Application of Algal Biofilms for the Recovery of Rare Earth Elements from Dilute Aqueous Solution via Biosorption
Notice bibliographique
Résumé
Rare earth elements are a critical resource and there is interest in meeting the growing demand by recovering them from waste sources, but conventional recovery methods are not economically feasible. One alternative is to adsorb metal ions onto microbial biomass, but the poor mechanical properties make microbial biomass difficult to implement. This thesis investigated using algal biofilms for rare earth biosorption as an improvement over suspended biomass by comparing adsorption isotherms, kinetics, selectivity, and desorption recovery between the two. Euglena mutabilis biofilms have a higher maximum lanthanum adsorption capacity than suspended Euglena (65 vs. 25 mg/g respectively). This increase was caused by the biofilm’s extracellular polymeric substance (EPS) matrix providing additional binding sites for adsorption. The EPS matrix adsorbed metal ions via an ion exchange reaction where rare earths substituted the ionic crosslinkers (e.g., Ca2+, Mg2+) and had an estimated lanthanum adsorption capacity of 360 mg/g. In a multi-rare earth system, biofilms adsorbed up to 35% more heavier rare earths from Er to Lu than suspensions due to binding sites provided by EPS. The largest adsorption capacities for the biofilm biomass were Sm, Eu, Yb, and Lu with 0.035, 0.033, 0.033, and 0.031 mmol/g respectively. The presence of calcium and magnesium did not affect adsorption onto the biofilm, but iron reduced total rare earth adsorption by up to 25% due to competitive adsorption. Recovery of rare earths via acid desorption was higher with biofilms than suspensions with 86 vs 72% recovery of lanthanum using HCl. Preferential desorption of heavier rare earths from Ho to Lu occurred at higher pH for both Euglena suspensions and biofilms. After three repeated adsorption-desorption cycles using HCl, the lanthanum adsorption capacity of biofilms increased by up to 3.8 times its initial value due to the co-desorption of other metal ions from the EPS matrix “activating” the biofilm biomass. These results demonstrate that biofilms have several advantages over suspended biomass for rare earth biosorption due to the EPS matrix. Testing in a continuous system however is necessary to fully establish the industrial potential for biofilm biosorption to recover rare earths.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».