DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2017.4(40).119111

ВПЛИВ УЛЬТРАЗВУКУ НА ПРОЦЕСИ БІОВИЛУГОВУВАННЯ МЕТАЛІВ І ДЕСУЛЬФУРИЗАЦІЇ ВУГІЛЛЯ

І. А. Блайда, Т. В. Васильєва, К. І. Семенов

Анотація


У статті подано короткий огляд сучасної науково-методичної літератури, яка розкриває основні механізми дії ультразвуку на тверді субстрати, водні системи, мікроорганізми. Розглянуто різні фізико-хімічні та біологічні ефекти, що виникають під дією ультразвукових полів різної інтенсивності і частоти, зокрема, у мікроорганізмів і в процесах за їх участі. Наведені приклади використання ультразвукової обробки для підвищення технологічних показників процесів десульфуризації вугілля і біовилуговування металів.


Ключові слова


ультразвук; десульфуризація; вилуговування; мікроорганізми

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Akopjan VB. Fundamentals of interaction of ultrasound with biological objects. Moscow: MGTU Baumana. 2005. 225 р.

Antusheva TI. Some features of the influence of ultrasound on microorganisms. Zhivye i biokosnye sistemy. 2013; (4): 11-15.

Antusheva TI, Babich EM, Kivva FV, Kalinichenko SV, Ryzhkova TA, Skljar NI, Kovalenko OI. The influence of ultrasound and electromagnetic waves in the millimeter range on the adhesive properties of C. diphtheria. Uspehi sovremennogo estestvoznanija. 2014; (3)

Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology. M.: Izd-vo inostr. lit-ry. 1957. 726 р.

Blayda IA, Vasileva TV. Bacterial desulphurization of Coals (review). Microbiology & Biotechnology. 2017; (3): 6-23. DOI: http://dx.doi.org/10.18524/2307-4663.2017.3(39).110877.

layda IA, Vasileva TV, Baranov VI. The use of bio-hydrometallurgical technologies in solving problems utilization of manmade waste and receiving from them valuable metals. Kompleksnoe ispolzovanie mineralnogo syirya. 2015; (3): 75-82.

Gubin GG, Jarosh TP, Skljar LV. Generalization and analysis of the possibility of using ultrasonic vibrations during processing of minerals. Specіal'nі ta kombіnovanі metodi. Zbagachennja korisnih kopalin. 2016; 62 (103): 78-87.

Demin IJu, Pronchatov-Rubcov NV. Modern acoustic methods of research in biology and medicine (teaching and methodological materials). Nizhnij Novgorod. 2007. 118 p.

Isaenko E Ju. Application of ultrasound for the disintegration of microbial cells. Annals of Mechnicov Institute. 2008; (1): 5-9.

Karavajko GI, Dubinina GA, Kondrat'eva TF. Lithotrophic microorganisms of oxidation cycles of sulfur and iron. Mikrobiologija. 2006; (5): 593-629.

Karasjova EI, Tarun EI, Metelica DI. Ultrasonic inactivation of glucose oxidase Aspergillus niger in aqueous solutions. Prikladnaja biohimija i mikrobiologija. 2009; 45 (1): 14-22.

Keller OK. Ultrasonic cleaning. L.: Mashinostroenie. 1977. 325 p.

Radiation diagnostics: Textbook V.1. Eds GE Trufanova. M.: GJeOTARMedia. 2009: 39-44.

Mamchenko AV, Kij NN, Chernova LG. Investigation of the influence of methods of modification of natural dolomite on the demanganation of water. Himija i tehnologija vody. 2008; 30 (4): 347-35.

Nazimko EI. Studies on the problem of removing sulfur contained in coals. Vіstі Donec'kogo gіrnichnogo іnstitutu. 2014; (2): 60-65.

Physical bases of ultrasound application in medicine and ecology: educational-methodical manual. Eds SP Kundasa. Minsk: MGJeU name AD Saharova, 2009. 110 p.

