552 matches
-
radiații gama Biomasa uscată mojarată de Aspergillus niger (biomasă nativă) sau de microalgă Spirogyra sp. a fost spălată și supusă radiațiilor gamma (5 kGray, doză suficientă pentru a inactiva biomasa fungică) înainte de uscare (Khalaf, 2008). 4.2.4. Obținerea biomasei neviabile. Pretratament chimic. Caracterizare Se tratează biosorbenții cu diverse substanțe chimice anorganice (acizi, baze, săruri) sau organice, pentru a modifica chimic suprafața, cu scopul de a intensifica capacitatea lor de sorbție. 4.2.4.1. Modificare chimică cu reactivi anorganici Biomasa
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
într-o perioadă lungă de timp. S-a sugerat că chitosanul este cel mai eficient sechestrant al moleculelor de acid humic (considerat compus model în studii de decolorare). Îndepărtarea colorantului Albastru de Bromfenol din soluții apoase, prin biosorbție pe biomasa neviabilă de Rhizopus stolonifer, a fost investigată într-un sistem static. Pretratamentul biomasei cu NaOH a fost cea mai eficientă cale de a îmbunătăți biosorbția colorantului (Zeroual și al., 2006). Gallagher și al. (1997), în afară de autoclavare, au pretratat fungul R. oryzae
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Fu și Viraraghavan (2000) pentru a pretrata biomasa fungică viabilă de A. niger. Pretratamentul cu H2SO4 0,1 M îmbunătățește capacitatea de biosorbție a Acid Blue 29 de la 6,63 mg g-1 biomasă viabilă la 13,83 mg g-1 biomasă neviabilă. Prezența H2SO4 contribuie la schimbarea încărcării negative a suprafeței biomasei fungice la o încărcare pozitivă, crescând astfel atracția între biomasa fungică și colorantul anionic Acid Blue 29. Patel și Suresh (2007) au constat că fungul Aspergillus foetidus (o suspensie a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fiziologică, apoi cu soluție tampon și a fost uscată în vacuum la 50 0C. Biomasele uscate tratate au fost sitate și fracțiunile de 75-150 μm au fost utilizate în studiile de biosorbție (Arica și Bayramoğlu, 2007). O specie de algă neviabilă de Spirogyra sp. IO2 a fost evaluată ca biosorbent pentru adsorbția unui colorant azo din fază apoasă (Venkata Mohan și al., 2008). Biomasa de algă a fost colectată de pe suprafața apei eutrofice, spălată și uscată în aer timp de 7
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la 4șC. Safarikova și al. (2005) au determinat caracteristicile de adsorbție ale acestui nou tip de adsorbent biologic, bazate pe interacțiunea sa cu coloranți model. 4.2.6. Biosorbenți imobilizați 4.2.6.1. Principiul imobilizării microorganismelor Imobilizarea biomasei fungice neviabile pentru utilizarea la îndepărtarea coloranților în condiții restrictive de creștere este avantajoasă, când efluentul are toxicitate și inhibă creșterea celulară. Biomasa inactivată nu necesită o furnizare continuă de nutrienți și poate fi regenerată și reutilizată în mai multe cicluri (Prigione
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 extrem de complex. Pereții celulari constau în principal în polizaharide, proteine și lipide
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
celulei microbiene și a unui mecanism activ dependent 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 specifice a biosorbentului obținut din alga neviabilă Spirogyra I02 de 0,154 m2 g-1, iar distribuția mărimii particulelor a fost de: 10% (< 20 μm), 50% (< 95 μm) și 90% (< 460 μm) (Venkata Mohan și al., 2008). Metoda de măsurare a ariei suprafeței nămolului activ pusă la punct
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Preparatele fungice tratate termic au o capacitate de adsorbție mare față de biomasa nativă și cea tratată cu acid și bază (Figura 4.38). Pentru a obține informații preliminare asupra eficienței reținerii colorantului Malachit Green (MG) din soluții apoase utilizând microalga neviabilă Chlorella comparativ cu cărbunele activ comercial, s-au realizat experimentele în anumite condiții menționate în Figura 4.39. Se observă că nu există o proporționalitate între capacitatea de adsorbție a adsorbenților și proprietățile porilor lor. Aria suprafeței specifice a algei
