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Synthesis mechanisms, property characterization, and environmental applications of biogenic FeS: A review
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2025-01-16 , DOI: 10.1016/j.watres.2025.123157
Huichao Xu, Hui Zhang, Liming Ren, Xiaoyu Li, Wenli Jie, Yongsheng Zhao, Dan Qu
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2025-01-16 , DOI: 10.1016/j.watres.2025.123157
Huichao Xu, Hui Zhang, Liming Ren, Xiaoyu Li, Wenli Jie, Yongsheng Zhao, Dan Qu
Iron sulfide (FeS) exhibits superior reactivity toward a wide range of contaminants, making it a promising candidate for environmental remediation in various media, including surface water, wastewater, soil, and groundwater. Driven by green and sustainable development principles, efficient, low-cost, and environmentally friendly biosynthesis has attracted considerable attention and has great environmental remediation potential. This review provides a comprehensive overview of the recent advances in biogenic FeS (bio-FeS), focusing on its synthesis mechanisms, performance characterization, and environmental applications. To the best of our knowledge, this is the first review exclusively dedicated to this emerging field. This review begins with an in-depth description of the four bio-FeS biosynthetic pathways, the primary actors of which are sulfate-reducing bacteria (SRB), iron-reducing bacteria (IRB), coupled SRB and IRB, and bio-extracts. Notably, SRB account for approximately half of the bio-FeS synthesis. Various characterization techniques, including scanning electron microscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and Brunauer-Emmett-Teller analysis, have been discussed in depth to better understand the structure and properties of bio-FeS. In terms of morphological structure, the bio-FeS synthesized by SRB exhibited primarily flakes (similar to mackinawite), whereas the bio-FeS synthesized by IRB was chiefly spherical. Bio-FeS transportation, migration, and permeation properties were also explored. Furthermore, bio-FeS application in the removal of various contaminants, including arsenic, chromium, uranium, complex pollutants, rare earth elements, chlorinated hydrocarbons, and antibiotics, and their underlying mechanisms were discussed. Finally, the challenges and future research directions related to bio-FeS environmental applications were discussed. This review aims to provide valuable insights into bio-FeS synthesis and environmental applications, thereby supporting the development of innovative and sustainable technologies for environmental remediation.
中文翻译:
生物 FeS 的合成机理、性能表征及环境应用研究进展
硫化铁 (FeS) 对多种污染物表现出优异的反应性,使其成为各种介质(包括地表水、废水、土壤和地下水)环境修复的有前途的候选者。在绿色和可持续发展原则的驱动下,高效、低成本、环境友好的生物合成引起了相当大的关注,具有巨大的环境修复潜力。本文全面概述了生物 FeS (bio-FeS) 的最新进展,重点介绍了其合成机理、性能表征和环境应用。据我们所知,这是第一篇专门针对这一新兴领域的综述。本文首先深入描述了四种生物 FeS 生物合成途径,其主要参与者是硫酸盐还原菌 (SRB)、铁还原菌 (IRB)、SRB 和 IRB 偶联以及生物提取物。值得注意的是,SRB 约占 bio-FeS 合成的一半。为了更好地了解生物 FeS 的结构和性质,已经深入讨论了各种表征技术,包括扫描电子显微镜、X 射线衍射、透射电子显微镜、X 射线光电子能谱、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和 Brunauer-Emmett-Teller 分析。在形态结构方面,SRB 合成的生物 FeS 主要表现为薄片(类似于 mackinawite),而 IRB 合成的生物 FeS 主要是球形的。还探索了 Bio-FeS 的运输、迁移和渗透特性。 此外,还讨论了生物 FeS 在去除各种污染物中的应用,包括砷、铬、铀、复杂污染物、稀土元素、氯化烃和抗生素,及其潜在机制。最后,讨论了与 bio-FeS 环境应用相关的挑战和未来的研究方向。本综述旨在为生物 FeS 合成和环境应用提供有价值的见解,从而支持创新和可持续环境修复技术的发展。
更新日期:2025-01-16
中文翻译:
生物 FeS 的合成机理、性能表征及环境应用研究进展
硫化铁 (FeS) 对多种污染物表现出优异的反应性,使其成为各种介质(包括地表水、废水、土壤和地下水)环境修复的有前途的候选者。在绿色和可持续发展原则的驱动下,高效、低成本、环境友好的生物合成引起了相当大的关注,具有巨大的环境修复潜力。本文全面概述了生物 FeS (bio-FeS) 的最新进展,重点介绍了其合成机理、性能表征和环境应用。据我们所知,这是第一篇专门针对这一新兴领域的综述。本文首先深入描述了四种生物 FeS 生物合成途径,其主要参与者是硫酸盐还原菌 (SRB)、铁还原菌 (IRB)、SRB 和 IRB 偶联以及生物提取物。值得注意的是,SRB 约占 bio-FeS 合成的一半。为了更好地了解生物 FeS 的结构和性质,已经深入讨论了各种表征技术,包括扫描电子显微镜、X 射线衍射、透射电子显微镜、X 射线光电子能谱、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和 Brunauer-Emmett-Teller 分析。在形态结构方面,SRB 合成的生物 FeS 主要表现为薄片(类似于 mackinawite),而 IRB 合成的生物 FeS 主要是球形的。还探索了 Bio-FeS 的运输、迁移和渗透特性。 此外,还讨论了生物 FeS 在去除各种污染物中的应用,包括砷、铬、铀、复杂污染物、稀土元素、氯化烃和抗生素,及其潜在机制。最后,讨论了与 bio-FeS 环境应用相关的挑战和未来的研究方向。本综述旨在为生物 FeS 合成和环境应用提供有价值的见解,从而支持创新和可持续环境修复技术的发展。