7,489 matches
-
formează agregate superioare. Gelul de alginat de calciu apare ca o rețea polimerică tridimensională, cu spații interstițiale interconectate relativ larg. Dimensiunile acestor spații variază cu tipul de alginat utilizat. Imobilizarea microorganismelor într-o matrice polimerică reprezintă o soluție în utilizarea microorganismelor în special în reactoarele împachetate sau cu pat fluidizat, cu avantaje legate de mărimea particulelor, regenerarea și reutilizarea biomasei, ușoara separare a biomasei din efluent, saturarea maximă a biomasei și obturarea minimă a coloanei în condițiile de curgere continuă (Hu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
imobilizat, au fost recoltate și spălate în aceleași condiții, păstrate în ser fiziologic salin la 4șC. Pentru prepararea perlelor cu fung imobilizat s-a procedat în mod asemănător. Apoi, perlele de A. fumigatus imobilizate au fost separate și spălate. Inactivarea microorganismului dezvoltat pe suprafața perlelor s-a realizat termic la 90șC (20 minute). Granulele preparate de CMC cu A. fumigatus imobilizat inactiv au fost păstrate într-un exicator pentru utilizare ulterioară. 4.2.6.9. Entraparea sporilor de A. fumigatus în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 fi explicată prin complexitatea structurală a peretelui celular, a polimerilor extracelulari
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
nivelul celulei (Aksu, 2005; Crini, 2006; dos Santos și al., 2007; Fu și Viraraghavan, 2001a; Kaushik și Malik, 2008; Pandey și al., 2007). În cazul particular al coloranților textili, procesul de adsorbție este complex, depinzând de caracteristicile sistemului biosorbent-colorant. Interacțiunea microorganismelor cu coloranții, în anumite condiții experimentale, variază mult în funcție de: tipul de microorganism utilizat și starea lui de existență (viabil sau inactivat); forma sub care este utilizat (liber sau imobilizat); structura chimică a colorantului. În literatură există informații limitate cu privire la interacțiunile
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și Viraraghavan, 2001a; Kaushik și Malik, 2008; Pandey și al., 2007). În cazul particular al coloranților textili, procesul de adsorbție este complex, depinzând de caracteristicile sistemului biosorbent-colorant. Interacțiunea microorganismelor cu coloranții, în anumite condiții experimentale, variază mult în funcție de: tipul de microorganism utilizat și starea lui de existență (viabil sau inactivat); forma sub care este utilizat (liber sau imobilizat); structura chimică a colorantului. În literatură există informații limitate cu privire la interacțiunile coloranților cu biomasa (Banks și Parinson, 1992; Chu și Chen, 2002b; Dhaouadi
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
al., 2009a). Se constată un nivel avansat de cunoștințe acumulate cu privire la biosorbția ionilor metalici și o serie de 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 extrem de complex. Pereții celulari constau în principal în polizaharide, proteine și lipide, oferind o multitudine de grupe funcționale cu particularități legate de natura
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
viabile. De cele mai multe ori, nu se poate face o disticție netă între mecanismele propuse, procesul global fiind extrem de complex. Pereții celulari constau în principal în polizaharide, proteine și lipide, oferind o multitudine de grupe funcționale cu particularități legate de natura microorganismului. Coloranții pot interacționa cu aceste grupe active de pe suprafața celulelor în mod diferit. Pentru microorganismele viabile, capabile să se dezvolte pe parcursul experimentelor, acumularea coloranților de către biomasă poate implica o combinație a unui mecanism de transport pasiv, începând cu difuzia solutului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
global fiind extrem de complex. Pereții celulari constau în principal în polizaharide, proteine și lipide, oferind o multitudine de grupe funcționale cu particularități legate de natura microorganismului. Coloranții pot interacționa cu aceste grupe active de pe suprafața celulelor în mod diferit. Pentru microorganismele viabile, capabile să se dezvolte pe parcursul experimentelor, acumularea coloranților de către biomasă poate implica o combinație a unui mecanism de transport pasiv, începând cu difuzia solutului adsorbit la suprafața celulei microbiene și a unui mecanism activ dependent de metabolism (Aksu și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 colorare Gram Metoda de colorare
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
suprafață ale biosorbentului. Biosorbția decurge prin adsorbția fizică și chimiosorbție pe și în interiorul peretelui celular fiind clar evidențiată și utilizată pentru prima dată în cazul bacteriilor (metoda Gram). Adsorbția la suprafața biomasei microbiene este caracteristică tuturor tipurilor de celule ale microorganismelor, dar are loc diferit, fiind dependentă de natura biosorbentului. Adsorbția marcantă se explică prin dimensiunile foarte mici ale celulelor microbiene, asemănătoare unor particule. La bacterii valoarea medie este de 0,5-1 μm 3-6 μm, iar raportul dintre suprafață și volum
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cu mediul de circa 56000 cm2, în comparație cu 1 g celule de drojdie care conține 8,3 109 celule și o suprafață de 9100 cm2. Mărimea considerabilă a acestei suprafețe reactive de la interfața celulă-mediu este deosebit de importantă, deoarece explică practic capacitatea microorganismelor de a concentra coloranții, din soluțiile lor diluate, prin adsorbție. Protistele eucariote, mai mari, cu tendința de sedimentare mai rapidă și cu un raport suprafață/volum mai mic, au o capacitate de adsorbție mai mică. S-a determinat aria suprafeței
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 neviabile/inactivate este extracelulară
