4,142 matches
-
colorant, de tipul de biomasă, de modul de obținere și proprietățile de suprafață specifice biosorbentului și condițiile de mediu (pH, temperatură, tărie ionică, prezența ionilor metalici, a liganzilor anorganici sau organici în soluție). Ținând cont de acest ultim aspect, biosorbția microbiologică poate avea loc: - direct prin asocierea colorantului cu celulele microorganismelor (neviabile sau viabile); - indirect prin intermediul substanțelor polimerice extracelulare produse de unele microorganisme. Principala atractivitate a biosorbției microbiologice este prețul de cost redus al biosorbenților și performanțele ridicate de îndepărtare a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
liganzilor anorganici sau organici în soluție). Ținând cont de acest ultim aspect, biosorbția microbiologică poate avea loc: - direct prin asocierea colorantului cu celulele microorganismelor (neviabile sau viabile); - indirect prin intermediul substanțelor polimerice extracelulare produse de unele microorganisme. Principala atractivitate a biosorbției microbiologice este prețul de cost redus al biosorbenților și performanțele ridicate de îndepărtare a coloranților. O serie de produse naturale abundente (de exemplu, microalgele provenite din lacuri sau din mare) sau reziduale, provenite din operații industriale (ca de exemplu procese de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cu rășinile schimbătoare de ioni. Se relatează că uneori acest tip de adsorbenți neconvenționali sunt mult mai selectivi decât cărbunele activ comercial și schimbătorii de ioni tradiționali, încât pot reduce concentrația coloranților la nivele de ordinul ppb. Procesele de biosorbție microbiologice sunt convenabile, în special, pentru tratamentul soluțiilor care conțin coloranții toxici în soluții diluate. Biosorbția este o alternativă promițătoare la procesele convenționale pentru îndepărtarea coloranților. Se remarcă un număr mare de cercetări în această direcție, reflectate de o serie de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Se remarcă un număr mare de cercetări în această direcție, reflectate de o serie de articole de sinteză (Aksu, 2005; Aksu și Tezer, 2005; Crini, 2006; Fu și Viraraghavan, 2001a; Gupta și Suhas, 2009; Robinson și al., 2001). Deși biosorbția microbiologică este o cale simplă de decolorare a unor ape reziduale care conțin coloranți, totuși, nu este convenabilă pentru tratamente pe termen lung. În decursul adsorbției colorantul se concentrează pe biomasă și aceasta tinde de a se satura în timp, iar
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
care stau la baza unor tehnologii de tratament destructiv (dos Santos și al., 2007; Kaushik și Malik, 2009; Pearce și al., 2003; Rodríguez Couto, 2009). Precizăm că în acest capitol se tratează strict biosorbția (activă sau pasivă), fără abordarea biodegradării microbiologice a coloranților, care se bazează pe principii și mecanisme specifice. 4.2. Obținerea și modul de întrebuințare a biosorbenților microbiologici 4.2.1. Tipuri de biosorbenți microbiologici utilizați pentru reținerea coloranților În cazul biosorbției unor coloranți textili cu microorganisme trebuie
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
al., 2003; Rodríguez Couto, 2009). Precizăm că în acest capitol se tratează strict biosorbția (activă sau pasivă), fără abordarea biodegradării microbiologice a coloranților, care se bazează pe principii și mecanisme specifice. 4.2. Obținerea și modul de întrebuințare a biosorbenților microbiologici 4.2.1. Tipuri de biosorbenți microbiologici utilizați pentru reținerea coloranților În cazul biosorbției unor coloranți textili cu microorganisme trebuie luate în considerare în primul rând particularitățile acestei categorii de sorbenți. Clasificarea biosorbenților microbiologici poate fi realizată ținând cont de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în acest capitol se tratează strict biosorbția (activă sau pasivă), fără abordarea biodegradării microbiologice a coloranților, care se bazează pe principii și mecanisme specifice. 4.2. Obținerea și modul de întrebuințare a biosorbenților microbiologici 4.2.1. Tipuri de biosorbenți microbiologici utilizați pentru reținerea coloranților În cazul biosorbției unor coloranți textili cu microorganisme trebuie luate în considerare în primul rând particularitățile acestei categorii de sorbenți. Clasificarea biosorbenților microbiologici poate fi realizată ținând cont de mai multe criterii: natura microorganismului conform clasificărilor
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și modul de întrebuințare a biosorbenților microbiologici 4.2.1. Tipuri de biosorbenți microbiologici utilizați pentru reținerea coloranților În cazul biosorbției unor coloranți textili cu microorganisme trebuie luate în considerare în primul rând particularitățile acestei categorii de sorbenți. Clasificarea biosorbenților microbiologici poate fi realizată ținând cont de mai multe criterii: natura microorganismului conform clasificărilor din microbiologie (fungi, alge, bacterii, levuri); modul de obținere (cultură pură, biomasă reziduală industrială, nămol activ); starea microorganismului (viabilă sau neviabilă); forma sub care este utilizat (nativ
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