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Chlorella comparativ cu cărbunele activ comercial, s-au realizat experimentele în anumite condiții menționate în Figura 4.39. Se observă că nu există o proporționalitate între capacitatea de adsorbție a adsorbenților și proprietățile porilor lor. Aria suprafeței specifice a algei neviabile a fost mai mică de 1,0 m2 g-1, comparativ cu 1000 m2 g-1 corespunzătoare cărbunelui activ. Este bine cunoscut că suprafața unică a cărbunelui activ față de alți adsorbenți este nepolară. Este evident faptul că volumul porilor/aria suprafeței particulelor
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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, 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 (natura
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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, pe lângă
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
FTIR arată că biomasa de nămol activ uscat are benzile caracteristice pentru proteine, lipide, compuși polimerici și grupe de acizi carboxilici care sunt capabili de a reacționa cu grupele funcționale ale moleculelor de colorant în soluție apoasă. Nămolul granular aerobic neviabil se obține din nămol activ și provine ca urmare a unei tehnologii speciale și inactivare termică (Gao și al., 2010). Spectrele FTIR ale biosorbentului, înainte și după biosorbția colorantului Acid Yellow 17 (AY-17), au permis identificarea grupelor funcționale implicate în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
colorantului Acid Yellow 17 (AY-17), au permis identificarea grupelor funcționale implicate în biosorbție (Figura 4.51). Banda intensă de la 3435 cm-1 reflectă vibrațiile de întindere ale N-H and O-H ale grupelor hidroxil și aminice de pe suprafața nămolului granular neviabil și banda de la 2926 cm-1 s-a datorat vibrației asimetrice a CH2. Banda de la 1400 cm-1 ar putea fi atribuită vibrației de întindere simetrică a C=O din carboxil și vibrației de deformare a O-H al alcoolilor. Banda distinctă
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
colorantului Acid Yellow 17, indicând că există o interacțiune a colorantului AY 17 cu grupele aminice din proteine. De asemenea, benzile de la 1642, 1543 și 1236 cm-1 se deplasează la 1638, 1544 și respectiv 1234 cm-1. După ce nămolul granular aerobic neviabil a sorbit colorantul acid, intensitatea benzilor de la 3435, 2926, 1400 și 1054 cm-1 descrește total, sugerând că N-H și O-H a hidroxilului și aminei, grupa CH2 a lipidelor, C=O a carboxilatului, OH a polizaharidelor au fost implicate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
lipidelor, C=O a carboxilatului, OH a polizaharidelor au fost implicate în biosorbția colorantului. Benzile de la 3435, 2926, 1400 și 1054 cm-1 s-au deplasat la 3434, 2925, 1402 și respectiv 1051 cm-1. Așa cum s-a arătat, nămolul granular aerobic neviabil conține în principal bacterii, protozoare și EPS. Peretele celulelor bacteriene, membranele externe ale celulelor protozoarelor eucariote și EPS sunt compuse din proteine, lipide, polizaharide și acizi nucleici. Compușii organici din nămolul aerobic neviabil granular au grupe de tip acid carboxilic
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Așa cum s-a arătat, nămolul granular aerobic neviabil conține în principal bacterii, protozoare și EPS. Peretele celulelor bacteriene, membranele externe ale celulelor protozoarelor eucariote și EPS sunt compuse din proteine, lipide, polizaharide și acizi nucleici. Compușii organici din nămolul aerobic neviabil granular au grupe de tip acid carboxilic, aldehidă, hidroxil, sulfhidril, fosfat și amino capabile de a reacționa cu coloranții prezenți în soluție. Rezultatele FTIR au arătat că principalele grupe chimice funcționale responsabile pentru biosorbția colorantului Acid Yellow 17 pe acest
