37,862 matches
-
pH 4; 18,80 mg g-1) și Metil violet (pH 9; 26,25 mg g-1). Rezultate bune au obținut și Mane și al. (2007) la utilizarea aceluiași tip de adsorbent pentru reținerea colorantului Basic Green 4, cu capacitatea maximă de reținere de 133,33 mg g-1 (pH 2,9). Echilibrul se atinge după 5 ore, iar creșterea temperaturii are un efect favorabil asupra reținerii colorantului. Alte tipuri de adsorbenți neconvenționali cu preț de cost redus sunt prezentate în Tabelul 3.9
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2007) la utilizarea aceluiași tip de adsorbent pentru reținerea colorantului Basic Green 4, cu capacitatea maximă de reținere de 133,33 mg g-1 (pH 2,9). Echilibrul se atinge după 5 ore, iar creșterea temperaturii are un efect favorabil asupra reținerii colorantului. Alte tipuri de adsorbenți neconvenționali cu preț de cost redus sunt prezentate în Tabelul 3.9. 4. BIOSORBENȚI MICROBIOLOGICI 4.1. Biosorbția microbiologică În general, biosorbția definește procesul de adsorbție a unor substanțe diverse (inclusiv poluanți) din soluții apoase
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de “biosorbție” și “bioacumulare” care ține cont de starea biomasei de natură microbiologică (Kaushik și Malik, 2009; Vijayaraghavan și Yun, 2008a). Biosorbția se bazează pe utilizarea biomasei neviabile cât și a celei viabile și are la bază un mecanism de reținere pasivă a substanțelor toxice de către biosorbenții microbiologici neviabili/inactivi sau derivați ai acestora. Biosorbția se datorează unui număr de procese independente de metabolism, care în esență au loc în peretele celular, adsorbție fizică și chimică (schimb ionic, complexare, chelatizare și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
microbiologici neviabili/inactivi sau derivați ai acestora. Biosorbția se datorează unui număr de procese independente de metabolism, care în esență au loc în peretele celular, adsorbție fizică și chimică (schimb ionic, complexare, chelatizare și microprecipitare), în care mecanismele responsabile pentru reținerea unui poluant vor fi diferite pentru un anumit tip de biomasă. În mod curent cercetătorii folosesc termenul de biosorbție și pentru celulele viabile, dacă se consideră că reținerea poluantului are loc numai la suprafața celulelor. De exemplu, în cazul coloranților
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
chimică (schimb ionic, complexare, chelatizare și microprecipitare), în care mecanismele responsabile pentru reținerea unui poluant vor fi diferite pentru un anumit tip de biomasă. În mod curent cercetătorii folosesc termenul de biosorbție și pentru celulele viabile, dacă se consideră că reținerea poluantului are loc numai la suprafața celulelor. De exemplu, în cazul coloranților textili care au masă moleculară mare, adsorbția externă este preponderentă. În anumite condiții de mediu stresante celulele unor microorganisme pot produce polimeri extracelulari (EPS) care pot fi situați
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
mineralizarea lor, datorită enzimelor intra sau extracelulare (Kaushik și Malik, 2009). Pentru unele microorganisme viabile acest mod de acțiune reprezintă o formă de rezistență și de finalitate a răspunsului lor la efectul substanțelor toxice care apar în mediul de viață. Reținerea coloranților de către microorganisme, are drept rezultat concentrarea lor și poate implica o combinație a mecanismului de transport activ sau pasiv, începând cu difuzia componentului adsorbit la suprafața celulei microbiene. Legarea la situsurile suprafeței celulare pentru care manifestă afinitate chimică nu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 din microbiologie (fungi
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
genetică, datorită prezenței sau dispariției lor din celule, și o mai bună posibilitate de adaptare la condițiile variabile ale mediului. Numeroasele bacterii se clasifică în două mari clase și anume bacterii Gram pozitive și bacterii Gram negative. Complexitatea procesului de reținere a coloranților de către bacterii este reflectată prin afinitățile lor tinctoriale. Încă din 1884 metoda de colorație GRAM, introdusă în bacteriologie (pentru identificarea bacteriilor) s-a bazat pe adsorbția unor coloranți de către celulele bacteriene. Această tehnică de diferențiere a bacteriilor conține
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