Chernyh S I, Rybakova OI, Lebedev NM, Zhirnova TI. To the study of the influence of ultrasound, magnetic fields and electric current on gold flotation. Cvetnaja metallurgija. 2003; (6): 15-21.

Shaphaev JeG, Cyrenov VZh, Chebunina EI. Disintegration of microbial cells. In: Fundamentals of Biotechnology. Ulan-Ude: Izdatel'stvo VSGTU, 2005: 53–65.

Ambedkar B, Nagarajan R, Jayanti S. Ultrasonic coal-wash for desulfurization. Ultrasonics Sonochemistry. 2011; (18): 718–726.

Anjum F, Bhatti HN, Ghauri MA. Enhanced bioleaching of metals from black shale using ultrasonics. Hydrometallurgy. 2010; (100): 122–128.

Binoy K Saikia, Adilson C Dalmora, Rahul Choudhury, Tonkeswar Das, Silvio R Taffarel, Luis FO Silva. Effective removal of sulfur components from Brazilian power-coals by ultrasonication (40 kHz) in presence of H2O2. Ultrasonics Sonochemistry. 2016; (32): 147-157.

Castro IM, Fietto JLR, Vieira RX, Tropia MJM, Campos LM. Bioleaching of zinc and nickel from silicates using Aspergillus niger cultures. Hydrometallurgy. 2000; (57): 39–49.

Christman CL, Carmichael AJ, Mossoba MM, Riesz P. Evidence for free radicals produced in aqueous solutions by diagnostic ultrasound. Ultrasonics. 1987; (25): 31–34.

Duran JE, Mahasay SR, Stock LM. The occurrence of elemental sulfur in coals. Fuel.1986; (65): 1167–1168.

Franco F, Pérez-Maqueda LA, Pérez-Rodríguez JL. The effect of ultrasound on the particle size and structural disorder of a well-ordered kaolinite. Journal of Colloid and Interface Science. 2004; (274): 107–117.

Ghadyani Azam, Noaparast Mohammad, Ziaedin Sied. A study on the effects of ultrasonic irradiation as pretreatment method on high ash coal flotation and kinetics. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2017; (36): 1-18.

Ghosh S, Paul AK. Bioleaching of nickel by Aspergillus humicola SKP102 isolated from Indian lateritic overburden. Journal of Sustainable Mining. 2016; (15): 108-114.

Giovanni Rossi. The Microbial Desulfurization of Coal. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2014; (142): 147-167.

Gopi KR, Nagarajan R. Application of power ultrasound in cavitation erosion testing of nano-ceramic particle/polymer composites. Solid State Phenomena. 2008; (13): 191–204.

Kar RN, Sukla LB, Swamy KM, Panchanadikar VV, Narayana KL. Bioleaching of Lateritic Nickel Ore by Ultrasound. Metallurgical and materials transactions. 1996; (27): 351-354.

Klemm P, Schembri MA. Bacterial adhesions: Function and structure. Int. J. Med. Microbiol. 2001; (293): 34-39.

Kondrateva TF, Pivovarova TA, Tsaplina IA. Diversity of communities of acidophilic chemolithotrophic microorganisms in natural and technogenic ecosystems. Microbiology. 2012; 81 (1): 3–27.

Mello Paola de A, Duarte FA, Matheus AG, Mauro Korn Nunes, Valderi L Deossler, Flores Erico MM. Ultrasound assisted oxidative process for sulfur removal from petroleum product feedstocks. Ultrason. Sonochem. 2009; (16): 732–736.

Mesroghli Sh, Yperman J, Reggers G, Jorjani E, Carleer R. Impacts of sonication and post-desulfurization on organic sulfur species by reductive pyrolysis. Fuel. 2016; (183): 258 – 291.

Nagarjan R. Use of ultrasonic cavitation in surface cleaning efficiency and surface erosion rate. J. Inst. Environ. Sci. 2006; (49): 40–50.

Ozkan SG. Effects of simultaneous ultrasonic treatment on flotation of hard coal slimes. Fuel. 2012; (93): 576–580.

