شماره ركورد
33391
پديد آورنده
مهسا صنعتي
عنوان
اكسيداسيون زيستي بيهوازي تركيبات گوگردي در باكتري هاي گوگردي فتواتوتروف و كموليتوتروف
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي-بيوتكنولوژي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/08/28
استاد راهنما
دكتر فرشته نعيم پور
استاد مشاور
دكتر پانته آ پيريه
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
پسابهاي حاوي تركيبات گوگردي بهدليل سميت و آثار مخرب زيستمحيطي نيازمند تصفيه هستند و حذف بيولوژيكي آنها از طريق اكسيداسيون ميكروبي، جايگزيني مناسب براي روشهاي فيزيكي- شيميايي به شمار ميرود. در ميان ميكروارگانيسمهاي اكسيدكننده تركيبات گوگردي، باكتريهاي گوگردي سبز و بنفش (بيهوازي فتوسنتزكننده) كه توانايي استفاده از نور خورشيد را دارند، در سالهاي اخير مورد توجه محققان قرار گرفتهاند. در اين پژوهش، توانايي اكسيداسيون تيوسولفات توسط باكتريهاي غنيشده از سه كنسرسيوم بومي (پساب كارخانه چرمسازي تبريز و دو درياچه گوگردي قروه و سرعين) بررسي شد. در بخش مربوط به باكتري گوگردي كموليتوتروف غنيشده از پساب چرمسازي تبريز، اثر نسبتهاي S/N (1، 5/1، 2 و 5/2) بر توزيع محصولات بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه نسبتهاي بالاتر (2 و 5/2) عملكرد بهتري در توليد گوگرد عنصري داشتهاند، بهطوريكه در نسبت 5/2، در روز دوم آزمايش، ميزان گوگرد عنصري توليد شده معادل 26% از تيوسولفات حذفشده بود. همچنين، عوامل مؤثر بر رشد و غالب شدن باكتريهاي سبز و بنفش از دو درياچه گوگردي، پس از غنيسازي و خوگيري، در شرايط مختلف بررسي شد. اكسيداسيون زيستي تيوسولفات (ppm 1000-3000) نشان داد كه باكتري گوگردي سبز غنيشده تا غلظت ppm 2000 توانايي حذف 100% را دارد، اما غلظت ppm 3000 موجب كاهش نرخ اكسيداسيون و درصد حذف شد و در نتيجه، بهعنوان غلظت بازدارنده شناسايي گرديد. همچنين، رشد ميكسوتروف باكتري غنيشده در غلظت ppm 500 استات، موجب افزايش رشد و سرعت اكسيداسيون شد. نتايج اكسيداسيون در بازه (ppm 300-800) در باكتري گوگردي بنفش نيز نشان داد كه اين گونه توانايي حذف كامل آلاينده را دارد، در حالي كه غلظتهاي بالاتر اثر بازدارنده داشته و موجب كند شدن و توقف رشد شدند. طراحي فاكتوريل دو سطحي بهمنظور بهينهسازي و ارزيابي تعامل عوامل مؤثر (تيوسولفات، بيكربنات و نور با سطوح مختلف براي دو گونه باكتري) بر دو پاسخ «درصد حذف تيوسولفات» و «ميزان رنگ نمونه» (بهعنوان شاخص رشد و غالب شدن گونه هدف) انجام شد و مشخص گرديد كه اكسيداسيون كارآمد تركيبات گوگردي، مستلزم نسبت متعادلي از دهنده (تيوسولفات) و گيرنده (بيكربنات) الكترون است. نتايج نشان داد غلظت پايينتر تيوسولفات، مطابق انتظار و دادههاي اوليه، منجر به حذف بيشتر تيوسولفات شد. همچنين، بيكربنات و نور بر هر دو پاسخ تأثير معناداري داشتند، اما اين تأثير تنها تا سطوح مشخصي مثبت بود و مقادير بالاتر آنها نقش بازدارنده ايفا كردند. بررسي برهمكنش فاكتورها نشان داد كه اين تعاملات در دستيابي به پاسخهاي مطلوب نقش كليدي دارند. بهينهسازي در باكتري گوگردي سبز نشان داد كه در شرايط تيوسولفات ppm 1583، بيكربنات ppm 3700 و نور در سطح بالا (klux 15)، با درجه مطلوبيت87/0ميتوان به 75% حذف تيوسولفات و 25%رنگ نمونه دست يافت. بر اساس نتايج اين مطالعه، باكتريهاي گوگردي سبز و بنفش، با توانايي اكسيداسيون تيوسولفات تا غلظتهاي ppm 2000 و مصرف انرژي كمتر، گزينههاي مناسبي براي كاربردهاي صنعتي محسوب ميشوند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/02/28
عنوان به انگليسي
Anaerobic bio-oxidation of sulfur compounds by photoautotrophic and chemolithotrophic sulfur bacteria
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهسا صنعتي
چكيده به لاتين
