Perchlorate Reduction by Autotrophic Bacteria in the Presence of Zero-Valent Iron

Abstract

A series of batch experiments were performed to study the combination of zero-valent iron (ZVI) with perchlorate-reducing microorganisms (PRMs) to remove perchlorate from groundwater. In this method, H2 produced during the process of iron corrosion by water is used by PRMs as an electron donor to reduce perchlorate to chloride. Perchlorate degradation rates followed Monod kinetics, with a normalized maximum utilization rate (rmax) of 9200 microg g(-1) (dry wt) h(-1) and a half-velocity constant (Ks) of 8900 microg L(-1). The overall rate of perchlorate reduction was affected by the biomass density within the system. An increase in the OD600 from 0.025 to 0.08 led to a corresponding 4-fold increase of perchlorate reduction rate. PRM adaptation to the local environment and initiation of perchlorate reduction was rapid under neutral pH conditions. At the initial OD600 of 0.015, perchlorate reduction followed pseudo-first-order reaction rates with constants of 0.059 and 0.033 h(-1) at initial pH 7 and 8, respectively. Once perchlorate reduction was established, the bioreductive process was insensitive to the increases of pH from near neutral to 9.0. In the presence of nitrate, perchlorate reduction rate was reduced, but not inhibited completely.

Perchlorate: Status and Overview of New Remedial Technologies

“…The inhibitory effect of zero-valent iron on perchlorate was attributed to the increase in pH and encapsulation of bacteria by iron precipitates. High concentrations of bicarbonate (1260 mg/L) and phosphate (430 mg/L) in the culture media resulted in the formation of vivianite, Fe 3 (PO 4 ) 2 , and siderite, FeCO 3 , the major iron precipitates identified on Shrout et al (2005) research, but Yu et al (2006) claim they are not likely to occur in typical groundwater conditions. In contrast, Yu et al (2006) showed that zero-valent iron was capable of serving as electron donor for perchlorate reduction by providing hydrogen to a hydrogen utilizing autotroph (Dechloromonas sp.…”

Pilhas de combustíveis microbianas utilizadas na produção de eletricidade a partir de rejeitos orgânicos: uma perspectiva de futuro

“…10,38 O processamento de águas residuais, para a produção de hidrogênio foi testado usando bactérias fermentativas em vários tipos de processos. 41,[44][45][46] Entretanto, estes processos não têm sido muito utilizados, devido à baixa recuperação de energia da matéria orgânica (1,4 -2,5 mols de hidrogênio por mol de hexose) e elevados custos operacionais. 11,46 Efluentes provenientes das indústrias de processamento de alimentos ou vindos da pecuária de animais em regime de confinamento são poluentes ambientais ideais para o bioprocessamento, pois contêm altos níveis de material orgânico facilmente degradável, cujo resultado é um saldo positivo de energia ao final do processo.…”

“…41,[44][45][46] Entretanto, estes processos não têm sido muito utilizados, devido à baixa recuperação de energia da matéria orgânica (1,4 -2,5 mols de hidrogênio por mol de hexose) e elevados custos operacionais. 11,46 Efluentes provenientes das indústrias de processamento de alimentos ou vindos da pecuária de animais em regime de confinamento são poluentes ambientais ideais para o bioprocessamento, pois contêm altos níveis de material orgânico facilmente degradável, cujo resultado é um saldo positivo de energia ao final do processo. Como efluentes são fontes potenciais de energia, a recuperação desta ou a transformação destes efluentes em subprodutos úteis pode reduzir o custo do tratamento e, em alguns casos, diminuir também a nossa dependência dos combustíveis fósseis.…”

Nitrat İndirgenmesinde Nano Ölçekli Sıfır Değerlikli Demir (nZVI) Kullanımı

“…Bu problemlerin üstesinden gelmek için reaksiyon ortamında hidrojeni oluşturabilen alternatif yaklaşımlar araştırılmıştır. Sıfır değerlikli demir (ZVI) önemli bir alternatif olarak Till vd., (1998) tarafından araştırılmış [1] ve denitrifikasyon sistemlerinde hidrojen ile ilgili problemlerin üstesinden anaerobik demir korozyonu (reaksiyon (2)) ile gelinebileceğini açıklamışlardır [18,1,16,19].…”