globală negativă a peretelui celular al celor Gram-negative. Grupările funcționale anionice prezente în peptidoglican, acizii teichoici și acizii teichuronici ai bacteriilor Gram-pozitive, și peptidoglicanul, fosfolipidele și lipopolizaharidele bacteriilor Gram-negative sunt componenții primari responsabili pentru caracterul anionic și pentru capacitatea de reținere a unor ioni metalici de către peretele celulelor. Cianobacteriile, cunoscute sub denumirea de alge albastre-verzi, bacterii albastre-verzi sau Cyanophyta, prezintă particularitatea de a obține energia lor prin fotosinteză. Cianobacteriile se aseamănă cu algele eucariotice în multe privințe (caracteristicile morfologice și ecologice
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 în celule (dependentă de metabolism). Deși utilizarea biomasei viabile impune respectarea unor anumite condiții experimentale legate de mediu, temperatură, concentrația colorantului, totuși s-a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pe care este imobilizat fungul viabil sau inactivat. Discurile sunt fixate pe un ax la distanța de 1 cm și sunt imersate pe jumătate în soluția de colorant. Se asigură o viteză lentă de rotire (10 rpm) pentru a favoriza reținerea colorantului pe biomasa fungică. Pentru aplicarea în practică studiile desfășurate în condiții statice sunt extinse în regim dinamic. Se preferă utilizarea biosorbenților în coloane, datorită avantajelor operaționale. Stratul de biosorbent constă în microorganisme imobilizate viabile sau neviabile. Când se utilizează
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 microorganismele (tulpini de colecție sau tulpini izolate și identificate din diverse surse) sunt inoculate și cultivate pe medii caracteristice, iar după dezvoltare optimă, se
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
specia predominantă a suprafeței este M-O-. Caracterizarea adsorbentului prin spectrometrie de raze X dispersivă în energie (EDX) indică prezența siliciului, carbonului și calciului, după cum se observă în Figura 4. 13. Nici un alt element semnificativ nu apare în analiza EDX după reținerea colorantului, deoarece elementele adsorbentului includ pe cele ale colorantului. Fracțiunea materiei organice a nămolului provenit din ape uzate a fost în jur de 50% (5,68% umiditate, 50,71% substanțe volatile și 43,61% cenușă). Analiza elementală a adsorbentului a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
4.14 se observă că proveniența EPS-legate este diversă și anume: - secreția unor compuși în decursul metabolismului celular; - pierderea unor constituenți ai peretelui celular (peptidoglican); - liza celulară (polimeri intracelulari); - adsorbția unor compuși existenți în ape uzate (celuloză, acizi humici etc). Reținerea coloranților poate avea loc direct, prin adsorbție propriu zisă la suprafața agregatelor de celule care posedă un strat fin de EPS legați sau indirect prin interacția cu EPS solubili din mediu, în urma cărora se formează asocieri ionice (McLean și al
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
posibilitatea de utilizare a EPS obținute din bacteria Proteus mirabilis TJ-1 ca biosorbent pentru coloranți. Bacteria a fost selectată din nămolul activ al unei instalații de tratament al apelor reziduale municipale, iar EPS extrase au fost utilizate ca biosorbent pentru reținerea colorantului Basic Blue 54 la nivel de laborator în sistem static. Acest colorant cunoscut pentru toxicitatea sa, deoarece este utilizat pe scară largă, a fost ales ca model pentru a examina performanța de adsorbție a EPS. În mediul de cultură
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
nesemnificativ asupra integrității fizice a nămolului aerobic granular uscat. 4.2.3.2. Autoclavarea Bacterii Hu (1996) a utilizat bacterii Gram-negative vii și autoclavate pentru îndepărtarea coloranților reactivi și a indicat că celulele autoclavate au o capacitate mai mare de reținere decât celulele vii, datorită creșterii ariei suprafeței produse de ruperea celulelor în decursul autoclavării. Bacillus subtilis (KCCM 11316) a fost incubat în 1000 mL mediu nutritiv, agitat la 30șC, timp de 24 ore. În faza exponențială de dezvoltare microorganismul s-
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la 800 rpm, timp de 15 minute. Depozitul rezultat a fost spălat de câteva ori cu apă distilată, uscat, pulverizat și cernut, selectând particule de 210 μm (Kumari și Abraham, 2007). Pretratamentul biomasei fungice de Aspergillus foetidus prin autoclavare facilitează reținerea colorantului Reactive Black 5, comparativ cu biomasa netratată (Patel și Suresh, 2007). Pentru prepararea adsorbentului (biomasă autoclavată de T. harzianum) o suspensie de spori a fost inoculată în 100 mL mediu Czapek Dox, incubată la temperatura camerei ( 27-38șC), timp de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