Perez-Rodrıgue JL, Pascual J, Franco F, Jimenez de Haro, Duran A. The influence of ultrasound on the thermal behaviour of clay minerals. Journal of the European Ceramic Society. 2006; (26): 747–753.

Saikia BK, Dutta AM, Baruah BP. Feasibility studies of de-sulfurization and de-ashing of low grade medium to high sulfur coals by low energy ultrasonication. Fuel. 2014; (123): 12–18.

Shen Y, Sun T, Liub X, Jiaa J. Rapid desulfurisation of CWS via ultrasonic enhanced metal boron hydrides reduction under ambient conditions. RSC Adv. 2012; (2): 4189-4197.

Sinisteria JV. Application of ultrasound to biotechnology: an overview. Ultrasonics. 1992; (30): 180 p.

Sukla LB, Panchanadikar V. Bioleaching of lateritic nickel ore using a heterotrophic micro-organism. Hydrometallurgy. 1983; (32): 373–379.

Swamy KM, Narayana KL, Vibhuti N. Bioleaching with ultrasound. Ultrason. Sonochem. 2005; (12): 301–306.

Swamy KM, Sukla LB, Narayana KL, Kar RN. Use of ultrasound in microbial leaching of nickel from laterites. Ultrasonics Sonochemistry. 1995; 2 (1): 55-59.

Toraman OY, Delibalta MS. Ultrasonic Desulfurization of Low Rank Turkish Coal Using Various Chemical Reagents. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST). 2016: 4621-4623.

Willscher S, Bosecker K. Studies on the leaching behaviour of heterotrophic microorganisms isolated from an alkaline slag dump. Hydrometallurgy. 2003; (71): 257–264.

Yi Wai Chiang, Rafael M Santos, Aldo Van Audenaerde, Annick Monballiu, Tom Van Gerven. Chemoorganotrophic Bioleaching of Olivine for Nickel Recovery. Minerals. 2014; (4): 564-573.

Yusuf Chist. Sonobioreactors: using ultrasound for enhanced microbial productivity. TRENDS in Biotechnology. 2003; (21): 89-93.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Акопян В. Б. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. – М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. – 225 с.

Антушева Т. И. Некоторые особенности влияния ультразвука на микроорганизмы // Живые и биокосные системы. – 2013, № 4. – С. 11–15.

Антушева Т. И., Бабич Е. М., Кивва Ф. В., Калиниченко С. В., Рыжкова Т. А., Скляр Н. И., Коваленко О. И. Влияние ультразвука и электромагнитных волн миллиметрового диапазона на адгезивные свойства C. diphtheriae // Успехи современного естествознания. – 2014, № 3 – С. 48–52.

Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. – М.: Издво иностр. лит-ры, 1957. – 726 с.

Блайда И. А., Васильева Т. В. Бактериальная десульфуризация углей (обзор). Bacterial desulphurization of Coals (review) // Мікробіологія і Біотехнологія. Microbiology & Biotechnology. – 2017, №3. – С. 6–23. DOI: http://dx.doi.org/10.18524/2307-4663.2017.3(39).110877.

Блайда И. А., Васильева Т. В., Баранов В. И. Использование биогидрометаллургических технологий в решении проблем утилизации техногенных отходов с получением ценных металлов // Комплексное использование минерального сырья. – 2015, № 3. – С. 75–82.

Губин Г. Г., Ярош Т. П., Скляр Л. В. Обобщение и aнализ возможности использования ультразвуковых колебаний при переработке полезных ископаемых // Спеціальні та комбіновані методи. Збагачення корисних копалин. - 2016. – Вып. 62 (103). – С. 78–87.

Демин И. Ю., Прончатов-Рубцов Н. В. Современные акустические методы исследований в биологии и медицине (учебно-методические материалы). – Нижний Новгород, 2007. – 118 c.

Исаенко Е. Ю. Применение ультразвука для дезинтеграции микробных клеток // Annals of Mechnicov Institute. – 2008, №1. – С. 5–9.

