2,504 matches
-
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., 1992). Sursele de obținere a EPS legate sau nelegate sunt diverse. Pentru prima dată Zhang și al. (2009) relatează posibilitatea de utilizare a EPS obținute din bacteria Proteus mirabilis TJ-1 ca biosorbent pentru coloranți. Bacteria a fost
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de 10 min, a fost spălată cu ser fiziologic și a fost uscată în vacuum la 50șC. S-a presupus că pretratamentul poate conduce la o creștere a sarcinii suprafeței celulelor sau deschiderea situsurilor disponibile pentru adsorbția și intensificarea schimbului ionic. Capacitatea maximă de biosorbție a biomasei fungice native și tratate termic (la concentrația inițială a colorantului de 800 mg L-1) a fost 101,1 și respectiv 152,3 mg g-1 pentru Direct Blue 1 și 189, 7 și 225
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
1050C la masă constantă și cernute prin sită asigurând un diametru al particulelor <205 µm. Cai și al. (2009) au tratat nămolul fin măcinat cu o soluție de HNO3 1 mol/L, timp de 24 ore pentru a înlocui speciile ionice din produsul natural complex cu protoni. Nămolul tratat cu acid a fost spălat și uscat la 60șC (24 ore). Nămolul rezultat protonat a fost păstrat în exicator și utilizat ca adsorbent pentru sorbția coloranților Methylene Blue și Reactive Red 4
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
microorganismelor (Gemeiner și al., 1994). Alginații au fost probabil printre primii polimeri utilizați pentru entraparea unor biocatalizatori prin formarea gelului ionotropic sau prin polimerizarea polielectroliților prin ioni polivalenți. Gelurile hidrocoloidale formate sunt frecvent utilizate pentru entrapare prin formarea unei rețele ionice. Imobilizarea în gelurile de alginat este o tehnică rapidă, blândă, ieftină și versatilă. Cele mai bune rezultate s-au obținut cu concentrații relativ reduse de alginat de sodiu cu masă moleculară mare. Alginații sunt săruri ale acidului alginic, care este
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 fi explicată prin complexitatea structurală a peretelui celular, a polimerilor extracelulari și unele sisteme enzimatice care pot acționa la nivelul celulei (Aksu, 2005; Crini, 2006; dos Santos și al
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 presupune existența unor microorganisme viabile. De cele mai multe ori, nu se
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 presupune existența unor microorganisme viabile. De cele mai multe ori, nu se poate face o disticție netă între mecanismele propuse, procesul global fiind
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 potențiometrice au permis determinarea tipului și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
este unul din factorii determinanți pentru reținerea colorantului MG din soluții apoase. Înseamnă că interacțiunea electrostatică între suprafața algei cu încărcare negativă și a adsorbatului cationic cu structură hidrofilă va fi semnificativă (Tsai și Chen, 2010). 4.3.3. Schimbul ionic Peretele celular al microorganismelor este primul component al celulei care vine în contact cu diverse substanțe introduse în mediu, iar ca rezultat soluții se pot depune pe suprafață sau pătrund în structura peretelui celular. Deoarece reținerea unui solut de către celulele
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
biosorbent. Global, pereții posedă o încărcare negativă, conferită de grupările disociabile existente pe suprafața lor. Astfel, polimerii constituenți ai pereților celulari se comportă asemănător unor schimbători de ioni. Se poate evalua capacitatea maximă de schimb. În cazul bioadsorbției, implicarea schimbului ionic nu poate fi discutată decât la nivelul peretelui celular pentru microorganismele neviabile. De exemplu, celula bacteriană viabilă, privită ca un schimbător de ioni, presupune bioadsorbția numai în prima etapă, urmată de bioacumulare care constă în pătrunderea ionilor în interiorul celulei. Echilibrul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fi discutată decât la nivelul peretelui celular pentru microorganismele neviabile. De exemplu, celula bacteriană viabilă, privită ca un schimbător de ioni, presupune bioadsorbția numai în prima etapă, urmată de bioacumulare care constă în pătrunderea ionilor în interiorul celulei. Echilibrul de schimb ionic este afectat de parametrii legați de mediu: compoziție (natura contra-ionilor și a co-ionilor), concentrație, pH, tăria ionică, constanta dielectrică, care pot influența profund selectivitatea. În general, distribuția între două faze, dintre care una este un schimbător de ioni, iar cealaltă
