5,182 matches
-
reduse. Studiile arată că adsorbția coloranților pe cărbunele activ astfel obținut necesită timp relativ scurt și conduce la o îndepărtare cantitativă. Rezultatele experimentale indică eficiența ridicată a acestui adsorbent în îndepărtarea coloranților din apele reziduale contaminate, reprezentând totodată o alternativă viabilă din punct de vedere economic, deoarece reziduurile agricole solide sunt în general ieftine, abundente și disponibile la nivel local. 3.1.1. Obținerea și caracterizarea cărbunelui activ din materiale reziduale și naturale 3.1.1.1. Obținerea cărbunelui activ prin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Se impune de a sublinia diferența dintre termenii de “biosorbție” și “bioacumulare” care ține cont de starea biomasei de natură microbiologică (Kaushik și Malik, 2009; Vijayaraghavan și Yun, 2008a). Biosorbția se bazează pe utilizarea biomasei neviabile cât și a celei viabile și are la bază un mecanism de reținere pasivă a substanțelor toxice de către biosorbenții microbiologici neviabili/inactivi sau derivați ai acestora. Biosorbția se datorează unui număr de procese independente de metabolism, care în esență au loc în peretele celular, adsorbție
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
peretele celular, adsorbție fizică și chimică (schimb ionic, complexare, chelatizare și microprecipitare), în care mecanismele responsabile pentru reținerea unui poluant vor fi diferite pentru un anumit tip de biomasă. În mod curent cercetătorii folosesc termenul de biosorbție și pentru celulele viabile, dacă se consideră că reținerea poluantului are loc numai la suprafața celulelor. De exemplu, în cazul coloranților textili care au masă moleculară mare, adsorbția externă este preponderentă. În anumite condiții de mediu stresante celulele unor microorganisme pot produce polimeri extracelulari
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
celulelor formând o barieră protectoare împotriva unor substanțe toxice (EPS legați), iar o parte sunt eliberați în mediu (EPS solubili) avâd un anumit rol în menținerea viabilității speciei respective (Massé, 2004). În procesele de biosorbție se utilizează astfel de celule viabile capabile de a sintetiza și elibera acest tip special de biosorbent. Biosorbția unor coloranți din ape reziduale se produce prin intermediul EPS legați pe suprafața agregatelor celulare, sau prin asocieri ionice între EPS solubili cu masă moleculară mare încărcați negativ și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
însă, se produce o degradare a colorantului. Biodegradarea este un proces dependent de energie prin care are loc scindarea unor poluanți în produși secundari sau chiar mineralizarea lor, datorită enzimelor intra sau extracelulare (Kaushik și Malik, 2009). Pentru unele microorganisme viabile acest mod de acțiune reprezintă o formă de rezistență și de finalitate a răspunsului lor la efectul substanțelor toxice care apar în mediul de viață. Reținerea coloranților de către microorganisme, are drept rezultat concentrarea lor și poate implica o combinație a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
combinație a mecanismului de transport activ sau pasiv, începând cu difuzia componentului adsorbit la suprafața celulei microbiene. Legarea la situsurile suprafeței celulare pentru care manifestă afinitate chimică nu este dependentă de metabolism, producându-se pentru ambele tipuri de celule microbiene viabile și inactivate, fapt semnalat de mult timp (Mishra și Tripathy, 1993; Slokar și Le Marechal, 1997). Adsorbția coloranților de către masa microbiană, ca de exemplu, drojdii, fungi, bacterii, microalge prin biosorbție reprezintă o alternativă pentru îndepărtarea acestui tip de poluanți și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
un proces complex, dependent de sistemul biosorbent-colorant, fiind influențat de o serie de factori care vor fi discutați detaliat pe parcursul acestui capitol. Trebuie să menționăm în primul rând particularitățile structurale ale microorganismelor, modul lor de utilizare sub formă de celule viabile, neviabile, modificate chimic, magnetic și imobilizate, în procese statice sau dinamice (pe coloană). În același timp, trebuie să se ia în considerare proprietățile și comportamentul în mediu al coloranților implicați, în funcție de clasa din care fac parte (Capitolul 1) și tipul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
