Anaerobic Growth of Bacteria That Use Te Oxyanions as Respiratory Electron Acceptors” by Shaun M. Baesman et al [0005] - Applied and Environmental Microbiology, Apr. 2007, p. 2135-2143 "Formation of Tellurium Nanocrystals During Anaerobic Growth of Bacteria That Use Te Oxyanions As Respiratory Electron Acceptors" by Shaun M. Baesman et al [0005]
  • - Weaver et al., 1975 Weaver, P. F., Wall, J. D. & Gest, H. (1975). Characterization of Rhodopseudomonas capsulata. Arch Microbiol 105, 207–216 [0019] Weaver et al., 1975 Weaver, PF, Wall, JD & Gest, H. (1975). Characterization of Rhodopseudomonas capsulata. Arch Microbiol 105, 207-216 [0019]

Claims (11)

Verfahren zur Entfernung eines Stoffs aus einem flüssigen oder gasförmigen Medium mit Hilfe von Mikroorganismen, wobei die Mikroorganismen in dem den Stoff sowie Nährstoffe enthaltenen Medium kultiviert und angereichert werden und nach einer Kultivationsdauer schließlich von dem Medium abgetrennt werden, wobei sie den Stoff in sich enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass Selenid-Ionen und/oder Selenwasserstoff und/oder Tellurid-Ionen und/oder Tellurwasserstoff mit Hilfe von Sulfid oxidierenden Mikroorganismen angereichert und aus dem Medium entfernt werden.Method for removing a substance from a liquid or gaseous medium with the aid of microorganisms, wherein the microorganisms are cultured and enriched in the medium containing the substance and nutrients and are finally separated from the medium after a cultivation period, wherein they contain the substance, characterized in that selenide ions and / or selenium and / or telluride ions and / or tellurium hydrogen are enriched by means of sulfide oxidizing microorganisms and removed from the medium. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen Stämme aus der Gruppe der phototrophen Schwefelbakterien sind, insbesondere Allochromatium vinosum, insbesondere Allochromatium vinosum DSMZ 180T, wobei die Kultivierung bei einem pH-Wert zwischen 6 und 8, vorzugsweise ungefähr 7 bis 7,5, und bei Abwesenheit von Sauerstoff erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the microorganisms are strains from the group of phototrophic sulfur bacteria, in particular Allochromatium vinosum, in particular Allochromatium vinosum DSMZ 180 T , wherein the cultivation at a pH of between 6 and 8, preferably about 7 to 7, 5, and in the absence of oxygen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen Stämme aus der Gruppe der chemotrophen Schwefelbakterien sind, insbesondere Acidithiobacillus ferrooxidans, insbesondere Ferrobacillus acidithiooxidans DSMZ 584/585, wobei die Kultivierung bei einem pH-Wert zwischen 2 und 7 und bei Anwesenheit von Sauerstoff erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the microorganisms strains from the group of chemotrophic Sulfur bacteria, in particular Acidithiobacillus ferrooxidans, in particular Ferrobacillus acidithiooxidans DSMZ 584/585, wherein culturing at a pH between 2 and 7 and in the presence of oxygen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen aus dem Medium mittels Zentrifugation entfernt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the microorganisms from the medium be removed by centrifugation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen, vorzugsweise nach ihrer Entfernung aus dem Medium, mittels Ultraschallbehandlung zerstört werden, wodurch Selen- und/oder Tellurkugeln frei werden, die durch Zentrifugation sedimentiert werden, wobei eventuell Hüllproteine durch eine enzymatische Behandlung entfernt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the microorganisms, preferably after their removal from the medium, by means of ultrasound treatment are destroyed, thereby releasing selenium and / or tellurium balls which are sedimented by centrifugation, possibly Enveloped proteins removed by enzymatic treatment become. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Verwendung phototropher Schwefelbakterien eine Bestrahlung des zu behandelndes Medium enthaltenden Reaktors mit das Wachstum der Mikroorganismen förderndem Licht erfolgt und die Bestrahlung beendet und eventuell vorhandene andere Be strahlung von den Mikroorganismen ferngehalten wird, wenn intrazelluläre Selen- und/oder Tellurkugeln gebildet worden sind.Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that in the case of use phototrophic Sulfur bacteria containing an irradiation of the medium to be treated Reactor with the growth of microorganisms promoting Light is emitted and the irradiation stops and eventually existing other radiation is kept away from the microorganisms, if intracellular selenium and / or tellurium balls have been formed are. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kultivierung der Mikroorganismen so lange fortgesetzt wird, bis elementares Selen von den Mikroorganismen zu Selenat oxidiert wird, wozu insbesondere Mikroorganismen der Stämme Acidithiobacillus ferrooxidans verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cultivation of microorganisms is continued until elemental selenium from the microorganisms is oxidized to selenate, including in particular microorganisms of Strains Acidithiobacillus ferrooxidans be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kultivierung der Mikroorganismen bei Temperaturen zwischen ungefähr 15°C und 40°C, vorzugsweise zwischen ungefähr 20°C und 35°C, erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cultivation of microorganisms at temperatures between about 15 ° C and 40 ° C, preferably between about 20 ° C and 35 ° C, he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Entfernung von Selenid-Ionen und/oder Selenwasserstoff und/oder Tellurid-Ionen und/oder Tellurwasserstoff auch Sulfid-Ionen und/oder Schwefelwasserstoff entfernt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that simultaneously with the distance of selenide ions and / or selenium and / or telluride ions and / or tellurium hydrogen also sulfide ions and / or hydrogen sulfide Will get removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Startkonzentration der Selenid-Ionen oder Tellurid-Ionen in dem flüssigen Medium bei Beginn der Kultivierung kleiner als 2 g/l, vorzugsweise kleiner als 1,5 g/l, weiter vorzugsweise kleiner als 1,0 g/l beträgt.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that a starting concentration of the selenide ions or telluride ions in the liquid medium at the beginning the cultivation is less than 2 g / l, preferably less than 1.5 g / l, more preferably less than 1.0 g / l. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als kontinuierlicher Fließprozess oder im Batchbetrieb ausgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the method as continuous Flow process or runs in batch mode.
DE200810055079 2008-12-22 2008-12-22 Process for the removal of telluride ions and / or tellurium hydrogen from a liquid or gaseous medium Expired - Fee Related DE102008055079B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810055079 DE102008055079B4 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Process for the removal of telluride ions and / or tellurium hydrogen from a liquid or gaseous medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810055079 DE102008055079B4 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Process for the removal of telluride ions and / or tellurium hydrogen from a liquid or gaseous medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008055079A1 true DE102008055079A1 (en) 2010-07-01
DE102008055079B4 DE102008055079B4 (en) 2012-04-19

