1,908 matches
-
imobilizare biomasa (IC) a fost înglobată în matricea de alginat care acoperă total celulele (Figura 4.32B). Celulele bacteriene nu se observă clar în perle, ceea ce dovedește inaccesibilitatea anionilor de colorant la celulele imobilizate în alginat. Consecința se reflectă în adsorbția redusă a colorantului cu celulele imobilizate, comparativ cu aceea a celulelor libere. Rezultate similare au fost relatate de către Vijayaraghavan și al. (2007), pentru biomasa de C. glutamicum immobilizat în alginat pentru sechestrarea unui colorant reactiv. 4.2.6.4. Entraparea
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și intens de la 3400-3200 cm-1 a fost datorat suprapunerii vibrațiilor de întindere O-H și N-H. Picurile intense de la 1629, 1415 și 1297 cm-1 au fost atribuite vibrațiilor de întindere C=O. Grupele fosfat prezintă anumite picuri caracteristice de adsorbție în jurul a 1125 și 1081 cm-1 reprezentând vibrații de întindere P=O și respectiv P-OH. Picurile din jurul 1125 și 1081 cm-1 sunt caracteristice grupelor fosfat. Picurile intense de la aproximativ 1030 cm-1 reprezintă întinderea grupelor alcoolice C-O de pe suprafața
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
sistem de tratament al unor ape reziduale textile și a fost imobilizat prin entrapare prin mai multe variante de suporturi de imobilizare, care vor fi prezentate în continuare (Wang și Hu, 2007, 2008; Wang și al., 2008). Testarea proprietăților de adsorbție s-a realizat cu perle cu fung imobilizat, viabil sau inactivat. Fungul izolat a fost menținut pe mediul nutritiv specific solid cu agar. S-a preparat o suspensie de spori cu o concentrație de 107-108 celule/ mL. Unul dintre suporturile
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
glucoză 10; KH2 PO4, 1; (NH4 )2SO4, 1; MgSO4·7H2O 0,5; NaCl 0,5; colorant 0,2. pH-ul mediului de cultură îmbogățit a fost 5,18, fiind situat în domeniul de pH convenabil dezvoltării fungului. Pentru studiile de adsorbție a unor coloranți reactivi au fost folosite perlele cu fungul viabil imobilizat (spre deosebire de varianta cu CMC) și s-a constatat că adsorbția este fenomenul preponderent (Wang și Hu, 2007). Microstructura perlelor simple numai din Na-CMC și a celor cu fung
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cultură îmbogățit a fost 5,18, fiind situat în domeniul de pH convenabil dezvoltării fungului. Pentru studiile de adsorbție a unor coloranți reactivi au fost folosite perlele cu fungul viabil imobilizat (spre deosebire de varianta cu CMC) și s-a constatat că adsorbția este fenomenul preponderent (Wang și Hu, 2007). Microstructura perlelor simple numai din Na-CMC și a celor cu fung imobilizat Na-CMC este prezentată în Figura 4.35. Imaginile SEM ale celor două tipuri de perle indică structuri diferite ale suprafeței acestora
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
sporilor nu a fost localizată. În plus, materialul are un preț de cost scăzut. Această distribuție uniformă a fungului conduce la biosorbția coloranților pe biomasa imobilizată pe gelul de Na-CMC. Modificarea aparentă a sferelor cu fung imobilizat înainte și după adsorbție este evidentă datorită culorii lor și a decolorării simultane a soluțiilor care conțin colorant. Acest fapt demonstrează că reacția principală este adsorbția de către suport și miceliu și nu biodegradarea de către miceliu. 4.2.6.10. Entraparea sporilor de A. fumigatus
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
coloranților pe biomasa imobilizată pe gelul de Na-CMC. Modificarea aparentă a sferelor cu fung imobilizat înainte și după adsorbție este evidentă datorită culorii lor și a decolorării simultane a soluțiilor care conțin colorant. Acest fapt demonstrează că reacția principală este adsorbția de către suport și miceliu și nu biodegradarea de către miceliu. 4.2.6.10. Entraparea sporilor de A. fumigatus în gel de alginat pentru obținerea fungului imobilizat, viabil Ca suport de imobilizare s-a utilizat alginatul de sodiu (SA) cu viscozitate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
imposibilitatea utilizării sferelor de CTS imobilizate, datorită rezistenței scăzute și a instabilității în mediu acid, bazic sau salin. Perlele de PVA-SA au avantajul operării ușoare a imobilizării și a rezistenței mari, însă sunt instabile în mediile testate, iar eficiența adsorbției este scăzută. SA și Na-CMC reprezintă alternativa unor suporturi adecvate, deoarece prezintă cele mai bune caracteristici fizice. Ordinea rezistenței perlelor imobilizate a fost următoarea: PVA-SA > SA > Na-CMC > CTS. Ordinea saturării cu apă a perlelor a fost: SA > PVA-SANa-CMC > CTS
