Uranium(VI) Scavenging by Amorphous Iron Phosphate Encrusting Sphaerotilus natans Filaments
Chélation de l'Uranium (VI) par les phosphates de fer amorphes précipités sur les filaments de Sphaerotilus natans
Résumé
U(VI) sorption to iron oxyhydroxides, precipitation of phosphate minerals, as well as biosorption on bacterial biomass are among the most reported processes able to scavenge U(VI) under oxidizing conditions. Although phosphates significantly influence bacterially mediated as well as iron. oxyhydroxide mediated scavenging of uranium, the sorption or coprecipitation of U(VI) with poorly crystalline nanosized iron phosphates has been scarcely documented, especially in the presence of microorganisms. Here we show that dissolved U(VI) can be bound to amorphous iron phosphate during their deposition on Sphaerotilus natans filamentous bacteria. Uranium LIII -edge EXAFS analysis reveals that uranyl ions share equatorial atoms with phosphate tetrahedron from the amorphous iron phosphate, with a characteristic U− P distance of 3.6 Å. In addition, the uranyl ions are bound to FeO6 octahedra, with U− Fe distances at ∼ 3.4 Å and at ∼ 4.0 Å. The first distance corresponds to bidentate edge-sharing complex while the latter one can be interpreted as bidentate corner-sharing complexes in which two adjacent equatorial oxygen atoms are shared with the vertices of a FeO6 octahedron and that of a phosphate tetrahedron. Furthermore, based on these sorption reactions, we demonstrate the ability of an attached S. natans biofilm to remove uranium from solution without any filtration step.
La sorption de l’Uranium (VI) sur les oxyhydroxydes de fer, les phosphates minéraux, ainsi que sa biosorption sur la biomasse bactérienne, sont parmi les procédés les plus à même de piéger cet élément dans des conditions oxydantes. Les phosphates ainsi que le fer, influencent significativement l’action des bactéries. La sorption de l’Uranium par l’intermédiaire des oxyhydroxydes, ainsi que la sorption ou coprécipitation de Uranium (VI) par les phosphates de fer nanométrique faiblement cristallins, en particulier en présence de micro-organismes, est peu documenté. Nous montrons que l’Uranium (VI) dissous peut être lié au phosphate de fer amorphe lors de son dépôt sur les bactéries filamenteuses Sphaerotilus natans. L’analyse en EXAFS de l’Uranium révèle que les ions uranyle partagent des atomes équatoriaux avec le phosphate tétraédrique du phosphate de fer amorphe, avec une distance U-P caractéristique de 3,6 Å. En outre, les ions uranyle sont liés au FeO6 octaédrique, avec une distances U-Fe de ~ 3,4 Å et de ~ 4,0 Å. La première distance correspond au complexe de bord alors que ce dernier peut être interprété comme un complexe de sommet dans lequel deux atomes d'oxygène équatoriaux adjacents sont partagés avec les sommets d'un octaèdre FeO6 et ceux d'un tétraèdre de phosphate. En outre, sur la base de ces réactions de sorption, nous démontrons la capacité de biofilms de S. natans pour éliminer l'uranium de la solution sans aucune étape de filtration.