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pot depune pe suprafață sau pătrund în structura peretelui celular. Deoarece reținerea unui solut de către celulele neviabile/inactivate este extracelulară, grupele funcționale chimice ale peretelui celular joacă rolul esențial în biosorbție. Datorită naturii componenților celulari, pe suprafața peretelui celular al microorganismelor pot fi prezente mai multe tipuri de grupe funcționale, dintre care frecvent sunt întâlnite grupele carboxil, fosfat, amino, hidroxil și sulfhidril (Beveridge și Murray, 1976; Doyle și al., 1980; van der Wal și al., 1997). Prezența sau absența, precum și raportul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
dintre care frecvent sunt întâlnite grupele carboxil, fosfat, amino, hidroxil și sulfhidril (Beveridge și Murray, 1976; Doyle și al., 1980; van der Wal și al., 1997). Prezența sau absența, precum și raportul în care se găsesc aceste grupe, depinde de natura microorganismului utilizat ca 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 de schimb ionic este afectat de parametrii legați de mediu: compoziție
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 situsuri de adsorbție. Totuși
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
tip fosforil. Filamentele libere și materialul învelișului izolat posedă densități de situsuri reactive totale de 80,3 10-5 și respectiv 12,3 10-5 mol g-1 (masă uscată) a cianobacteriei, ceea ce înseamnă că cea mai mare parte din reactivitatea suprafeței acestui microorganism este localizată pe pereții celulari și nu în înveliș. Ținând cont de măsurătorile de mobilitate electroforetică, rezultă că învelișul are o încărcare netă neutră la pH1/2. Dimpotrivă, celulele fără înveliș sunt caracterizate prin încărcare puternic negativă. Analiza de microscopie
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și disocierea coloranților, cu formarea unor specii diferite. pH-ul este un factor esențial în procesul de adsorbție a coloranților deoarece influențează echilibrele acido- bazice la care participă colorantul. 4.3.5. Bioacumularea Se poate remarca un comportament diferit al microorganismelor viabile în raport cu diverși coloranți, care variază de la adsorbția propriu zisă ca unic proces de decolorare la biosorbția coloranților ca proces intermediar al unei degradări finale enzimatice (Fu și Viragaghavan, 2001a). Intensitatea etapei de biosorbție depinde de sistemul microorganism-colorant implicat. Constatarea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ajung în cantități mari în mediu. Fiind insolubili în apă, sunt dispersați de detergenți, fapt ce explică inaccesibilitatea la o degradare biologică. În absența glucozei fungul nu a fost capabil de a utiliza colorantul ca sursă de carbon. Pentru dezvoltarea microorganismului au fost utilizate medii sintetice cu pH 4,3 - 5, iar pentru determinarea spectrofotometrică a colorantului rămas în soluție s-a folosit extracția cu 1-butanol. Fungul este eficient, atingând un procent de adsorbție de 93% pentru 17 coloranți disperși în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Datorită acestor considerente și a culorii biomasei (negru, albastru, roșu) la sfârșitul experimentelor se poate trage concluzia că reținerea coloranților a avut loc prin asocierea unor procese pasive și active (Sadettin și Dönmez, 2007). Mecanismul de îndepărtare a coloranților cu microorganisme viabile depinde de condițiile de mediu în care acestea se dezvoltă (Fu și al., 2002c). De exemplu, s-a utilizat un nămol aclimatizat pentru îndepărtarea colorantului Reactive Turquoise Blue KN-G (RTB) pe bază de ftalocianină de cupru (notată cu CuPc
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
notată cu CuPc în formula structurală) din ape reziduale, în condiții anaerobice și aerobice (Figura 4.63). ). După alimentarea reactorului cu influent s-a observat o reducere imediată și bruscă a concentrației colorantului din soluție, ceea ce reflectă biosorbția rapidă. Comparând microorganismele anaerobice cu cele aerobice, numai acestea din urmă au fost capabile de a utiliza colorantul Reactive Turquoise Blue ca singura sursă de carbon și energie pentru proliferare. Totuși, pentru ambele sisteme a fost necesară glucoza pentru a menține stabilitatea și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
sursă de carbon și energie pentru proliferare. Totuși, pentru ambele sisteme a fost necesară glucoza pentru a menține stabilitatea și eficiența pe termen lung, deoarece stimulează creșterea biomasei și activitatea microbiană. O concentrație suficientă de glucoză previne descreșterea activității la microorganismele aerobice, la concentrații mari de colorant în mediu. Cumularea biosorbției (primul stadiu al procesului) și a biodegradării a fost considerată mecanismul care guvernează procesul de îndepărtare a RTB din ape reziduale. Performanțele de bioacumulare a unor microorganisme au fost relevate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
descreșterea activității la microorganismele aerobice, la concentrații mari de colorant în mediu. Cumularea biosorbției (primul stadiu al procesului) și a biodegradării a fost considerată mecanismul care guvernează procesul de îndepărtare a RTB din ape reziduale. Performanțele de bioacumulare a unor microorganisme au fost relevate în câteva lucrări de sinteză (Fu și Vijayaraghavan 2001a; Kaushik și Malik, 2009; Vijayaraghavan și Yun, 2008a). Efectele unor ioni ai metalelor grele la o concentrație inițială de 50 mg L-1 asupra bioacumulării colorantului Remazol Blue
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Sumathi și Manju, 2000). 4.3.6. Biosorbția prin substanțele polimerice extracelulare (produși de metabolism) Biosorbția prin substanțele polimerice extracelulare (EPS) este un caz particular al mecanismul bazat pe produși de metabolism. EPS sunt amestecuri complexe de polimeri eliminate de microorganisme, produse ca mijloc de protecție față de condițiile neprielnice din mediu, ca de exemplu prezența unor substanțe toxice. EPS sunt componenții majori ai agregatelor microbiene cu rolul de a aglomera celulele în matrici tridimensionale prin tipuri multiple de interacții. În afară de EPS
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]