13813

13813

بررسي اكسيداسيون بيولوژيكي آهن با سلول تثبيت شده در بيوراكتور ستوني

كارشناسي ارشد

شيمي - بيوتكنولوژي

شهريور ماه 1393

شهريور ماه 1393

دكتر پريسا حجازي

چكيده اكسيداسيون ميكروبي آهن فروس (Ⅱ) به فريك (Ⅲ) مرحله بيولوژيكي فرآيندهايي همچون فروشويي زيستي فلزات معدني، شيرين سازي غير مستفيم گاز طبيعي مي¬باشد. مرحله توليد آهن فريك به علت سينتيك كند رشد باكتري و نيز از دست رفتن سلول¬ها تحت جريان¬هاي داخل راكتور، به عنوان مرحله محدود كننده فرآيند در مقياس صنعتي مي¬باشد. براي بهبود راندمان اكسيداسيون و نيز صنعتي شدن فرآيند، استفاده از تكنيك تثبيت سلولي راهگشا مي¬باشد. لذا در اين تحقيق در ابتدا تثبيت باكتري تيوباسيلوس فروكسيدان بر روي فوم پلي اورتان به عنوان حامل بررسي شد، سپس با استفاده از يك بيوراكتور ستوني راندمان اكسيداسيون حاصل از باكتري تثبيت شده تحت جريان مداوم خوراك مورد مطالعه قرار گرفت. در اين راستا با توجه به خلا¬هاي تحقيقاتي موجود، با استفاده از روش طراحي آزمايش تاگوچي تاثير عوامل مختلف از جمله تاثير فاكتور دما، دور شيكر، سايز حامل و نيز حجم محيط كشت به حجم ارلن، در مقياس ارلن در تثبيت باكتري در فوم پلي اورتان مورد بررسي قرار گرفت و با بهينه كردن همزمان دو پاسخ با استفاده از OEC مشخص شد كه تثبيت باكتري تحت دماي ℃30، سايز حامل cm5/01cm×1cm× كه بالاترين نسبت سطح به حجم را در بين ساير سطوح سايز حامل را دارا است و نيز دور شيكر rpm180 در نسبت حجم محيط كشت به ارلن 20 درصد، بالاترين راندمان حاصل شد. نتايج حاصل از اكسيداسيون با استفاده از فوم¬ پلي اورتان در بيوراكتور با غلظت اوليه سوبستراي g/l 2، بيشتر از مقادير گزارش شده در ساير تحقيقات در غلظت ورودي يكسان از سوبسترا است. در ادامه چند روش مختلف براي نگه¬داري باكتري تثبيت شده تحت شرايط بهينه بدست آمده ارائه گرديد، كه نتايج بيان¬گر حفظ بيشتر فعاليت باكتري پس از گذشت دو ماه در روش نگه¬داري به صورت مرطوب و در محيط كشت عاري از آهن فروس بود. در انتها نيز از الياف كنف در تثبيت باكتري استفاده شد. اين حامل عملكرد خوبي در تثبيت باكتري تيوباسيلوس فروكسيدان داشت و به عنوان يك حامل طبيعي، با ساختار زيست تخريب پذير و بسيار ارزان-تر از فوم¬ پلي اورتان، قابليت صنعتي شدن تحت عنوان يك حامل جديد را از خود نشان داد. فرآيند اكسيداسيون آهن به صورت پيوسته در بيوراكتور با استفاده از الياف كنف نيز عملكرد خوبي را نشان داد. فرآيند خوراك دهي مداوم در بيوراكتور در غلظت سوبستراي وروديg/l 1انجام شد. در مقايسه با مقدار گزارش شده درساير تحقيقات، مقدارg/l 79/2اكسيداسيون حاصل شده توسط الياف كنف داراي قابليت رقابت با فوم پلي اورتان مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي:اكسيداسيون ميكروبي، آهن فروس، باكتري تيوباسيلوس فروكسيدان، طراحي آزمايش تاگوچي، حل همزمان دو پاسخ، الياف كنف، فوم پلي اورتان، بيوراكتور با جريان مداوم.