8,529 matches
-
fi atribuit vibrațiilor de deformare C-O-H întâlnite în grupele de alcool, de alcool protonat și de eter protonat. Picurile de la 1385 cm−1 ale biomasei cu RO16 reținut sunt mai reduse decât cele din biomasa protonată ca efect al combinării moleculelor de colorant RO16 cu grupele OH ale biomasei. Pentru același biosorbent a fost utilizată tehnica XPS pentru a analiza biomasa protonată înainte și după sorbție la pH 11, în scopul confirmării legăturii chimice stabilite între participanții din cadrul sistemului studiat. Spectrele
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la legarea chimică. Picul de la 287,3 eV crește semnificativ de la 18,95 la 28,15%, după sorbția RO16, în timp ce picul de la 284,6 eV descrește foarte mult. Cauza intensificării picului de la 287,3 eV este prezența C=O din molecula de colorant. Figura 4.45 arată spectrul O1s al biomasei înainte și după sorbția RO16. Spectrul O1s al biomasei indică patru picuri (530,1; 531,3; 532,5 și 533,8 eV) atribuite oxigenului în O2-, C-OH, oxigenului din
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
C-OH, a descrescut semnificativ de la 41,93 la 34,00%, după sorbția RO16, iar raportul ariilor pentru picul de la 533,8 eV, atribuit C-O-C, a crescut foarte mult, de la 9,57 la 20,6%. Aceasta constituie o indicație că moleculele de colorant sunt legate de grupele OH de pe suprafața biomasei. Din analizele FTIR și XPS se poate trage concluzia că la pH 11 a avut loc o legare chimică între grupa vinil sulfonă a moleculelor de RO16 și grupele OH
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Aceasta constituie o indicație că moleculele de colorant sunt legate de grupele OH de pe suprafața biomasei. Din analizele FTIR și XPS se poate trage concluzia că la pH 11 a avut loc o legare chimică între grupa vinil sulfonă a moleculelor de RO16 și grupele OH de pe biomasă. Reactivitatea suprafeței celulare a cianobacteriei Calothrix sp. tulpina KC97, izolată din ape termale, a fost investigată în ceea ce privește comportamentul său de legare a protonului și caracteristicile de sarcină, utilizând titrarea acido-bazică, analiza de mobilitate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 suprafeței biosorbentului. Fu și Viraraghavan (2000, 2001b) au relatat că pH-ul inițial al soluției de colorant influențează semnificativ comportamentul chimic al coloranților Acid Blue 29 și Basic Blue 9, cât și al fungului A
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
întinderea P=O și respectiv P-OH. Banda între 610-535 cm-1 pentru preparatele fungice reprezintă forfecarea C-N-C și este întâlnită numai în structura proteinei. Spectrele preparatelor de biomasă fungică dovedesc prezența grupelor amino care sunt în principal responsabile pentru legarea moleculelor de colorant Reactive Red 120 (Arica și Bayramoğlu, 2007). Fu și Viraraghavan (2000, 2001a, 2001b, 2002a, 2002b) au investigat reținerea coloranților Basic Blue 9 (cationic), Acid Blue 29 (anionic), Congo Red (anionic) și Disperse Red 1 (neionic) din soluții apoase
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Aceasta dovedește prezența agentului de reticulare aldehida glutarică. În plus, picurile noi de la 1211, 1206 și 1207 cm-1 sunt caracteristice vibrației de întindere S=O. Cei trei coloranți studiați au în structura lor grupe de acid sulfonic. Este evident că moleculele de colorant sunt într-adevăr adsorbite pe suprafața modificată. 4.3.3.3. Levuri Aksu și Dönmez (2003) au stabilit capacitățile de biosorbție a nouă specii de levuri (Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces marxianus, Candida sp., Candida tropicalis, Candida lipolytica
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 coloranților bazic Basic Blue 86 și Methylene Blue cu o tulpină de S.