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
un schimbător de ioni, presupune bioadsorbția numai în prima etapă, urmată de bioacumulare care constă în pătrunderea ionilor în interiorul celulei. Echilibrul de schimb ionic este afectat de parametrii legați de mediu: compoziție (natura contra-ionilor și a co-ionilor), concentrație, pH, tăria ionică, constanta dielectrică, care pot influența profund selectivitatea. În general, distribuția între două faze, dintre care una este un schimbător de ioni, iar cealaltă o soluție care conține compuși ionizabili, presupune un proces de schimb ionic. Studiul interacțiunilor dintre microorganisme neviabile
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a co-ionilor), concentrație, pH, tăria ionică, constanta dielectrică, care pot influența profund selectivitatea. În general, distribuția între două faze, dintre care una este un schimbător de ioni, iar cealaltă o soluție care conține compuși ionizabili, presupune un proces de schimb ionic. Studiul interacțiunilor dintre microorganisme neviabile și coloranți a demonstrat că fenomenele de adsorbție au loc pasiv, independent de activitatea metabolică. În general, peretele celular și membrana externă a celulei acționează ca o trapă pentru substanțele toxice prin intermediul unei multitudini de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
metabolică. În general, peretele celular și membrana externă a celulei acționează ca o trapă pentru substanțele toxice prin intermediul unei multitudini de situsuri de adsorbție. Totuși, pe lângă acest echilibru, nu trebuie ignorate distribuțiile, care se desfășoară fără participarea reacțiilor de schimb ionic și pe care le poate prezenta orice specie existentă în soluția din exteriorul unui schimbător de ioni tipic și în contact cu acesta. Intervenția unor interacții cu grupele funcționale active, sau cu matricea, afectează puternic echilibrul de distribuție, fără schimb
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și pe care le poate prezenta orice specie existentă în soluția din exteriorul unui schimbător de ioni tipic și în contact cu acesta. Intervenția unor interacții cu grupele funcționale active, sau cu matricea, afectează puternic echilibrul de distribuție, fără schimb ionic. Astfel, poate avea loc asocierea sau formarea perechilor ionice între contra-ioni, iar grupa fixă localizează contra-ionii. Contra-ionii multivalenți prin asociere cu grupele fixe negative, le pot converti în grupe pozitive. 4.3.3.1. Bacterii Biomasa bacteriană de Paenibacillus macerans
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în soluția din exteriorul unui schimbător de ioni tipic și în contact cu acesta. Intervenția unor interacții cu grupele funcționale active, sau cu matricea, afectează puternic echilibrul de distribuție, fără schimb ionic. Astfel, poate avea loc asocierea sau formarea perechilor ionice între contra-ioni, iar grupa fixă localizează contra-ionii. Contra-ionii multivalenți prin asociere cu grupele fixe negative, le pot converti în grupe pozitive. 4.3.3.1. Bacterii Biomasa bacteriană de Paenibacillus macerans a fost caracterizată prin trasarea și interpretarea spectrului FTIR
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a coloranțior cu fungi se corelează cu constituenții pereților celulelor care conțin polizaharide (chitină și chitosan), proteine, lipide și melanină, cu mai multe grupe funcționale (amino, carboxil, tiol și fosfat) (Bayramoğlu și al., 2006; Fu și Viraraghavan 2002a, 2002b). Formele ionice ale colorantului în soluție și încărcarea electrică a suprafeței biomasei depind de pH-ul soluției. Astfel, interacțiunea între colorant și biosorbent este afectată în principal de starea de ionizare a grupelor funcționale, atât ale moleculei de colorant, cât și ale
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
între speciile levurice se datorează: structurii, grupelor funcționale, ariei suprafeței și particularităților morfologice care depind de clasificarea levurilor, gen și specii. Acești cercetători consideră că pereții celulari ai levurilor conțin polizaharide ca unități de bază care au proprietăți de schimb ionic. De asemenea, proteinele și lipidele oferă grupe funcționale capabile de legare a moleculelor de colorant. Aceste grupe funcționale astfel ca amino, carboxilic, sulfidril, fosfat și tiol, diferă în afinitatea lor și specificitate pentru legarea colorantului. Rezultatele obținute în cazul adsorbției
