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황산환원균 Desulfovibrio desulfricans의 혐기배양에 의한 가용성 우라늄의 침전
조규성,주현규,홍고야쓰히로,다야마사히또,도네세쯔지 한국산업미생물학회 1993 한국미생물·생명공학회지 Vol.21 No.3
황산화원균 D. desulfricans의 배양에 의하여 가용성 우라늄의 침전회수 실험을 진행한 결과를 요약하면 다음가 같다. 먼저 본실험을 위한 균주선정에서 3종의 황산환원균 D. desulfricans, D. multivorans, D. variabilis를 배양, 일정시간 후 탄소원인 젖산(lactate)과 포름산(formate)의 분해속도 및 철이온의 침전량을 조사한 결과 D. desulfricans가 가장 좋았다. 이때 이 균주는 포름산보다 젖산쪽의 이용이 양호하였다. D. desulfricans는 우라늄이 함유된 배양기(60×10exp(-3) ㎏/m^3-broth 이하)에서도 증식에 저해작용이 거의 없었으나, 우라늄이 함유되지 않은 배지에서 증식이 보다 양호하였다. 황산환원균 D. desulfricans는 젖산을 잘 이용(배양 30시간 이내에서의 분해속도 390 mmol/㎥·h)하였으며, pH는 균체 증식과 더불어 pH 9.0까지 증가하였다. 균체수는 배양 70시간에서 6.1×10^14 cells/㎥까지 증식하였다. 균체증식과 더불어서 SO^(2-)_4이온은 환원(8.5mmol/㎥)되어 S^(2-)이온의 생성(7.5 mmol/㎥)이 진행되었다. 배양액 중의 가용성 우라늄 이온은, 황산환원균 D. desulfricans의 무접종구에서는 70시간 이상이 경과하여도 용액중에 그대로 용해되어 있었다. 그러나 균체를 접종배양하였을 경우는 1시간 이내에 용액중의 우라늄은 많은 량이 침전하였다가, 균체의 증식과 더불어 다량의 CO_3^(2-)이온의 생성으로 침전하였던 우라늄의 일부가 용해하였다가, H_2S와 CO_3^(2-) 이온의 축출로 인하여 우라늄 이온은 다시 침전이 되었다. 침전한 우라늄 이온은 70% 이상 대부분이 우라늄 U(VI)로 구성되어 있었다. 따라서 황산환원균 D. desulfricans의 배양에 의하여 가용성 우라늄은, 1) 불용성 Uranyl hydroxide[UO_2(OH)_2] 형태로의 침전, 2) 불용성 Uraninite(UO_2) 형태로 S^(2-)이온 등에 의한 U(VI)에서 U(IV)에로 화원되어 침전, 3) 가용상태의 우라늄 이온이 균체세포벽에 UO_2^(2+)[U(VI)] 형태로 키일레이션 혹은 흡착이 진행되어 침전이 가능하다. The aims of the present study are to examine the precipitation of uranyl ion in the culture of Desulfovibrio desulfricans for the sedimentary recovery of aqueous uranium. D. desulfricans had the highest utilization rate of lactate and precipitated iron ion in the three sulfate reducing bacteria. So, subsequent experiments were conducted using lactate as an energy source. The normal growth was observed with increased pH and lactate utilization. During the culture, the amounts of SO_4^(2-) consumed and S^(2-) produced in aqueous phase were 8.5 and 7.5 mmol/㎥-broth, respectively. More than 85% of soluble uranium precipitated within 1 hour after the inoculation, whereas no uranium precipitation was observed for 70 hours in the culture without inoculum. It was found that the small amount of precipitated uranium was obtained in the alkaline medium with the large amount of Na_2CO_3. Uranyl hydroxide becomes soluble in the presence of CO_3^(2-) with the formation of complex ions such as [UO_2(CO_3)_2·2H_2O]^(2-). Precipitated uranium, both U(VI) and U(IV) were detected, and the former was the main form. In the culture of D. desulfricans soluble uranium (UO_2^(2-)) precipitated in the forms of U(VI) and U(IV). This uranium sedimentation was considered as attributed to the UO_2(OH)_2 and UO_2 formation, and the UO_2^(2+) adsorption to the bacterial cell walls.
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