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
posedă două grupe sulfonice și acesta poate constitui un motiv al slabei legări a colorantului. În schimb, coloranții bazici datorită structurii lor cu încărcare pozitivă a grupărilor cromofore sunt ușor adsorbiți, atât de nămolul activ viabil, cât și de cel neviabil (Chu și Chen, 2002a, 2002b; Dohanyos și al., 1978; Hitz și al., 1978). Chu și Chen (2002a, 2002b) au studiat reținerea unor coloranți cu biomasa de nămol activ inactivat (prin temperatură ridicată) în domeniul mărimii particulelor de 105-297 μm. Coloranții
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
moleculară a coloranților bazici. O abordare interesantă întâlnită în studiul biosorbției unor coloranți de cadă cu nămol activ deshidratat este de anticipare a accesibilității coloranților la situsurile active ale biomasei (Dhaouadi și M’Henni, 2009). Capacitatea de reținere a biomasei neviabile este dependentă de diferența între structura chimică și proprietățile celor doi coloranți Vat Red 10 și Vat Orange 11. Reținerea coloranților fiind un fenomen de suprafață, cantitatea de colorant sorbită este dependentă de efectele de împiedicare sterică. Mărimea medie a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 că anumite specii microbiene vii pot acumula mai mult colorant decât celulele neviabile este o dovadă în plus că nu numai adsorbția este implicată în acest proces de reținere (Dhaouadi și M’Henni, 2009). Mou și al. (1991) au izolat din sol o tulpină a fungului Myrothecium verrucaria care a prezentat o capacitate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pe baza interpretării datelor cinetice Majoritatea studiilor de biosorbție aprofundează aspectele cinetice ale proceselor în vederea elucidării mecanismelor implicate. Deoarece biosorbția este independentă de metabolism este de așteptat să fie un proces rapid. În mod simplist, la biosorbția cu celule microbiene neviabile se disting două faze: una foarte rapidă de reținere inițială într-un interval de 30-60 minute, urmată de atingerea lentă a echilibrului în 2-3 ore (Celaya și al., 2000; Choi și Yun, 2004; Lu și al., 2006; Vijayaraghavan și Yun
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
schimb este adecvat modelul de ordin II, cu precizarea că etapa de limitare a vitezei poate fi biosorbția chimică. Chu și Chen (2002a) au constatat că echilibrul s-a stabilit în 6 ore pentru biosorbția coloranților bazici pe nămol activ neviabil. Cinetica stadiului inițial al adsorbției coloranților bazici cu biomasa este corespunzător unui proces de pseudo-ordin I. De asemenea, Chu și Chen (2002b) au studiat viteza proceselor pentru adsorbția colorantului Basic Yellow 24 pe nămol activ uscat, în funcție de viteza de agitare
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
poroase, caracterizate prin aria mare a suprafeței și o structură internă compexă. Acest tip de structură a adsorbentului favorizează difuzia intraparticule, care este un stadiu important de limitare a vitezei. La biosorbția colorantului Acid Yellow 17 pe nămol granular aerobic neviabil atât difuzia intraparticule, cât și difuzia în stratul limită de difuzie pot afecta viteza de biosorbție (Figura 4.68c,d). Datele de sorbție au fost bine reprezentate prin ecuația de viteză de pseudo-ordin unu numai în primele 30-50 minute ale
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
În acest caz, atracția electrostatică se produce între biomasa de algă protonată la pH acid și anionii coloranților reactivi (Ergene și al., 2009). Efectul pH-ului inițial asupra vitezei de adsorbție a cationului colorantului Malachite Green (MG+) cu biosorbentul Chlorella neviabil a fost investigat la o cantitate de biosorbent de 2,0 g la 2,0 L, la concentrația inițială a colorantului de 10,0 mg L-1 (sub agitare, la temperatura 298 K). Capacitatea de biosorbție a colorantului pe biosorbent
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]