orientare generală, dar se modifică în cazul testărilor produșilor comerciali care conțin alături de coloranții puri și alți componenți în proporții diferite. De aceea, natura chimică a colorantului (specie, mărime, sarcină ionică) și sursa de proveniență determină mecanismul adsorbției. Pentru celulele viabile toxicitatea colorantului și concentrația lui influențează mult procesul. Legarea de biomasa inactivată poate depinde în afară de tipul de colorant, de tipul de biomasă, de modul de obținere și proprietățile de suprafață specifice biosorbentului și condițiile de mediu (pH, temperatură, tărie ionică
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
specifice biosorbentului și condițiile de mediu (pH, temperatură, tărie ionică, prezența ionilor metalici, a liganzilor anorganici sau organici în soluție). Ținând cont de acest ultim aspect, biosorbția microbiologică poate avea loc: - direct prin asocierea colorantului cu celulele microorganismelor (neviabile sau viabile); - indirect prin intermediul substanțelor polimerice extracelulare produse de unele microorganisme. Principala atractivitate a biosorbției microbiologice este prețul de cost redus al biosorbenților și performanțele ridicate de îndepărtare a coloranților. O serie de produse naturale abundente (de exemplu, microalgele provenite din lacuri
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
variante este că se pretează la dezvoltarea unor procese tehnologice care în final permit de a separa ușor biosorbenții saturați cu coloranții contaminanți din volume mari de apă poluată (Safarik și al., 2002). Bioasocierea între colorant și celulele unor microganisme viabile este doar o primă etapă în procesul de depoluare. Finalitatea, în funcție de natura microorganismului, poate fi reducerea biologică a unor coloranți azo, sau biodegradarea lor, care stau la baza unor tehnologii de tratament destructiv (dos Santos și al., 2007; Kaushik și
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
rând particularitățile acestei categorii de sorbenți. Clasificarea biosorbenților microbiologici poate fi realizată ținând cont de mai multe criterii: natura microorganismului conform clasificărilor din microbiologie (fungi, alge, bacterii, levuri); modul de obținere (cultură pură, biomasă reziduală industrială, nămol activ); starea microorganismului (viabilă sau neviabilă); forma sub care este utilizat (nativ, modificat: fizic, chimic, genetic, magnetic, imobilizat); modul de operare (static sau dinamic). 4.2.1.1. Tipuri de biosorbenți conform naturii microorganismelor și a particularităților lor structurale Biosorbția cu microorganisme este un
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Massé, 2004; Yee și Fein, 2001). Acești produși de metabolism sunt biosorbenți eficienți datorită capacității de a se asocia cu diverși ioni metalici și coloranți. Studiile cu privire la coloranți sunt în număr redus. Formarea EPS este legată de existența celulelor microbiene viabile, iar biosorbția poate fi privită, în acest caz, ca un proces indirect datorită unor produși de metabolism formați. 4.2.1.3. Tipuri de biosorbenți conform stării microorganismului În procesul de biosorbție, biosorbenții microbiologici pot fi produși și utilizați sub
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fi privită, în acest caz, ca un proces indirect datorită unor produși de metabolism formați. 4.2.1.3. Tipuri de biosorbenți conform stării 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
3. Tipuri de biosorbenți conform stării 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
-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 eficiente a coloranților și fără producere de produși secundari toxici (dacă se exclude biodegradarea). Cele mai multe
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
unor presiuni mari în coloane (Vijayaraghavan și Yun, 2008a). În cazul utilizării fungilor, o altă problemă care apare este legată de fragmentarea biomasei hifale și sedimentarea masei celulelor, care restricționează curgerea în instalațiile cu operare continuă. Pot fi imobilizate microorganisme viabile, conform unor tehnici speciale, invazive, sau neviabile pe cale fizică sau chimică, conform unor procedee adaptate utilizate pentru enzime. Suporturile pot fi: anorganice, macromoleculare de sinteză și macromoleculare naturale. Se pot menționa următoarele avantaje ale preparatelor microbiene imobilizate: - pot fi utilizate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