Каравайко Г. И., Дубинина Г. А., Кондратьева Т. Ф. Литотрофные микроорганизмы окислительных циклов серы и железа // Микробиология. – 2006, № 5. – C. 593–629.

Карасёва Е. И., Тарун Е. И., Метелица Д. И. Ультразвуковая инактивация глюкозооксидазы Aspergillus niger в водных растворах // Прикладная биохимия и микробиология. – 2009. – Т. 45, № 1. – С. 14–22.

Келлер О. К. Ультразвуковая очистка. – Л.: Машиностроение, 1977. – 325 с.

Лучевая диагностика: Учебник Т. 1. / под ред. Г. Е. Труфанова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – С. 39–44.

Мамченко А. В., Кий Н. Н., Чернова Л. Г. Исследование влияния способов модификации природного доломита на деманганацию воды // Химия и технология воды. – 2008. – 30, Вып. 4. – С. 347–35.

Назимко Е. И. Исследования по проблеме удаления серы, содержащейся в углях // Вісті Донецького гірничного інституту. – 2014, № 2. – С. 60–65.

Физические основы применения ультразвука в медицине и экологии: учебно-методическое пособие / Под общ.ред. профессора С. П. Кундаса. – Минск: МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2009. – 110 c.

Черных С. И., Рыбакова О. И., Лебедев Н. M., Жирнова Т. И. К вопросу изучения влияния ультразвука, магнитных полей и электрического тока на флотацию золота // Цветная металлургия. – 2003, № 6. – С. 15–21.

Шапхаев Э. Г., Цыренов В. Ж., Чебунина Е. И. Основы биотехнологии. 5. Дезинтеграция микробных клеток. – Улан-Уде: Издательство ВСГТУ, 2005. – С. 53–65.

Ambedkar B., Nagarajan R., Jayanti S. Ultrasonic coal-wash for desulfurization // Ultrasonics Sonochemistry. – 2011, N18. – Р. 718–726.

Anjum F., Bhatti H.N., Ghauri M.A. Enhanced bioleaching of metals from black shale using ultrasonics // Hydrometallurgy. – 2010, N100. – Р. 122–128.

Binoy K. Saikia, Adilson C. Dalmora, Rahul Choudhury, Tonkeswar Das, Silvio R. Taffarel, Luis F.O. Silva. Effective removal of sulfur components from Brazilian power-coals by ultrasonication (40 kHz) in presence of H2O2 // Ultrasonics Sonochemistry. – 2016, N 32. – P. 147–157.

Castro I. M., Fietto J. L. R., Vieira R. X., Tropia M. J. M., Campos L.M. Bioleaching of zinc and nickel from silicates using Aspergillus niger cultures // Hydrometallurgy. – 2000, N 57. – Р. 39–49.

Christman C. L., Carmichael A. J., Mossoba M. M., Riesz P. Evidence for free radicals produced in aqueous solutions by diagnostic ultrasound // Ultrasonics. – 1987, N 25. – Р. 31–34.

Duran J. E., Mahasay S. R., Stock L. M. The occurrence of elemental sulfur in coals // Fuel. – 1986, N 65. – Р. 1167–1168.

Franco F., Pérez-Maqueda L. A., Pérez-Rodríguez J. L. The effect of ultrasound on the particle size and structural disorder of a well-ordered kaolinite // Journal of Colloid and Interface Science. – 2004, N 274. – Р. 107–117.

Ghadyani Azam, Noaparast Mohammad, Ziaedin Sied. A study on the effects of ultrasonic irradiation as pretreatment method on high ash coal flotation and kinetics // International Journal of Coal Preparation and Utilization. – 2017, N 36. – Р. 1–18.

Ghosh S. , Paul A. K. Bioleaching of nickel by Aspergillus humicola SKP102 isolated from Indian lateritic overburden // Journal of Sustainable Mining. – 2016, N 15. – Р. 108–114.

Giovanni Rossi. The Microbial Desulfurization of Coal // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. – 2014, N 142. – Р. 147–167.