sunt inserate în citoplasma periferică, iar numărul lor este variabil și redus. Sub acțiunea luminii masa de Spirogyra produce oxigen, eliberat sub formă de bule în decursul fotosintezei. 4.2.1.2. Tipuri de biosorbenți conform modului de obținere Biosorbenții microbiologici se pot obține pe căi diferite, în funcție de scopul urmărit, dar în final interesează realizarea unui material accesibil, cu eficiență ridicată în adsorbția coloranților din ape reziduale și preț de cost scăzut. Se disting următoarele tipuri de biosorbenți: - Culturi pure de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
urmărit, dar în final interesează realizarea unui material accesibil, cu eficiență ridicată în adsorbția coloranților din ape reziduale și preț de cost scăzut. Se disting următoarele tipuri de biosorbenți: - Culturi pure de microorganisme Se obțin în laborator conform tehnicilor curente microbiologice și constau în culturi de microorganisme (fungi, levuri, bacterii, microalge) care conțin celulele crescute pe medii caracteristice, la un nivel optim de dezvoltare. Inoculul provine din tulpini de colecție, sau tulpini izolate (identificate) din diverse surse și este utilizat sub
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
este legată de existența celulelor microbiene viabile, iar biosorbția poate fi privită, în acest caz, ca un proces indirect datorită unor produși de metabolism formați. 4.2.1.3. Tipuri de biosorbenți conform stării microorganismului În procesul de biosorbție, biosorbenții microbiologici pot fi produși și utilizați sub formă de: -biomasă viabilă; -biomasă neviabilă inactivată (prin tratament chimic, termic, cu microunde, autoclavare) sau marcată magnetic. Reținerea coloranților cu microorganismele viabile este un proces complex de adsorbție (independent de metabolism) și de acumulare
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
diferite căi. În acest caz, dificultățile legate de mediul de cultură și de toxicitatea la concentrații mari de colorant nu constituie impedimente în desfășurarea adsorbției coloranților. 4.2.1.4. Tipuri de biosorbenți conform formei sub care sunt utilizați Biosorbenții microbiologici pot fi utilizați în experimentele de sorbție și în aplicații în stare liberă sau imobilizați. În stare liberă, biosorbenții microbieni sunt în general particule mici, cu densitate mică, rezistență mecanică redusă și rigiditate slabă. Cu toate acestea, ei posedă o
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
utilizează preparate microbiene imobilizate în procedeul continuu, scade timpul de contact între microorganism și soluția cu care vine în contact (față de cel discontinuu) și se reduce gradul de inhibare al activității microbiene (pentru culturi viabile). 4.2.2. Obținerea biosorbenților microbiologici viabili și caracterizarea lor În cele ce urmează vor fi prezentate metodele generale de obținere și de caracterizare a biosorbenților microbiologici și câteva exemplificări, pentru a evidenția particularitățile fiecărui tip de biosorbent utilizat. În general, biomasa viabilă se utilizează, atât
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cel discontinuu) și se reduce gradul de inhibare al activității microbiene (pentru culturi viabile). 4.2.2. Obținerea biosorbenților microbiologici viabili și caracterizarea lor În cele ce urmează vor fi prezentate metodele generale de obținere și de caracterizare a biosorbenților microbiologici și câteva exemplificări, pentru a evidenția particularitățile fiecărui tip de biosorbent utilizat. În general, biomasa viabilă se utilizează, atât în experimentele în care reținerea colorantului are loc prin adsorbție la suprafața celulelor, cât și prin bioacumulare. Pentru obținerea biomasei viabile
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
din ape reziduale sau soluri contaminate cu coloranți), dezvoltate pe un mediu solid. Pentru tulpinile izolate se impun etape suplimentare laborioase care să ofere posibilitatea identificării caracteristicilor specifice ale culturii, a morfologiei și a altor elemente constitutive, conform tehnicilor cunoscute microbiologice. În mod obișnuit microorganismele selectate și identificate se păstrează într-o colecție de microorganisme având un cod prin care sunt accesibile cercetătorilor și permit utilizarea repetată a inoculului (Anjaneya și al., 2009). 4.2.2.1. Bacterii Biomasa bacteriană de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în probe brute, care conțin material solid suspendat; - datorită proprietăților magnetice, adsorbenții magnetici pot fi ușor și selectiv îndepărtați din probe; - puterea și eficiența procedeelor de separare magnetice sunt întrebuințate pentru operații la scară redusă, dar și extinsă. Obținerea adsorbenților microbiologici magnetici și anume cei care aparțin levurilor se bazează pe observațiile că celulele levurice interacționează cu anumite ferofluide apoase cu formare de celule modificate magnetic. Acestea pot fi ulterior ușor separate din sistem utilizând un separator magnetic corespunzător (Safarik și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a biomasei hifale de T. viride entrapată în discurile de LS a fost determinată prin diferența de masă a discurilor de LS înainte și după procedeul de imobilizare a fungului (Saeed și al., 2009). 4.3. Mecanismele implicate în procesele microbiologice de biosorbție a coloranților În general, biosorbția unor poluanți prin intermediul microorganismelor se poate produce datorită unei adsorbții fizice propriu zise la suprafața celulelor și prin procese de schimb ionic, complexare (coordinarea), complexare-chelatizare, microprecipitare, redox. Această varietate de căi posibile poate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