Family

ID=42220604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810055079 Expired - Fee Related DE102008055079B4 (en) 2008-12-22 2008-12-22 Process for the removal of telluride ions and / or tellurium hydrogen from a liquid or gaseous medium

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008055079B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130260444A1 (en) * 2010-12-17 2013-10-03 Yan Jin Biochemical process for selenium recovery from bioremediation effluent or sludge
CN102531195B (en) * 2011-05-31 2016-04-27 武汉华科特新技术有限公司 A kind of autotrophic denitrification water quality regulation bacterium agent and application thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.E. Torma et. al., "Oxidation of copper (II) selenide by Thiobacillus ferrooxidans", In: Canadian Journal of Microbiology, ISSN 0008-4166, 1972, 18, 1780-1781 *
Applied and Environmental Microbiology, Apr. 2007, S. 2135-2143 "Formation of Tellurium Nanocrystals during Anaerobic Growth of Bacteria That Use Te Oxyanions as Respiratory Electron Acceptors" by Shaun M. Baesman et al
Applied and Environmental Microbiology, Jan. 2004, S. 52-60 "Structural and Spectral features of Selenium Nanospheres Produced by Se-Respiring Bacteria" by Ronald S. Oremland et al.
Weaver et al., 1975 Weaver, P. F., Wall, J. D. & Gest, H. (1975). Characterization of Rhodopseudomonas capsulata. Arch Microbiol 105, 207-216