Gopi K. R., Nagarajan R. Application of power ultrasound in cavitation erosion testing of nano-ceramic particle/polymer composites // Solid State Phenomena. – 2008, N 13. – Р. 191–204.

Kar R. N., Sukla L. B., Swamy K. M., Panchanadikar V. V., Narayana K.L. Bioleaching of Lateritic Nickel Ore by Ultrasound // Metallurgical and materials transactions. – 1996, N 27. – Р. 351–354.

Klemm P., Schembri M. A. Bacterial adhesions: Function and structure // Int. J. Med. Microbiol. – 2001, N 293. – P. 34–39.

Kondrateva T. F., Pivovarova T. A., Tsaplina I. A. Diversity of communities of acidophilic chemolithotrophic microorganisms in natural and technogenic ecosystems // Microbiology. – 2012. – V. 81, N 1. – Р. 3–27.

Mello Paola de A., Duarte F. A., Matheus A. G., Mauro Korn Nunes, Valderi L. Deossler, Flores Erico M. M. Ultrasound assisted oxidative process for sulfur removal from petroleum product feedstocks // Ultrason. Sonochem. – 2009, N 16. – Р. 732–736.

Mesroghli Sh., Yperman J., Reggers G., Jorjani E., Carleer R. Impacts of sonication and post-desulfurization on organic sulfur species by reductive pyrolysis // Fuel. – 2016, N 183. – Р. 258–291.

Nagarjan R. Use of ultrasonic cavitation in surface cleaning efficiency and surface erosion rate // J. Inst. Environ. Sci. – 2006, N 49. – Р. 40–50.

Ozkan S. G. Effects of simultaneous ultrasonic treatment on flotation of hard coal slimes // Fuel. – 2012, N 93. – Р. 576–580.

Perez-Rodrıgue J. L., Pascual J., Franco F., Jimenez de Haro, Duran A. The influence of ultrasound on the thermal behaviour of clay minerals // Journal of the European Ceramic Society. – 2006, N 26. – P. 747–753.

Saikia B. K., Dutta A. M., Baruah B. P. Feasibility studies of desulfurization and de-ashing of low grade medium to high sulfur coals by low energy ultrasonication // Fuel. – 2014, N 123. – Р. 12–18.

Shen Y., Sun T., Liub X., Jiaa J. Rapid desulfurisation of CWS via ltrasonic enhanced metal boron hydrides reduction under ambient conditions // RSC Adv. – 2012, N 2. – Р. 4189–4197.

Sinisteria J. V. Application of ultrasound to biotechnology: an overview // Ultrasonics. – 1992, N 30. – 180 p.

Sukla L. B., Panchanadikar V. Bioleaching of lateritic nickel ore using a heterotrophic micro-organism // Hydrometallurgy. – 1983, N 32. – Р. 373–379.

Swamy K. M., Narayana K. L., Vibhuti N. Bioleaching with ultrasound // Ultrason. Sonochem. – 2005, N 12. – Р. 301–306.

Swamy K. M., Sukla L. B., Narayana K. L., Kar R. N. Use of ultrasound in microbial leaching of nickel from laterites // Ultrasonics Sonochemistry. – 1995. – V. 2, N 1. – P. 55–59.

Toraman O. Y., Delibalta M. S. Ultrasonic Desulfurization of Low Rank Turkish Coal Using Various Chemical Reagents // Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST). – 2016. – Р. 4621–4623.

Willscher S., Bosecker K.Studies on the leaching behaviour of heterotrophic microorganisms isolated from an alkaline slag dump // Hydrometallurgy. – 2003, N 71. – Р. 257–264.

Yi Wai Chiang, Rafael M. Santos, Aldo Van Audenaerde, Annick Monballiu, Tom Van Gerven. Chemoorganotrophic Bioleaching of Olivine for Nickel Recovery // Minerals. – 2014, N 4. – Р. 564–573.

Yusuf Chist. Sonobioreactors: using ultrasound for enhanced microbial productivity // TRENDS in Biotechnology. – 2003, N 21. – Р. 89–93.





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663