Kinetics of different bioreactor systems with Acidithiobacillus ferrooxidans for ferrous iron oxidation

Abstract

The relative performance of two biofilm-based airlift reactors using different kinds of packing materials and one fixed bed biofilm reactor with a homemade packing material of high specific area (~ 1000 m 2 /m 3) was addressed. The bioreactors operated under ferrous iron loading rates in the range of 8-120 mol Fe(II)/m 3 h. Acidithiobacillus ferrooxidans cells immobilized in the three bioreactors afforded the reactions for an extended period of 120 days of continuous operation at the dilution rates of 0.2, 0.4, 0.7, 1 and 1.2 h −1. The maximum ferrous iron oxidation rates achieved in this study at a hydraulic residence time of 1.2 h were about 91, 68 and 51 mol Fe(II)/ m 3 h for the fixed bed, airlift1, and airlft2 bioreactors. The performance data from the fixed-bed bioreactor offered a higher potential for ferrous iron oxidation because of fast biofilm development, the formation of a thick biofilm, and lower sensitivity to shear, which enhanced the startup time of the bioreactor and the higher reactor productivity. Proper kinetic models were also presented for both the startup period and the steady-state process.

Establishing a green biodesulfurization process for iron ore concentrates in stirred tank and leaching column bioreactors using Acidithiobacillus thiooxidans

“…Mounting evidence supports the notion that the efficient bacterial sulfur oxidation activities in the leaching process require the development of a complex and orchestrated biofilm matrix. This involves either native or externally introduced acidophiles colonizing the ore surface ( Bobadilla-Fazzini, 2014 ; Dong et al, 2020 ; Bobadilla-Fazzini and Poblete-Castro, 2021 ), or relates to the aggregation degree of planktonic cells prior to biofilm formation ( Bellenberg et al, 2015 ; Melaugh et al, 2016 ; Yavari et al, 2019 ). Consequently, it is less likely that the improved desulfurization process can be solely attributed to the activity of sulfur-oxidation bacteria.…”

Modeling the process of biological deferrization of underground waters in contact loading of bioreactor

“…В теоретичних дослідженнях не враховувалася роль біологічного фактору, який існує при очищенні слабокислих та біля-нейтральних підземних вод. Дослідженню зазначеного фактору присвячені роботи [18][19][20][21][22][23][24].…”

“…В роботах [20,21] представлені моделі процесів окиснення Fe 2+ , з урахуванням процесу інгібування. В основу наведених в моделях рівнянь закладено математичні вирази швидкостей росту бактерій (2) та окиснення субстрату (3): Незважаючи на велику кількість досліджень за даною тематикою, до цього часу не існує комплексної моделі, яка б враховувала всі процеси які відбуваються в контактному завантаженні біореакторів при біологічному знезалізненні [20][21][22][23][24]. Так, в роботі [22] представлена кінетична модель біологічного окиснення катіонів Fe 2+ при низьких значеннях рН ацидофільними феробактеріями.…”

Environmental Technologies to Treat Rare Earth Element Pollution: Principles and Engineering

“…Bioleaching has been broadly utilized in the recovery of metals, such as Zn, Ni, Pb, Cu and Au, amongst others, from sulfidic low-grade ores, industrial solid wastes and printed circuit boards Mowafy, 2020;Yavari et al, 2019). This biological process has also been used with varying success to leach REE from mine waste and E-waste Jin et al, 2019;Rasoulnia et al, 2020;Reed et al, 2016).…”