Wastewaters containing sulfur compounds require treatment due to their toxicity and detrimental environmental impacts. Biological removal through microbial oxidation is considered a viable alternative to conventional physico-chemical methods. Among sulfur-oxidizing microorganisms, green and purple sulfur bacteria (anaerobic photosynthetic bacteria) capable of utilizing sunlight have recently attracted significant research interest. In this study, the thiosulfate oxidation capacity of bacteria enriched from three indigenous consortia (effluent from a leather factory in Tabriz, and two sulfur-rich lakes in Qorveh and Sarein) was investigated. In the first section (the chemolithotrophic sulfur bacterium enriched from the leather factory effluent), the impact of S/N ratios (1, 1/5, 2, and 2/5) on product distribution was assessed. The results indicated that higher S/N ratios (2 and 2/5) were more effective for elemental sulfur production, with the maximum sulfur yield (26% of removed thiosulfate) observed on the second day of the experiment at an S/N ratio of 2/5. Additionally, the factors influencing growth and dominance of green and purple sulfur bacteria from the two sulfur lakes were evaluated after enrichment and acclimatization under various conditions. Biological oxidation of thiosulfate (in the range of 1000–3000 ppm) showed that the enriched green sulfur bacterium could completely remove thiosulfate up to 2000 ppm. However, oxidation rate and removal efficiency declined at 3000 ppm, identifying this concentration as inhibitory. Furthermore, mixotrophic growth at 500 ppm acetate enhanced both bacterial growth and oxidation rate. For the purple sulfur bacterium, complete thiosulfate removal was observed at concentrations between (300–800 ppm), whereas higher concentrations had inhibitory effects, slowing and eventually halting growth. A two-level factorial experimental design was employed to optimize and evaluate the interaction of key factors (thiosulfate, bicarbonate, and light at different levels for both bacterial species) on two responses: thiosulfate removal percentage and sample coloration, the latter serving as an indicator of growth and dominance of the target species. The results showed that efficient oxidation of sulfur compounds requires a balanced ratio of electron donor (thiosulfate) to electron acceptor (bicarbonate). Lower thiosulfate concentrations, as expected and consistent with preliminary tests, led to higher removal efficiencies. Bicarbonate and light intensity significantly affected both response variables in green and purple sulfur bacteria, though their positive effects were limited to specific concentration ranges, beyond which inhibitory effects emerged. Interaction among the factors was found to play a critical role in achieving optimal responses. Optimization results for the green sulfur bacterium demonstrated that under conditions of 1583 ppm thiosulfate, 3700 ppm bicarbonate, and high light intensity (15 klux), it was possible to achieve 75% thiosulfate removal and 25% sample coloration with a desirability of 0/87. Based on the findings of this study, green and purple sulfur bacteria—with the ability to oxidize thiosulfate up to 2000 ppm and lower energy requirements compared to other species—appear to be promising candidates for industrial applications.
كليدواژه هاي فارسي
اكسيداسيون زيستي تيوسولفات , باكتري هاي فتوتروفيك گوگردي سبز و بنفش , بي هوازي , فتوبيوراكتور
كليدواژه هاي لاتين
Biological oxidation of thiosulfate , green and purple sulfur phototrophic bacteria , anaerobic , photobioreactor
Author
Mahsa sanati
SuperVisor
Dr. Fereshteh naeimpoor