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a hifelor fungice (Iqbal și al., 2005, Iqbal și Saeed, 2005). Matricea biostructurală a acestor materiale obținute din plante are o arie a suprafeței extinsă, depresiuni și cavități care le fac ideale pentru imobilizarea hifelor fungice. Aplicarea acestui sistem pentru adsorbția coloranților a fost relatată printr-o serie de date preliminare (Iqbal și Saeed, 2007). Studiul a fost extins apoi pentru utilizarea buretelui loofa ca material de imobilizare pentru entraparea fungului Trichoderma viride. Noul sistem de biosorbent se remarcă prin prețul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 și unele sisteme enzimatice care pot
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
extracelulari și unele sisteme enzimatice care pot acționa la 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 realizeze o caracterizare a biosorbenților înainte și după adsorbția coloranților. În funcție de sistemul investigat cercetătorii au apelat la o varietate de metode dintre
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 numărului situsurilor de legare din biosorbenți și valorile pKa. S-a corelat cantitatea de grupe acide, determinate prin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 Gram, cunoscută încă din 1884, introdusă în bacteriologie (pentru identificarea bacteriilor Gram pozitive și Gram negative) se
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de către bacterii, care reflectă afinitățile lor tinctoriale. 4.3.1. Afinitățile tinctoriale ale bacteriilor. Metoda de colorare Gram Metoda de colorare Gram, cunoscută încă din 1884, introdusă în bacteriologie (pentru identificarea bacteriilor Gram pozitive și Gram negative) se bazează pe adsorbția unor coloranți de către celulele bacteriene. Această tehnică de diferențiere a bacteriilor conține elementele de bază ale mecanismului de acțiune al coloranților bazici, în funcție de structura internă a celulei (Topală, 1968). Proprietățile fizico-chimice ale celulei bacteriene determină și afinitățile ei tinctoriale. Metodele
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de colorant. Metoda de colorație Gram, perfecționată în timp, a permis gruparea tuturor bacteriilor în două subdiviziuni distincte: bacterii Gram pozitive și Gram negative. Mecanismul colorației Gram poate fi explicat ținând cont de fazele implicate. Prima fază, de colorare, corespunde adsorbției și difuziunii colorantului bazic (violet de metil, violet de gențiană sau cristal violet) în interiorul protoplasmei. Mordantul, respectiv soluția Lugol, reacționează cu colorantul dând naștere unui complex insolubil. În celulele bacteriilor Gram pozitive complexul mordant-colorant este puternic fixat de structura polizaharido-ribonucleoproteinică
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
este de fapt o fază auxiliară care corespunde recolorării celulelor decolorate de solvenții alcool-acetonă. Practic se realizează cu ajutorul unui colorant de fond, bazic, specific pentru protoplasmă, așa cum este fuxina bazică, care este diferențiat de violetul de metil. 4.3.2. Adsorbția la suprafață Adsorbția implică legarea colorantului prin procese fizico-chimice și se presupune, în principal, că este controlată de către caracteristicile de suprafață ale biosorbentului. Biosorbția decurge prin adsorbția fizică și chimiosorbție pe și în interiorul peretelui celular fiind clar evidențiată și utilizată
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
o fază auxiliară care corespunde recolorării celulelor decolorate de solvenții alcool-acetonă. Practic se realizează cu ajutorul unui colorant de fond, bazic, specific pentru protoplasmă, așa cum este fuxina bazică, care este diferențiat de violetul de metil. 4.3.2. Adsorbția la suprafață Adsorbția implică legarea colorantului prin procese fizico-chimice și se presupune, în principal, că este controlată de către caracteristicile de suprafață ale biosorbentului. Biosorbția decurge prin adsorbția fizică și chimiosorbție pe și în interiorul peretelui celular fiind clar evidențiată și utilizată pentru prima dată
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
este fuxina bazică, care este diferențiat de violetul de metil. 4.3.2. Adsorbția la suprafață Adsorbția implică legarea colorantului prin procese fizico-chimice și se presupune, în principal, că este controlată de către caracteristicile de 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fizico-chimice și se presupune, în principal, că este controlată de către caracteristicile de 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 este foarte mare. De exemplu, 1 g de E. coli
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 specifice a biosorbentului obținut din alga neviabilă Spirogyra I02 de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
1983) a indicat faptul că nămolul activ utilizat este foarte poros și are o arie a suprafeței cuprinsă între 40 - 140 m2 g-1 solid uscat, în timp ce aria suprafeței pentru cărbunele activ comercial variază de la 500 - 1400 m2 g-1. Proprietățile de adsorbție ale nămolului au fost similare cu ale cărbunelui activ constatate în studii care implică coloranții acizi, direcți, 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]