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la intensificarea reținerii cationului MG+ datorită forței electrostatice de atracție (Tsai și Chen, 2010). Rezultatele obținute la sorbția și desorbția colorantului Direct Brown în soluții organice și/sau anorganice au indicat un proces parțial de sorbție chimic și de schimb ionic. Cel mai mare procent de sorbție (80%) a fost observat la pH 2,0. De aceea, caracteristica acestui proces de sorbție poate fi atribuită sorbției anionice, care indică o suprafață de tip cationic a biosorbentului (Venkata Mohan și al., 2008
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Orange 11). Yu și al. (2009a) au observat că viteza de adsorbție a unor coloranți bazici cu biomasa levurică modificată cu acid polimetacrilic urmează ordinea: Methylene Blue > Basic Magenta > Rhodamine B. Cea mai mare masă moleculară, cea mai mare mărime ionică și prezența grupei carboxilice au fost probabil motivele unui nivel de sorbție scăzut al colorantului (Figura 4.57). Vijayaraghavan și Yun (2007) au confirmat că grupele amino ale C. glutamicum au fost responsabile pentru legarea anionilor coloranților reactivi prin atracție
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
că procesul de biosorbție se produce la o viteză proporțională cu concentrația colorantului, care este adecvată în special pentru concentrații mici. Modelul cinetic Ritchie conduce la procesele de biosorbție în care etapa care controlează viteza este o reacție de schimb ionic. Constantele de viteză, k, au fost determinate din ecuațiile de viteză conform modelelor Lagergren și Ritchie (Tabelul 4.11). Comparând valorile qe experimental cu qe calculat se observă că modelul Lagergren nu descrie bine biosorbția colorantului pe toate preparatele de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
furniza informațiile necesare fundamentale referitoare la: eficiența biosorbentului, condițiile experimentale optime, viteza de biosorbție și posibilitatea regenerării biomasei. Factorii importanți studiați care caracterizează potențialul global de biosorbție al unui proces sunt: pH-ul soluției, concentrația inițială a colorantului, temperatura, tăria ionică, efectul prezenței altor coloranți sau a unor ioni ai metalelor grele, doza de biosorbent, mărimea particulelor de biosorbent, viteza de agitare, forma sub care se utilizează biosorbentul și alții. 4.4.1. Efectul pH-ului asupra biosorbției coloranților Un parametru
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în raport cu cel al sorbției coloranților cu microorganisme, iar o parte dintre acestea sunt prezentate în Tabelul 4.13 4.4.4. Efectul sărurilor asupra biosorbției În procesele de vopsire se utilizează cantități însemnate de săruri, încât în apele reziduale tăria ionică este ridicată, iar consecința este o influență marcantă asupra biosorbției. Capacitățile de adsorbție a doi coloranți benzidinici cu biomasa fungică de T. versicolor nativă și inactivată prin temperatură, au fost nesemnificativ afectate de creșterea concentrației NaCl de la 0 la 0
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
adsorbție a doi coloranți benzidinici cu biomasa fungică de T. versicolor nativă și inactivată prin temperatură, au fost nesemnificativ afectate de creșterea concentrației NaCl de la 0 la 0,5 M (Figura 4.78). Se poate trage concluzia că o tărie ionică ridicată datorită NaCl nu interferă în domeniul experimental studiat cu biosorbția acestor coloranți. În procesele de vopsire se consumă cantități mari de sare, care se regăsesc în apele reziduale. Datorită acestui comportament, biomasa de T. versicolor poate fi utilizată pentru
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
situsurile aminice ale biomasei (Figura 4.79). Din punct de vedere practic, aceste rezultate sunt importante, deoarece biomasa reziduală de C. glutamicum poate fi utilizată pentru îndepărtarea Reactive Orange 16 din apele reziduale care conțin sare. În schimb, creșterea tăriei ionice a mediului afectează puternic biosorbția colorantului bazic Basic Blue 3 (Figura 4.80) în cazul ambelor forme de C. glutamicum (Won și al., 2009 b). Acest efect poate fi atribuit competiției între ioni, modificărilor în activitatea colorantului sau a proprietăților
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]