aspecte ale mecanismelor sunt valabile și în acest caz (Dulman, 2004; Vijayaraghavan și Yun, 2008a). După cum s-a arătat anterior, tipurile de microorganisme implicate sunt diverse și includ bacteriile, fungii, levurile și microalgele. S-a stabilit că, în general, îndepărtarea microbiologică a coloranților este rezultatul a patru mecanisme: adsorbția, schimbul ionic, bioacumularea și îndepărtarea prin produși de metabolism. Biosorbția și schimbul ionic se întâlnesc atât la celulele microbiene vii, cât și la cele neviabile. Bioacumularea și îndepărtarea prin produși de metabolism
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de situsurile suprafeței celulare. Pentru biosorbenții microbieni neviabili este valabil primul mecanism. Mecanismul global de reținere a unui colorant poate varia de la cazul simplu al unor interacțiuni fizice la cele chimice. Se recunoaște că eficiența și selectivitatea adsorbției cu biomasa microbiologică se datorează mecanismului prin schimb ionic. În vederea stabilirii mecanismului biosorbției este foarte important să se realizeze o caracterizare a biosorbenților înainte și după adsorbția coloranților. În funcție de sistemul investigat cercetătorii au apelat la o varietate de metode dintre care menționăm: -titrările
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a fixa coloranții. Natura amfoteră a proteinelor celulare determină afinitatea celulei bacteriene, atât pentru coloranții acizi, cât și pentru cei bazici. În general, celulele bacteriene au o afinitate mai mare pentru coloranții bazici, față de cei acizi. De aceea, în practica microbiologică se folosesc mai mult coloranții bazici. O serie de substanțe existente în învelișurile celulei împiedică pătrunderea soluției colorate în interiorul celulelor bacteriene. Metodele elective de colorare se bazează pe diferențele de afinitate dintre substratul analizat și soluția de colorant. Metoda de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
procesul de biosorbție, dar nu este total resposanbilă în etapa de limitare a vitezei biosorbției. În continuare, se vor prezenta câteva exemple semnificative de mecanisme de biosorbție a coloranților, stabilite pe baza rezultatelor experimentale obținute în urma studiului cinetic cu biosorbenți microbiologici și coloranți de diferite tipuri. 4.3.7.1. Bacterii Hu (1992, 1996) a relatat că timpul necesar pentru atingerea echilibrului la biosorbția unor coloranți reactivi pe celule inactivate de Aeromonas sp., P. luteola. și E. coli are loc în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
datorează creșterii suprafeței de adsorbție datorită distrugerii celulelor după inactivare. Dintre 26 specii capabile de legarea colorantului rezidual Sulfur Black, 1,54% au fost mult mai eficiente în stare viabilă. Aceasta poate fi datorată structurii chimice diferite a coloranților. Biosorbenții microbiologici care conțin celule vii prezintă o mare varietate de mecanisme și un domeniu mai larg de aplicabilitate referitor la gama de coloranți implicați, însă în același timp prezintă și foarte multe dezavantaje care constau în: - performanțele strâns legate de condițiile
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
operare (concentrațiile variabile ale diverselor substanțe chimice în influent, toxicitatea unor constituenți, pH și temperatură); - necesitatea alimentării cu mediu nutritiv dacă influentul este lipsit de substanțe strict necesare pentru existența culturii în stare viabilă, dar și de menținerea culturii. Biosorbenții microbiologici care conțin celule inactivate au o serie de avantaje comparativ cu cei menționați anterior (Tabelul 4.14). În general, utilizarea organismelor vii nu poate constitui o opțiune pentru tratamentul continuu al contaminanților foarte toxici, atât de natură organică, cât și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
atât biomasa de fung cât și a algei posedă aproximativ aceeași viteză de biosorbție ca aceea obținută în primul ciclu (Khalaf, 2008). 4.5. Modelarea echilibrului biosorbției Pentru biosorbția unor coloranți textili s-au testat un număr impresionant de biosorbenți microbiologici în formă neviabilă (bacterii, fungi, alge microscopice, levuri), preparatele rezultate după pretramentul fizic/chimic al acestora sau după imobilizare, cu scopul de a îmbunătăți performanțele de adsorbție. Au fost elaborate mai multe articole de sinteză în care volumul mare de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în pat fix; se atinge un randament mare; se poate trece ușor de la procedeul testat în laborator la scară industrială; rezultă cea mai bună calitate a efluentului. Din literatura de specialitate rezultă că există relativ puține studii cu privire la utilizarea biosorbenților microbiologici, în sistemul de operare continuu. Câțiva cercetători au constatat că biomasa de natură microbiologică este favorabilă pentru aplicațiile industriale, pe baza rezultatelor experimentelor statice. Numai investigații sistematice ale performanței unor biosorbenți în modul de operare pe coloană pot asigura aplicarea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]