al., 2003). Figurile 4.18 și 4.19 prezintă imaginile SEM ale nămolului tratat cu microunde 1 minut și respectiv 4 minute, înainte și după adsorbție. Particulele de nămol tratate termic (Figura 4.18a) au o structură poroasă, iar după reținerea colorantului devin mult mai netede decât particulele originale (Figura 4.18b). Este notabil că particulele de nămol din Figura 4.19a încă mai prezintă o structură poroasă, însă rugozitatea lor nu este atât de însemnată ca aceea a nămolului tratat
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
HCl 0,1 N, NaOH 0,1 M sau NaOH 1 M timp de o oră. Biomasa pretratată a fost spălată și introdusă în soluția de colorant. Pretratamentul biomasei fungice prin autoclavare sau expunere la NaOH 0,1 M facilitează reținerea colorantului comparativ cu biomasa netratată. Fungul viabil Trametes versicolor obținut (sub formă de fulgi miceliali care s-au dezvoltat pe un disc perforat) a fost inactivat prin mai multe tratamente (Binupriya și al., 2007b, 2008). Pentru a îmbunătăți eficiența adsorbției
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
O) și 1078 cm-1 (vibrație de întindere P-OH). Transformarea grupelor aminice prin reacții chimice cu formarea grupelor carboxil conduce la intensificarea capacității de biosorbție a C. glutamicum. Prin rezultatele experimentale obținute ulterior s-a confirmat importanța grupelor carboxil în reținerea colorantului bazic studiat. - Modificarea chimică a biomasei de Corynebacterium glutamicum prin reticulare cu polietilenimina (PEI) Capacitatea de biosorbție a Corynebacterium glutamicum se mărește prin reticularea cu polietilenimina (PEI) (Mao și al., 2009a), deoarece grupele amino (primare și secundare) din pereții
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
apă distilată până la pH neutru. Biomasa modificată a fost apoi uscată prin congelare și s-a păstrat în exicator. Caracterizarea prin titrare potențiometrică a biosorbentului, înainte și după modificarea chimică, a evidențiat o mărire a numărului de grupe disponibile pentru reținerea unor coloranți cationici luați în studiu: Methylene Blue (MB), Rhodamine B (RB) și Basic Magenta (BM). Înaintea efectuării titrării potențiometrice, 0,05 g de biomasă au fost tratate cu 20 mL soluție de NaCl 0,01 mol L-1 și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de metabolism (Aksu și Tezer, 2000; O’Mahoni și al., 2002; Veglio și Beolchini, 1997). Odată ce colorantul a difuzat la suprafață el se va lega 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
au apelat la o varietate de metode dintre care menționăm: -titrările potențiometrice au permis determinarea tipului și numărului situsurilor de legare din biosorbenți și valorile pKa. S-a corelat cantitatea de grupe acide, determinate prin titrări potențiometrice, cu capacitatea de reținere a unor coloranți; -spectroscopia în infraroșu cu transformată Fourier (FTIR) a permis determinarea naturii situsurilor de legare și implicarea lor în decursul biosorbției. A fost confirmată prezența grupelor carboxil, amino și fosfat în cele mai multe tipuri de biomase; -difracția de raze
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
aplicării acestor metode diverse de analiză a suprafeței biomasei a fost elucidat mecanismul posibil al biosorbției pentru foarte multe sisteme. Nu trebuie ignorat însă rolul colorantului. În continuare, în acest subcapitol se vor aborda aspectele semnificative ale mecanismelor implicate în reținerea unor coloranți textili cu microorganisme. Înainte de a discuta detaliat variantele existente, vom prezenta un exemplu tipic legat de complexitatea procesului de adsorbție a coloranților de către bacterii, care reflectă afinitățile lor tinctoriale. 4.3.1. Afinitățile tinctoriale ale bacteriilor. Metoda de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
reactivi și bazici, ceea ce reflectă superioritatea primului sorbent (Grau, 1991). Parametrii caracteristici ai nămolului variază în funcție de sursa de obținere a biosorbentului și forma sub care este utilizat în experimente. Pentru nămolul deshidratat provenit din ape uzate (utilizat ca adsorbent pentru reținerea unor coloranți disperși) s-a obținut un diametru volumetric mediu al particulelor de 121 µm și aria suprafeței de 3,27 m2 g-1, stabilită prin metoda BET. Lățimea medie a porilor calculată cu metoda Barrett-Joyner-Halenda (BJH) a fost de 85
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]