22424

بررسي عوامل موثر بر جذب بيولوژيكي فلزات سنگين بر توده زيستي

كارشناسي ارشد

بيوتكنولوژي

1390

1394/12/11

دكتر پريسا حجازي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در ﺳﺎل‌ﻫﺎي اﺧﯿﺮ ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﯿﻦ در اﺛﺮ ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ‌ﻫﺎي ﺻﻨﻌﺘﯽ، ﮐﺸﺎورزي و ﺗﻮﺳﻌﻪ ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژي ﺑﯿﺶ از ﻣﯿﺰان ﻃﺒﯿﻌﯽ در ﻣﺤﯿﻂ‌زﯾﺴﺖ ﻣﻨﺘﺸﺮ ﺷﺪه‌اﻧﺪ. ﺗﺠﻤﻊ اﯾﻦ ﻓﻠﺰات در زﻧﺠﯿﺮه ﻏﺬاﯾﯽ و ﺛﺒﺎت آن‌ﻫﺎ در ﻃﺒﯿﻌﺖ، جوامع را از ﻧﻈﺮ اﻗﺘﺼﺎد و بهداشت ﺗﻬﺪﯾﺪ ﻣﯽ‌ﮐﻨﺪ. در اﯾﻦ ﻣﯿﺎن، فلز ﻣﺲ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي زﯾﺎدي در صنايع دارد، وﻟﯽ ﺑﺎ اﯾﻦ وﺟﻮد ﻣﻘﺎدﯾﺮ زﯾﺎد آن ﺑﺎﻋﺚ اﯾﺠﺎد ﻣﺴﻤﻮﯾﺖ مي‌شود. با توجه به منابع مختلف، مقدار بي‌خطر مس در آب آشاميدني حدود 5/1 ميلي‌گرم بر ليتر مي‌باشد. روش‌ﻫﺎي ﻣﺘﻌﺎرف، ﺑﺮاي زدودن ﯾﻮن‌ﻫﺎي ﻓﻠﺰي از ﻣﺤﻠﻮل‌ﻫﺎي ﻣﺎﯾﻊ ﺷﺎﻣﻞ روش‌ﻫﺎي ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ، روش‌ﻫﺎي ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ و روش‌ﻫﺎي زﯾﺴﺘﯽ ﻣﯽ‌ﺑﺎﺷﺪ. از اين ميان، روش ﺟﺬب زﯾﺴﺘﯽ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﮔﺰﯾﻨﻪ‌اي ﮐﻪ ﻫﻢ اﻗﺘﺼﺎدي و ﻫﻢ ﺳﺎزﮔﺎر ﺑﺎ ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ اﺳﺖ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ مي‌باشد. در اين تحقيق جذب زيستي فلز سنگين مس توسط جاذب‌هاي زيستي مختلف بررسي شد. آزمايش‌ها در سه مرحله كلي انجام شدند: (1) انتخاب مناسب‌ترين جاذب و بررسي تاثير پيش‌فرآوري و عوامل موثر بر جذب زيستي مس توسط جاذب مناسب؛ (2) بررسي شرايط بهينه بازيابي جاذب و آزمايش استفاده مجدد از آن و (3) مقايسه داده‌هاي تعادلي با استفاده از معادلات متداول ايزوترم و سينتيك جذب. در مرحله اول از ميان سه ميكروارگانيسم، باكتري باسيلوس سابتيليس به عنوان مناسب‌ترين جاذب انتخاب شد. در ادامه كار، عوامل موثر (همچون غلظت جاذب، زمان تماس، اثر پيش‌فرآوري، غلظت اوليه فلز، حالت جاذب و pH) بر فرآيند جذب زيستي مس بررسي شد. در نتيجه ظرفيت جذب مس توسط باسيلوس سابتيليس با غلظت اوليه مس ppm100 به حدود 175 mg/g به ازاي 2/0 گرم بر ليتر از جاذب غيرفعال در pH برابر 5 در مدت 30 دقيقه رسيد. در ادامه، تاثير دو محلول‌ رهاساز اسيد كلريدريك و اسيد نيتريك در بازيابي جاذب و ميزان توانايي استفاده مجدد از جاذب زيستي بررسي شد. سپس، داده‌هاي تعادلي جذب با ايزوترم‌هاي لانگموير، فروندليچ و دوبينين-رادوشكويچ برازش و مشخص شد كه ايزوترم فروندليچ تطابق بهتري با جذب زيستي مس توسط باسيلوس سابتيليس دارد. در نهايت، برازش داده‌ها با سينتيك‌هاي جذب، به تعيين تبعيت جذب زيستي مس از مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم انجاميد.

1399/06/26

Investigation of Effective Factors on Biosorption of Heavy Metals onto Biomass

3/1/2016 12:00:00 AM

More concentration of heavy metals have been released in environment due to industrial, agricultural and technology developments in recent years. Accumulation of these metals in food chain and its stabilization in nature threatens societies economically and healthily. Copper has many applications in industry, but excess amount of it will cause toxication. According to several surveys, maximum allowed copper concentration in drinking water is 1.5 mg/l. Convenient methods for removing metal ions from aqueous solutions include physical, chemical and biochemical methods. Biosorption method, among others, as an option which is either economical and ecofriendly, has been highly regarded. In this research, biosorption of copper as a heavy metal by different biosorbents has been investigated. Experiments were carried out in three steps: (1) selecting the most suiting biosorbent, considering effect of pretreatmenting, and effecting factors on biosorption of copper by appropriate biosorbent; (2) studying optimized condition for absorbent’s recovery and conducting reusing of this absorbent; and (3) studying and comparing of equilibrium data with convenient isotherm equations. In first step, among three microorganisms, Bacillus subtilis was chosen as most suitable microorganism. In the following, effects of different factors (such as biosorbent concentration, contact time, pretreatmenting effect, and initial concentration of metal, biosorbent state and pH) on biosorption process of copper were examined using one factor at a time method. As a result, absorption capacity with copper initial concentration of 100 ppm was around 175 mg/g for 0.2 gr/l of inactive biosorbent at pH 5 and 30 min. In next step, effect of two trigger solutions on recovery of biosorbent and the reusing of recovered biosorbent were examined. Eventually, equilibrium data were fitted to Langmuir, Frendlich and Dobinin-Radushkevich equations and it was found that Frendlich isotherm has better accordance with biosorption of copper by B. subtilis. At the end, data fitting with adsorption kinetics resulted in compliance of copper biosorption from pseudo-second-order kinetic model.

جذب زيستي، فلز مس، پيش‌فرآوري شيميايي، باسيلوس سابتيليس، بازيابي مس

Biosorption, copper, chemical pretreatment, B. subtilis, Copper recovery