face simplu prin filtrare, centrifugare, sedimentare și în unele cazuri magnetic; - se pot trata în condiții economice soluții diluate, ape reziduale; - se poate lucra la un pH controlat, uneori deplasat față de pH-ul optim necesar dezvoltării microorganismului, datorită protecției celulelor viabile exercitată de matricea utilizată pentru 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
biosorbentului, viteza de biosorbție și posibilitatea regenerării biomasei, eventual recuperarea colorantului. Față de procedeul cunoscut, prin care se pune în contact biosorbentul cu colorantul în anumite condiții experimentale, au fost elaborate două variante statice (Binupriya și al., 2007b, 2008). Pentru microorganismele viabile s-a adoptat un mod de funcționare aerat (reactor care asigură barbotarea cu aer). Contactorul biologic rotativ (RBC) poate fi utilizat pentru microorganismele viabile și neviabile (Figura 4.6). Soluția de colorant este introdusă într-o cuvă (capacitate 1 L
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
anumite condiții experimentale, au fost elaborate două variante statice (Binupriya și al., 2007b, 2008). Pentru microorganismele viabile s-a adoptat un mod de funcționare aerat (reactor care asigură barbotarea cu aer). Contactorul biologic rotativ (RBC) poate fi utilizat pentru microorganismele viabile și neviabile (Figura 4.6). Soluția de colorant este introdusă într-o cuvă (capacitate 1 L). Discurile rotative sunt plăci circulare perforate (cu diametrul de 12 cm) pe care este imobilizat fungul viabil sau inactivat. Discurile sunt fixate pe un
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
rotativ (RBC) poate fi utilizat pentru microorganismele viabile și neviabile (Figura 4.6). Soluția de colorant este introdusă într-o cuvă (capacitate 1 L). Discurile rotative sunt plăci circulare perforate (cu diametrul de 12 cm) pe care este imobilizat fungul viabil sau inactivat. Discurile sunt fixate pe un ax la distanța de 1 cm și sunt imersate pe jumătate în soluția de colorant. Se asigură o viteză lentă de rotire (10 rpm) pentru a favoriza reținerea colorantului pe biomasa fungică. Pentru
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
10 rpm) pentru a favoriza reținerea colorantului pe biomasa fungică. Pentru aplicarea în practică studiile desfășurate în condiții statice sunt extinse în regim dinamic. Se preferă utilizarea biosorbenților în coloane, datorită avantajelor operaționale. Stratul de biosorbent constă în microorganisme imobilizate viabile sau neviabile. Când se utilizează preparate microbiene imobilizate în procedeul continuu, scade timpul de contact între microorganism și soluția cu care vine în contact (față de cel discontinuu) și se reduce gradul de inhibare al activității microbiene (pentru culturi viabile). 4
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
imobilizate viabile sau neviabile. Când se utilizează preparate microbiene imobilizate în procedeul continuu, scade timpul de contact între microorganism și soluția cu care vine în contact (față de cel discontinuu) și se reduce gradul de inhibare al activității microbiene (pentru culturi viabile). 4.2.2. Obținerea biosorbenților microbiologici viabili și caracterizarea lor În cele ce urmează vor 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
preparate microbiene imobilizate în procedeul continuu, scade timpul de contact între microorganism și soluția cu care vine în contact (față de cel discontinuu) și se reduce gradul de inhibare al activității microbiene (pentru culturi viabile). 4.2.2. Obținerea biosorbenților microbiologici viabili și caracterizarea lor În cele ce urmează vor 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2. Obținerea biosorbenților microbiologici viabili și caracterizarea lor În cele ce urmează vor 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 capacitatea de sorbție a biosorbentului în forma respectivă, în raport cu un anumit
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]