1,908 matches
-
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 dovedit un procedeu cu aplicații în anumite cazuri, datorită îndepărtării
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
se exclude biodegradarea). Cele mai multe studii și aplicații au în vedere biosorbenții neviabili obținuți prin inactivare pe 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Suporturile pot fi: anorganice, macromoleculare de sinteză și macromoleculare naturale. Se pot menționa următoarele avantaje ale preparatelor microbiene imobilizate: - pot fi utilizate în coloanele unor instalații care funcționează în mod continuu sau semicontinuu; - se asigură o densitate mare a celulelor; - adsorbția pe celule neviabile se îmbunătățește uneori prin imobilizare; - preparatul microbian sub această formă poate fi reutilizat, iar separarea produsului imobilizat se poate face simplu prin filtrare, centrifugare, sedimentare și în unele cazuri magnetic; - se pot trata în condiții economice soluții
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
imobilizare. Dezavantajul celulelor de microorganisme imobilizate (întâlnit și la enzime) este legat de apariția limitărilor difuzionale și de evadare a microorganismului în mediul de reacție. 4.2.1.5. Tipuri de biosorbenți conform modului de operare Ca și în cazul adsorbției cu adsorbenți convenționali, experimentele statice sunt utilizate pentru a evalua condițiile optime de desfășurare a procesului, eficiența biosorbentului, viteza de biosorbție și posibilitatea regenerării biomasei, eventual recuperarea colorantului. Față de procedeul cunoscut, prin care se pune în contact biosorbentul cu colorantul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 separă de lichid. Se testează
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
perioda de incubare, miceliul (dezvoltat sub formă de fulgi) a fost separat prin filtrare, spălat și a fost utilizat ca biosorbent viabil în același mod descris anterior (Sathishkumar și al., 2004), sau neviabil după diverse pretratamente. Pentru varianta procedeului de adsorbție static într-un mediu aerat (un reactor cu barbotare) biomasa viabilă de Trametes versicolor a fost introdusă în soluția de colorant la 30șC,asigurând barbotarea aerului (cu viteza de 100 cm s-1). Pentru varianta sistemului rotativ bazată pe contactor
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
zero (PZC) a fost găsit la valoarea pHpzc = 4,30 (Figura 4.12). Punctul izoelectric (IEP) a fost obținut prin reprezentarea potentialului zeta față de pH. Comparativ cu pHpzc (4,30), IEP este mai mic (2,03). Dacă nu are loc adsorbția altor ioni pe suprafață în afară de H+/OH− existenți, pHpzc va coincide cu IEP. La valori mai mari decât valoarea IEP, specia predominantă a suprafeței este M-O-. Caracterizarea adsorbentului prin spectrometrie de raze X dispersivă în energie (EDX) indică prezența siliciului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
stratului de la 0,1 μm la 10 μm (EPS-legați). Din Figura 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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., 1992). Sursele de obținere a EPS legate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 s-a inoculat tulpina TJ-1 și s-a incubat la 25șC sub agitare timp de 48 ore. Mediul fermentat a fost centrifugat (4000 rpm, 30 min) pentru a separa celulele. Supernatantul conținând EPS a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
12000 rpm (4șC), timp de 30 minute, pentru a îndepărta unii componenți reziduali ai nămolului. Supernatantul a fost filtrat prin membrană de acetat de celuloză de 0,45 µm și utilizat ca fracțiune EPS pentru analiza chimică în experimentele de adsorbție. Pentru caracterizarea produsului separat s-a apelat la metode standard de determinare a glucozei, a proteinelor, a substanțelor humice. EPS total s-a analizat ca TOC. Au fost determinate solidele susupendate și cele volatile. 4.2.2.8. Biosorbenți viabili
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
al., 2009). Detalii asupra obținerii preparatelor imobilizate viabile vor fi prezentate în subcapitolul 4.2.5. 4.2.3. Obținerea biomasei neviabile. Pretratament fizic. Caracterizare Rezultatele experimentale au arătat că anumite procedee de pretratament activează biomasa, intensificându-i capacitatea de adsorbție. Dintre diversele metode de pretratament (fizice sau chimice) cele mai utilizate sunt: tratamentul termic, autoclavarea, tratare cu microunde, tratare cu radiații gama, liofilizarea, tratarea cu substanțe chimice, granularea aerobică, transformarea în particule cu proprietăți magnetice. Procedeele chimice sunt foarte eficiente
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
pretratate prin autoclavare (121șC, 20 minute) (Khalaf, 2008). Tratarea la temperatură ridicată (100șC, timp de 10 minute, în ser fiziologic) a biomasei de T. versicolor nativă a avut drept scop îmbunătățirea caracteristicilor suprafeței biomasei fungice în corelație cu mecanismul de adsorbție a unor coloranți direcți (Direct Blue 1, Direct Red 128). Similar biomasei native, cea inactivată termic a fost centrifugată la 5000 rpm, timp de 10 min, a fost spălată cu ser fiziologic și a fost uscată în vacuum la 50șC