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
digitale au fost identificate grupele fosfat și sulfură. Rezultatele 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și natura lor imprimă o anumită structură fizică, care alături de natura chimică a grupelor funcționale controlează performanța biosorbției 4.3.4. Influența colorantului asupra biosorbției Procesul de biosorbție depinde de structura coloranților (structura moleculară, tipul și numărul pozițiilor substituenților în moleculă, caracterul chimic al grupărilor cromofore), de solubilitatea produsului, de echilibrele la care participă în condițiile de mediu testate. Structura chimică imprimă coloranților anumite proprietăți, conform cărora au fost clasificați în diverse clase (Capitolul 1). În multe studii de biosorbție se
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la concluzia că o serie de caracteristici ale colorantului influențează capacitatea de adsorbție a biomasei de nămol activ: structura chimică (structura moleculară a grupelor colorate, astfel ca antrachinonă, monoazo, oxazina, tiazol, azo sau triarilmetanice); tipul, numărul și poziția substituenților în molecula de colorant; caracterul bazic al colorantului datorită grupelor cromofore; masa 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de colorant sorbită este dependentă de efectele de împiedicare sterică. Mărimea medie a porilor biosorbentului a fost de ~ 86 nm. La energia minimă sterică, distanța moleculară maximă pentru cei doi coloranți variază între 15-20 Å. Cu toate că porii adsorbentului sunt accesibili moleculelor de colorant, totuși colorantul a fost reținut preponderent printr-o interacțiune între situsurile active ale adsorbentului și moleculele de colorant. Împiedicarea sterică se produce deoarece nu pot fi ocupate două sau mai multe situsuri active succcesive. Astfel, este mai puțin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
86 nm. La energia minimă sterică, distanța moleculară maximă pentru cei doi coloranți variază între 15-20 Å. Cu toate că porii adsorbentului sunt accesibili moleculelor de colorant, totuși colorantul a fost reținut preponderent printr-o interacțiune între situsurile active ale adsorbentului și moleculele de colorant. Împiedicarea sterică se produce deoarece nu pot fi ocupate două sau mai multe situsuri active succcesive. Astfel, este mai puțin probabil ca cea mai mare moleculă să ocupe două sau mai multe situsuri active consecutive. Eficiența adsorbției este
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fost reținut preponderent printr-o interacțiune între situsurile active ale adsorbentului și moleculele de colorant. Împiedicarea sterică se produce deoarece nu pot fi ocupate două sau mai multe situsuri active succcesive. Astfel, este mai puțin probabil ca cea mai mare moleculă să ocupe două sau mai multe situsuri active consecutive. Eficiența adsorbției este atribuită chimiosorbției datorită structurii chimice a suprafeței biomasei. Titrarea acido-bazică a evidențiat preponderența grupelor carboxilice. Spectrele FTIR au confirmat calitativ aceste rezultate și conform structurii coloranților solvatați se
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Caracteristicile chimice ale coloranților Vat Red 10 și Vat Orange 11 și configurația lor la energia minimă sterică este prezentată în Figurile 4.55 și 4.56. Conform calculelor atomice s-a obținut distanța între cei doi atomi extremi ai moleculei de colorant studiate. Această distanță și conformația spațială a colorantului pot furniza informații cu privire la împiedicarea sterică care intevine în adsorbția colorantului pe biomasă. Pentru colorantul Vat Red 10, distanța a fost ~ 15,74 Å, iar pentru Vat Orange 11 ~ 20
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
mai multe situsuri de legare, forțe mai puternice van der Waals, decât în cazul sorbției cu un sorbent cu masă moleculară redusă. De asemenea, o structură liniară poate asigura mai multe situsuri de legare și ca urmare adsoarbe mai multe molecule de colorant. Grupele carboxil, hidroxil și amino sunt grupele preferate pentru cele mai multe procese de sorbție. Masa moleculară mare a EPS, prezența mai multor situsuri de legare și forțele mai puternice van der Waals, împreună cu structura specifică au condus la adsorbții
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Reactive Blue 4 cu EPS libere și celule imobilizate a fost favorizată de un pH < 4. Acest rezultat este în concordanță cu comportamentul altor biosorbenți în raport cu coloranții anionici și se bazează pe atracția dintre adsorbentul bogat în situsuri pozitive și molecula colorantului anionic. A fost investigată microalga care apaține speciei Spirogyra ca biomaterial viabil pentru decolorarea colorantului azo Reactive Yellow 22, existent într-o soluție sintetică care simulează o apă reziduală. Rezultatele obținute în urma experimentelor statice relevă dependența capacității de decolorare
