Прогрессивная биотехнология извлечения меди

Данная технология основана на процессе цементации меди железом, ход которой интенсифицируется за счёт применения микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans. Бактерии Thiobacillus ferrooxidans ускоряют процесс выделения металлической меди из раствора, а также увеличивают степень её извлечения из раствора.

Цементация не требует применения внешнего источника энергии и является, таким образом, менее энергозатратной. Цементация - процесс контактного электрохимического вытеснения одних металлов другими из их соединений, находящихся в растворах или в расплавах. Она основана на различии нормальных электродных потенциалов между ионами вытесняемого из раствора металла и металла-цементатора.

Процесс замещения меди происходит при условии, что в сточную воду содержащую ионы меди, вводится более активный металл, железо. Таким образом, медь выделяется из сточной воды в металлической форме за счёт спонтанного электрохимического восстановления с одновременным окислением введённого замещающего металла (железа) по реакции:

Cu2+ + Fe0 -> Cu0 + Fe2+

Железо переходит в ионную форму, медь при этом выделяется на твёрдую поверхность.

Технологическая схема извлечения меди из промышленной сточной воды

Для извлечения меди из сточной воды способом биохимической цементации, используют установку состоящую из:

• биореактора цементации меди;
• биореактора выращивания культуры бактерий Thiobacillus ferrooxidans

Биореактор цементации меди

Биореактор цементации меди состоит из ёмкости, в которой установлены железные пластины (возможно использование отходов железа). На железные пластины наращивается биоплёнка из бактерий Thiobacillus ferrooxidans. В биореакторе поддерживаются аэробные условия, определённая температура и рН, необходимые для жизнедеятельности бактерий Thiobacillus ferrooxidans. Внизу биореактора расположен конус сбора восстановленной меди.

Сточная вода подаётся с определённой скоростью на железные пластины с помощью мешалки с тангенциальным разворотом. В биореакторе в ходе процесса цементации из сточной воды извлекается медь в металлическом виде. Процесс цементации не требует внешнего источника энергии. Бактерии Thiobacillus ferrooxidans ускоряют процесс восстановление меди и увеличивает количество извлекаемой меди.

Биореактор выращивания культуры бактерий Thiobacillus ferrooxidans

Биореактор выращивания бактерий состоит из ёмкости, в которой расположены железные пластины (возможно использование отходов железа). В реакторе поддерживается постоянная температура, подаётся воздух, питательная среда и поддерживается определённое значение рН, необходимые для выращивания культуры Thiobacillus ferrooxidans.

Преимущества технологии с использованием биохимической цементации меди

• высокие скорости процесса извлечения меди;
• простота аппаратурного оформления;
• получение меди с высокой степенью чистоты до 90%, при необходимости последующие промывки и сушка восстановленной меди в бескислородной среде позволяют достичь степени чистоты 99%;
• очистка сточной воды до нормируемых концентраций;
• степень извлечения меди из сточной воды до 99,99%;
• технология применима к различным концентрациям меди;
• возвращение ценного не возобновляемого ресурса

Установка:

• легко интегрируется в производство;
• компактна и проста в контроле и управлении;
• обладает высокой энергоэффективностью;
• возможен как периодический, так и непрерывный режим работы установки;
• в качестве железных пластин биореактора возможно использование отходов железа