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la 5000 rpm, timp 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a acesteia. În plus, acești pori pot contribui la reducerea rezistenței la transferul de masă și facilitează difuzia moleculelor de colorant, din cauza ariei mari a suprafeței interne, cu rezistență difuzională scăzută în preparatele de biomasă (implică o capacitate înaltă de adsorbție și viteză) (Arica și Bayramoğlu, 2007). Alge Referitor la biosorbția coloranților pe alge există un număr redus de studii, dintre care Aksu și Tezer (2005) au utilizat microalga verde Chlorella vulgaris (obținută din colecție de cultură). După dezvoltarea într-un
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
frigider. A fost utilizată ca biosorbent sub forma unei suspensii care a fost introdusă în soluția unor coloranți reactivi, cu conținutul final de 1 g L-1 biosorbent (Aksu și Tezer, 2005). Tsai și Chen (2010) au examinat potențialul de adsorbție al biosorbentului obținut din biomasa algei unicelulare Chlorella neviabilă. În scopul de a elucida proprietățile particulelor (morfologia de suprafață și mărimea particulelor) biomasei uscate s-a utilizat metoda SEM, pentru a observa textura externă. Microfotografiile SEM (Figura 4.16) relevă
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de R. oryzae și au observat că procesul de autoclavare afectează structura particulelor. Ca urmare a ruperii celulelor se produce o creștere a ariei suprafeței, a volumului monostratului, a porozității particulelor și astfel se expun situsuri latente, datorită cărora crește adsorbția colorantului. Fu și Viraraghavan (2000) au utilizat autoclavarea pentru a pretrata biomasa fungică viabilă (A. niger). În urma autoclavării se intensifică capacitatea de biosorbție de la 1,17 mg Basic Blue 9 / g biomasă fungică viabilă la 18,54 mg g-1 biomasă
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
preparare (Annadurai și al., 2003). Nămolul activ tratat cu microunde poate fi folosit ca adsorbent pentru coloranți. Sub această formă, ar putea deveni competitiv cu adsorbentul cărbune activ comercial, în ceea ce privește eficiența de îndepărtare a coloranților. Adsorbentul pulverizat uscat prezintă o adsorbție mult mai intensă și este foarte stabil la păstrare față de produsul fluid (Annadurai și 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
adsorbție mult mai intensă și este foarte stabil la păstrare față de produsul fluid (Annadurai și 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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, fulgii miceliali au fost pretratați în următoarele moduri: - autoclavare: 30 min la 121șC și 18 psi; - pretratament acid: biomasa (50 g) a fost supusă fierberii timp de 15 minute în acid o-fosforic 10% (v/v). - pretratament bazic: biomasa (50
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
timp de 15 minute în soluție de NaOH 0,5 N. Discul cu biomasa depusă a fost supus numai autoclavării. Fulgii miceliali/biomasa au fost spălați cu apă deionizată după fiecare pretratament și au fost utilizați în studiile ulterioare de adsorbție. Aspectul biomasei autoclavate, pretratată cu acid și pretratată cu baze, este redat prin imaginile SEM din Figura 4.8 B, C, D (Binupriya și al., 2007a, 2008). Prin tratamentele chimice ale biomasei de Trametes versicolor (Binupriya și al., 2008) poate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
un amfolit și poate ceda sau accepta protonii din soluția apoasă. Protonii vor neutraliza sarcinile negative de pe suprafața biomasei fungice și produc o încărcare parțial pozitivă a acesteia. Cercetătorii au urmărit schimbările în densitatea sarcinilor care pot afecta afinitatea de adsorbție pentru anumiți coloranți. Astfel, pentru Acid Blue 29 au găsit că gradul de creștere a biosorbției prin pretratamentul cu NaHCO3 a fost mai scăzut decât cel cu HCl. Diferența a fost atribuită structurilor moleculare diferite a celor doi coloranți. S-
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 zile, apoi măcinată, obținându-se particule cu mărimea de 1-2 mm
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Nămolul activ obținut dintr-o instalație municipală de tratare a apelor reziduale a fost pulverizat (PAS) și tratat cu acid sulfuric 1% (v/v) (200 mL acid pentru 10 g PAS), de trei ori, pentru a îmbunătăți capacitatea lui de adsorbție. Apoi a fost spălat cu apă distilată, uscat la 105șC până la masă constantă și a fost cernut prin sită de 205 μm (Kargi și Ozmıhci, 2004). Ju și al. (2008) au pretratat nămolul activ uscat (DAS) cu acizi: acid sulfuric
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
levurice modificate magnetic au fost separate, menținute pe o baie de apă 2 minute, iar după răcire suspensia de celule a fost spălată cu soluție salină și a fost păstrată 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]