Biohydrometalurgia - laboratorium

- 1 -

Ćwiczenie nr 9, 10, 11, 12.

Sorpcja jonów miedzi (II) przez komórki mikroorganizmów

Wstęp teoretyczny

Komórki mikroorganizmów wykazują zdolność do wiązania jonów metali na swojej powierzchni lub tworzenia
zmineralizowanych agregatów. Proces ten, nazywany biosorpcją, może być realizowany zarówno przez żywe,
jak i martwe komórki mikroorganizmu. Anionowy charakter powierzchni mikroorganizmów sprzyja sorpcji
kationów metali. Dzięki złożonej strukturze ściany komórkowej istnieje wiele różnych sposobów wiązania
jonów metali na powierzchni komórki.
Mechanizmy, jakie rządzą procesem usunięcia jonów metali z roztworów wodnych przez mikroorganizmy,
zostały podzielone na dwie grupy. Do pierwszej z nich zaliczono mechanizmy działające niezależnie od
metabolizmu komórki, takie jak:
▪

adsorpcja fizyczna,

▪

wymiana jonowa,

▪

tworzenie związku kompleksowego.

Druga grupa mechanizmów sorpcji jonów metali z roztworu ściśle zależy metabolizmu komórki. Ich głównym
elementem jest bioakumulacja – transport jonu metalu przez ścianę komórkową do wnętrza komórki, do której
zdolne są wyłącznie żywe komórki. Proces bioakumulacji jest bardzo często związany z aktywacją układu
obronnego komórki mikroorganizmu, który uwidacznia się w przypadku toksycznych jonów metali.
Wydajność procesu biosorpcji zależy od wielu czynników, z których do najważniejszych należą:
▪

właściwości adsorbowanego metalu i jego stężenie w roztworze,

▪

właściwości roztworu, jego pH i siła jonowa,

▪

zdolność sorpcyjna mikroorganizmów.

Zdolność sorpcyjna mikroorganizmów zależy głównie od budowy zewnętrznej osłony komórki. Nie bez
znaczenia jest wiek hodowli mikroorganizmów.

Odczynniki i roztwory

1)

Biomasa

2)

Roztwór wzorcowy jonów miedzi (II): 1 g/L

Analiza jonów miedzi (II):

1)

Kuprizon- roztwór 0,1%;

2)

10 % roztwór cytrynianu amonu.

Wykonanie

TYDZIEŃ I

W kolbie miarowej o pojemności 500 mL należy sporządzić roztwór jonów miedzi (II) o stężeniu 0,1 g/L,
poprzez rozcieńczenie roztworu wzorcowego. Dobrze wymieszać poprzez kilkukrotne obrócenie kolby do góry
dnem. Następnie, do przygotowanych kolb zawierających różne ilości biomasy (2, 5, 10 i 15g), należy dodać
100 mL w/w roztworu. Kolby umieścić na mieszadle magnetycznym na 1 h. Po 5, 20, 40 oraz 60 minutach
pobrać próby (5 mL) do analizy zawartości jonów miedzi. Próby przesączyć i pozostawić w zamkniętych
probówkach, w lodówce, do następnych zajęć.

TYDZIEŃ II

Należy wykonać analizy próbek pobranych na poprzednich zajęciach, wg instrukcji na str. 2

Biohydrometalurgia - laboratorium

- 2 -

TYDZIEŃ III

W kolbach miarowych 100 mL należy sporządzić roztwory o różnym stężeniu jonów miedzi (II): 0,01 g/L 0,02
g/L, 0,05 g/L, 0,08 g/L, poprzez rozcieńczenie roztworu wzorcowego. Następnie, do przygotowanych kolb
zawierających 10 g biomasy, należy dodać odpowiedni roztwór jonów miedzi. Kolby umieścić na mieszadle
magnetycznym na 1 h. Po 5, 20, 40 oraz 60 minutach pobrać próby (5 mL) do analizy zawartości jonów miedzi.
Próby przesączyć i pozostawić w zamkniętych probówkach, w lodówce, do następnych zajęć.

TYDZIEŃ IV

Wykonać analizy próbek pobranych na poprzednich zajęciach, wg instrukcji poniżej.

Oznaczanie zawartości jonów miedzi (II) w próbkach.

Odczynniki i roztwory

3)

Kuprizon- roztwór 0,1%;

4)

10 % roztwór cytrynianu amonu.

Z każdej kolby pobrać 3 ml i przenieść do kolb miarowych o poj. 50 ml. Dodać ok. 25 mL wody dejonizowanej,
a następnie 3 ml 10 % cytrynianu amonu. Doprowadzić pH roztworu do wartości 8 – 9 stosując roztwór wody
amoniakalnej. Wartość pH sprawdzać przy pomocy papierka wskaźnikowego. Po ustaleniu pożądanego pH,
dodać 5 ml roztworu kuprizonu i uzupełnić wodą dejonizowaną do kreski. Dokładnie wymieszać, inkubować
w temperaturze pokojowej przez 10 minut. Po tym czasie zmierzyć absorbancję roztworu przy długości fali
600 nm wobec wody destylowanej jako odnośnika.


Na podstawie krzywej wzorcowej, przygotowanej na poprzednich zajęciach, odczytać stężenia Cu

2+

w poszczególnych próbach.