Abstract Electroplating sludge (EPS) is a potential secondary resource; the heavy metals it contains show microbial toxicity in the bioleaching process and can be recycled as well. The aim of this work was to utilize optimized acid leaching to reduce the toxicity of heavy metals in EPS. Bioelectrical reactors (BERs), which can directly supply electron donors and acceptors for Acidithiobacillus ferrooxidans (A. ferrooxidans), were combined with acid leaching to achieve the progressive attack by bacteria on heavy metals in EPS. The results showed solution pH in acid leaching and voltage in BERs bioleaching played important roles in heavy metals extraction. Under the optimized acid leaching condition of processing pH 2.2, 75.8% of the copper (Cu), 84.4% of the zinc (Zn), 80.9% of the chromium (Cr), and 65.8% of the nickel (Ni) were leached in 9 h. An additional extraction of 11.7% Cu, 4.6% Zn, 6.0% Cr, and 11.7% Ni from acid-leached EPS residuum was produced in 0.2 V BERs compared with shaken bioleaching in 60 h. Various characterization methods such as transmission electron micrographs and cyclic voltammograms confirmed the Fe2+ oxidation ability of A. ferrooxidans was improved in the 0.2 V BERs, and the response of rus operon was downregulated by 2.3–3.5 times as determined by quantitative real-time polymerase chain reaction. These findings have great significance in constructing a model of heavy metals extraction and Fe2+ oxidation by A. ferrooxidans in BERs. The results of the leaching process are also significant for understanding how to implement these processes on an industrial scale.

中文翻译：

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氧化亚铁硫杆菌酸和生物电浸法从电镀污泥中提取重金属

摘要 电镀污泥（EPS）是一种潜在的二次资源；它所含的重金属在生物浸出过程中表现出微生物毒性，也可以回收利用。这项工作的目的是利用优化的酸浸来降低 EPS 中重金属的毒性。可以直接为氧化亚铁硫杆菌（A. ferrooxidans）提供电子供体和受体的生物电反应器（BER）与酸浸相结合，实现细菌对EPS中重金属的渐进攻击。结果表明酸浸中的溶液pH值和BERs生物浸出中的电压在重金属提取中起重要作用。在pH 2.2的优化酸浸条件下，75.8%的铜（Cu）、84.4%的锌（Zn）、80.9%的铬（Cr）和65.8%的镍（Ni）被浸出9 小时。与振动生物浸出 60 小时相比，在 0.2 V BER 下从酸浸出的 EPS 残留物中额外提取了 11.7% 的 Cu、4.6% 的 Zn、6.0% 的 Cr 和 11.7% 的 Ni。各种表征方法，如透射电子显微照片和循环伏安图证实，A. ferrooxidans 的 Fe2+ 氧化能力在 0.2 V BER 下得到提高，并且 rus 操纵子的响应下调了 2.3-3.5 倍，由定量实时聚合酶链确定反应。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 提取重金属和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。与振动生物浸出 60 小时相比，在 0.2 V BER 下从酸浸出的 EPS 残渣中产生了 7% 的镍。各种表征方法，如透射电子显微照片和循环伏安图证实，A. ferrooxidans 的 Fe2+ 氧化能力在 0.2 V BER 下得到提高，并且 rus 操纵子的响应下调了 2.3-3.5 倍，由定量实时聚合酶链确定反应。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 对重金属提取和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。与振动生物浸出 60 小时相比，在 0.2 V BER 下从酸浸出的 EPS 残渣中产生了 7% 的镍。各种表征方法，如透射电子显微照片和循环伏安图证实，A. ferrooxidans 的 Fe2+ 氧化能力在 0.2 V BER 下得到提高，并且 rus 操纵子的响应下调了 2.3-3.5 倍，由定量实时聚合酶链确定反应。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 对重金属提取和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。各种表征方法，如透射电子显微照片和循环伏安图证实，A. ferrooxidans 的 Fe2+ 氧化能力在 0.2 V BER 下得到提高，并且 rus 操纵子的响应下调了 2.3-3.5 倍，由定量实时聚合酶链确定反应。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 对重金属提取和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。各种表征方法，如透射电子显微照片和循环伏安图证实，A. ferrooxidans 的 Fe2+ 氧化能力在 0.2 V BER 下得到提高，并且 rus 操纵子的响应下调了 2.3-3.5 倍，由定量实时聚合酶链确定反应。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 对重金属提取和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 对重金属提取和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。这些发现对于构建 BER 中 A. ferrooxidans 对重金属提取和 Fe2+ 氧化的模型具有重要意义。浸出过程的结果对于理解如何在工业规模上实施这些过程也很重要。