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130260444A1 (en) * 2010-12-17 2013-10-03 Yan Jin Biochemical process for selenium recovery from bioremediation effluent or sludge
EP2651834A1 (en) * 2010-12-17 2013-10-23 General Electric Company Biochemical process for selenium recovery from bioremediation effluent or sludge
EP2651834A4 (en) * 2010-12-17 2014-07-09 Gen Electric Biochemical process for selenium recovery from bioremediation effluent or sludge
CN102531195B (en) * 2011-05-31 2016-04-27 武汉华科特新技术有限公司 A kind of autotrophic denitrification water quality regulation bacterium agent and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008055079B4 (en) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mal et al. Continuous removal and recovery of tellurium in an upflow anaerobic granular sludge bed reactor
Kaksonen et al. Bioleaching and recovery of metals from final slag waste of the copper smelting industry
Khoshkhoo et al. Chalcopyrite leaching and bioleaching: An X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) investigation on the nature of hindered dissolution
US8465721B2 (en) Biosynthesis of nanoparticles
He et al. Biodesulfurization of coal with Acidithiobacillus caldus and analysis of the interfacial interaction between cells and pyrite
Ramos-Ruiz et al. Continuous reduction of tellurite to recoverable tellurium nanoparticles using an upflow anaerobic sludge bed (UASB) reactor
Khoshkhoo et al. Electrochemical simulation of redox potential development in bioleaching of a pyritic chalcopyrite concentrate
Wang et al. Bio-oxidation of a high-sulfur and high-arsenic refractory gold concentrate using a two-stage process
US7247291B2 (en) Nano sized sulfide compounds of cerium and a process for the preparation thereof
CN104862250A (en) Acidophilic iron-oxidizing composite microbial agent and preparation method thereof
CN100362117C (en) Sulfide ore treatment technology by thermoacidophile
Zhang et al. Synergetic effects of Ferroplasma thermophilum in enhancement of copper concentrate bioleaching by Acidithiobacillus caldus and Leptospirillum ferriphilum
US5030426A (en) Biomining of gallium and germanium containing ores
Dan et al. Reductive leaching of manganese from manganese dioxide ores by bacterial-catalyzed two-ores method
DE102008055079B4 (en) Process for the removal of telluride ions and / or tellurium hydrogen from a liquid or gaseous medium
Yoo et al. Biological treatment of wastewater produced during recycling of spent lithium primary battery
Marchenko et al. Leaching heavy metal from deposits of heavy metals with bacteria oxidizing elemental sulphur
Hong et al. The use of biogenic Fe3+ and H2SO4 generated from pyrite waste to enhance bornite bioleaching: A potential utilization of acid mine drainage
Zeng et al. Influence diversity of extracellular DNA on bioleaching chalcopyrite and pyrite by Sulfobacillus thermosulfidooxidans ST
Nie et al. Differential utilization and transformation of sulfur allotropes, μ-S and α-S8, by moderate thermoacidophile Sulfobacillus thermosulfidooxidans
Prabhu et al. Detoxification of electroplating sludge by bioleaching: process and kinetic aspects.
Sharma et al. Bioleaching of nickel from spent petroleum catalyst using Acidithiobacillus thiooxidans DSM-11478
Pavani et al. Biosynthesis of zinc nanoparticles by Aspergillus species
Cork et al. Sulfate decomposition: A microbiological process
CN105803194B (en) A kind of method that arsenic-bearing refractory gold ore microbe-preoxidation gold is carried out using high arsenic ion tolerance leaching microbacteria

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120720

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140701