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
colorantului de 0,4 g colorant / g de biomasă (raportată la masă uscată). Decolorarea maximă a fost atinsă după trei zile în condițiile sistemului. Bazat pe aceste rezultate mecanismul tratamentului colorant cu alga a fost atribuit proceselor de: -biosorbție (sorbția moleculelor de colorant pe suprafața celulelor de algă); -bioconversie (difuzia moleculelor de colorant în celulele de algă și conversia ulterioară internă); -biocoagulare (coagularea moleculelor de colorant prezent în faza apoasă pe biopolimerii eliberați ca intermediari metabolici, în decursul conversiei metabolice a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
la masă uscată). Decolorarea maximă a fost atinsă după trei zile în condițiile sistemului. Bazat pe aceste rezultate mecanismul tratamentului colorant cu alga a fost atribuit proceselor de: -biosorbție (sorbția moleculelor de colorant pe suprafața celulelor de algă); -bioconversie (difuzia moleculelor de colorant în celulele de algă și conversia ulterioară internă); -biocoagulare (coagularea moleculelor de colorant prezent în faza apoasă pe biopolimerii eliberați ca intermediari metabolici, în decursul conversiei metabolice a colorantului și stabilizare ulterioară) (Venkata Mohan și al., 2002). 4
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
sistemului. Bazat pe aceste rezultate mecanismul tratamentului colorant cu alga a fost atribuit proceselor de: -biosorbție (sorbția moleculelor de colorant pe suprafața celulelor de algă); -bioconversie (difuzia moleculelor de colorant în celulele de algă și conversia ulterioară internă); -biocoagulare (coagularea moleculelor de colorant prezent în faza apoasă pe biopolimerii eliberați ca intermediari metabolici, în decursul conversiei metabolice a colorantului și stabilizare ulterioară) (Venkata Mohan și al., 2002). 4.3.7. Mecanismele biosorbției pe baza interpretării datelor cinetice Majoritatea studiilor de biosorbție
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Procesul de difuzie în membrana lichidă: există un strat fin sub forma unei membrane de lichid pe suprafața granulei de nămol. Membrana de lichid a granulei de nămol se păstrează stabilă, chiar dacă granula de nămol se deplasează în soluție. Numai moleculele de poluant care au difuzat prin membrana lichidă ajung la suprafața externă a granulei de nămol și sunt adsorbite. Viteza de biosorbție se corelează cu viteza de difuzie prin membrană. Aceasta este direct proporțională cu grosimea membranei lichide și cu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fost conduse numai în intervalul de pH 3-10 (Figura 4.73) Rezultatele au indicat că atracția electrostatică între grupele carboxil ale C. glutamicum și ale cationilor de colorant este favorizată de condițiile de mediu alcalin (Won și al., 2009b). Comportamentul moleculelor de colorant și al biomasei fungice este influențat de pH-ul inițial al soluției în care are loc biosorbția (Fu și Viraraghavan, 2002a; Kaushik și Malik, 2008). Sarcina suprafeței fungice este determinată de pH-ul soluției și condiționează reținerea datorită
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fungică nativă și tratată termic, grupele amino ar putea fi situsurile de legare majore, dar și grupele de acid carboxilic și fosfat, cât și fracțiunea lipidică, pot furniza situsuri de legare suplimentare. După cum se observă din Figura 4.74, ambele molecule de colorant au grupări sulfonice și amino, deci pot ioniza ușor în soluție apoasă. În consecință, au loc interacțiuni electrostatice biomasă-colorant. Biosorbția scăzută a Direct Blue-1 comparativ cu Direct Red-128 poate fi atribuită masei moleculare a coloranților, cu efect de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
și Arica (2007) relatează o mărire a capacității de biosorbție a Trametes versicolor pentru Direct Blue-1 și Direct Red-128 când temperatura a crescut de la 5 la 35șC. Aceasta s-a datorat creșterii activității suprafeței și a energiei cinetice a fiecărei molecule de colorant. Biosorbția colorantului Bromophenol Blue pe biomasa de Rhizopus stolonifer crește cu creșterea temperaturii până la 35șC (de la 710 mg g-1 la 718 mg g-1) și apoi a rămas stabilă cu creșterea temperaturii (717 mg g-1 la 55șC) ( Zeroual și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
a disocierii grupelor -SO3− din colorant, iar biosorbția colorantului pe nămolul neviabil aerobic granular scade. Acest efect va reduce forța atracției electrostatice între R-NH3+ din biosorbent și colorant-SO3−. Când concentrația NaCl a fost mai mare de 1%, sărurile intensifică disociația moleculelor de Acid Yellow 17 și astfel este favorizată precipitarea sa pe nămolul granular aerobic neviabil, sugerând un mecanism de agregare, cu creșterea capacității de adsorbție în prezența sărurilor. 4.4.5. Efectul ionilor metalelor grele asupra biosorbției În apele reziduale
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]