2009 01 024622

a W v»il iwn $. I. DulK r    W.ru:iTrj iWlT

ISBN    0 by WN PWN 20U?

410    15. Procesy mikrobiologiczne

0₂+4H,0⁺ + 4e"-* 6H₂0 pE^#(w) = +13,80    (15.11)

Suma reakcji (15.7) i (15.11) daje reakcję sumaryczną utleniania biomasy przez ditlcn;

{CH₂0} + O2 -> CO2 + H₂0    (15.12)

i w opisanych tutaj warunkach standardowych pF. (w), jest sumą pF. (w) dla reakcji połówkowej tlenu oraz ujemnej wartości pE (w) dla reakcji połówkowej węglowodanu.

PRZYKŁAD 1 5.4

Wartości pE (w)i i AC (w), utleniania materii organicznej ditlenem

Rozpatrzmy reakcję (15.12)

p£ <w), = p£ (w)_0;(rcdukcja) 4-p£(w)_Cłl,₀(utlenianie)

= 13,80 + 8,20 = 4-22,00

Entalpia swobodna reakcji utleniania w temp. 298 K. która jest procesem cztcroelekironowym. wynosi

AG tw), = 2.303n/?7'p£¹(w), ^ 500 kJ Reakcja w postaci, w jakiej została napisana, dotyczy utlenienia I mola {Cl+O), a więc AG tw. I mol), -500 kJ

Reakcja (15.12) jest więc termodynamicznie bardzo korzystna i dlatego można przewidzieć. żc będzie przebiegać w warunkach aerobowych. Utlenianie abiotyczne biomasy w w yniku tej reakcji zachodzi bardzo pow oli, jednak jej rozkład przebiega z umiarkowaną szybkością w obecności mikroorganizmów, ułatwiających proces redoks. Odpowiednie mikroorganizmy (drobnoustroje) obejmują szeroki wachlarz hctcrotroficznych bakterii, grzybów, pierwotniaków i promieniowców, które zazwyczaj obficie występują w dobrze natlenionej wodzie, osadzie i glebie.

Wykorzystaliśmy tutaj celulozę, przedstawioną w postaci {CH₂OJ. jako związek modelowy, ale biomasa jest materiałem złożonym, zbudowanym z rozmaitych składników. Niektóre z nich łatwiej ulegają degradacji niż celuloza, podczas gdy inne są bardziej odporne na utlenianie. Jednakże do pewnego stopnia rozkład zachodzi w wyniku reakcji podobnej do opisanej równaniem (15.12), z. udziałem ditlenu będącego podstawowym akceptorem elektronów w utleniającym rozkładzie mikrobiologicznym.

Azotany(V) jako czynnik utleniający

W przypadku braku tlenu istnieje nadal możliwość degradacji martwej materii organicznej, ale na drodze innych reakcji utleniania. Azotany(V) mogą służyć jako akceptory elektronów, ulegając redukcji do azotanów(lll). jonów amonowych, tlenku diazotu lub azotu cząsteczkowego, w zależności od warunków panujących w środowisku.