3,283 matches
-
la baza unor tehnologii de tratament destructiv (dos Santos și al., 2007; Kaushik și Malik, 2009; Pearce și al., 2003; Rodríguez Couto, 2009). Precizăm că în acest capitol se tratează strict biosorbția (activă sau pasivă), fără abordarea biodegradării microbiologice a coloranților, care se bazează pe principii și mecanisme specifice. 4.2. Obținerea și modul de întrebuințare a biosorbenților microbiologici 4.2.1. Tipuri de biosorbenți microbiologici utilizați pentru reținerea coloranților În cazul biosorbției unor coloranți textili cu microorganisme trebuie luate în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
tratează strict biosorbția (activă sau pasivă), fără abordarea biodegradării microbiologice a coloranților, care se bazează pe principii și mecanisme specifice. 4.2. Obținerea și modul de întrebuințare a biosorbenților microbiologici 4.2.1. Tipuri de biosorbenți microbiologici utilizați pentru reținerea coloranților În cazul biosorbției unor coloranți textili cu microorganisme trebuie luate în considerare în primul 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în special particularitățile structurale ale peretelui celular sunt esențiale în selectarea celei mai eficiente perechi biosorbent-colorant. În continuare, vor fi date câteva aspecte generale referitoare la elementele structurale caracteristice celulelor microorganismelor, fiind deosebit de importante în elucidarea mecanismului de biosorbție al coloranților. Microorganismele formează un grup vast și eterogen de organisme diferite ca morfologie, activitate biologică și poziție sistematică, având însă o serie de caracteristici comune: dimensiunile microscopice, organizare în general unicelulară și o structură internă relativ simplă. În acest grup sunt
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
prezenței sau dispariției lor din celule, și o mai bună posibilitate de adaptare la condițiile variabile ale mediului. Numeroasele bacterii se clasifică în două mari clase și anume bacterii Gram pozitive și bacterii Gram negative. Complexitatea procesului de reținere a coloranților de către bacterii este reflectată prin afinitățile lor tinctoriale. Încă din 1884 metoda de colorație GRAM, introdusă în bacteriologie (pentru identificarea bacteriilor) s-a bazat pe adsorbția unor coloranți de către celulele bacteriene. Această tehnică de diferențiere a bacteriilor conține elementele de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
lor tinctoriale. Încă din 1884 metoda de colorație GRAM, introdusă în bacteriologie (pentru identificarea bacteriilor) s-a bazat pe adsorbția unor coloranți de către celulele bacteriene. Această tehnică de diferențiere a bacteriilor conține elementele de bază ale mecanismului de acțiune a coloranților bazici funcție de structura internă a celulei (Topală, 1968). Vijayaraghavan și Yun (2008a), pe baza informațiilor existente în literatură, au realizat o sinteză cu privire la caracteristicile peretelui celular al bacteriilor Gram pozitive și negative. Peretele celular bacterian este responsabil de integritatea structurală
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
de bule în decursul fotosintezei. 4.2.1.2. Tipuri de biosorbenți conform modului de obținere Biosorbenții microbiologici se pot obține pe căi diferite, în funcție de scopul urmărit, dar în final interesează realizarea unui material accesibil, cu eficiență ridicată în adsorbția coloranților din ape reziduale și preț de cost scăzut. Se disting următoarele tipuri de biosorbenți: - Culturi pure de microorganisme Se obțin în laborator conform tehnicilor curente microbiologice și constau în culturi de microorganisme (fungi, levuri, bacterii, microalge) care conțin celulele crescute
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
microalge) care conțin celulele crescute pe medii caracteristice, la un nivel optim de dezvoltare. Inoculul provine din tulpini de colecție, sau tulpini izolate (identificate) din diverse surse și este utilizat sub forma respectivă, sau după o prealabilă adaptare în prezența coloranților. - Biomasa microbiană Aceasta rezultă în cantitate mare, ca produs rezidual, din procesele de fermentație pentru sintetiza unor produși valoroși, cum ar fi antibiotice, enzime sau alte produse biologic active și de obținere a unor băuturi. S-a constatat că biomasa
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
ca produs rezidual, din procesele de fermentație pentru sintetiza unor produși valoroși, cum ar fi antibiotice, enzime sau alte produse biologic active și de obținere a unor băuturi. S-a constatat că biomasa are o capacitate mare de biosorbție a coloranților și poate fi utilizată în forma nativă sau pretratată. - Nămolul activ Din punct de vedere tehnologic, nămolurile se consideră ca o fază finală a epurării apelor, în care sunt înglobate produse ale activității metabolice, materii prime, produși intermediari și produse
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Din punct de vedere tehnologic, nămolurile se consideră ca o fază finală a epurării apelor, în care sunt înglobate produse ale activității metabolice, materii prime, produși intermediari și produse finite ale activității industriale. S-a remarcat ca biosorbent eficient al coloranților, adsorbția fiind mecanismul primar, care poate conduce ulterior la biodegradare. Se utilizează frecvent în formă modificată fizic sau chimic. - Substanțe polimerice extracelulare (EPS) Anumite microorganisme, în condiții speciale de mediu și de creștere, pot produce și elibera în mediu compuși
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
minori. Caracteristica lor este că pot fi ușor îndepărtate de celule prin tratament mecanic sau chimic (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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 respectarea unor anumite condiții experimentale legate de mediu, temperatură, concentrația colorantului, totuși s-a dovedit
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 mici
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
probe de cărbune, colectate dintr-o haldă. Criteriul avut în vedere a fost abilitatea tulpinii de a produce cea mai intens decolorată zonă pe o placă de agar, cu un mediu de cultură solid specific, la care a fost adăugat colorantul studiat (Acid Violet). Tulpina selectată a fost identificată pe baza caracteristicilor culturii, a morfologiei fungului și a conidioforilor. Pentru experimente fungul a fost menținut pe mediu caracteristic solid (Anjaneya și al., 2009). 4.2.2.3. Alge În experimentele realizate
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
crescătoare de colorant 25-75 mg L-1. Aceasta s-a realizat prin transferarea repetată a culturii într-un mediu proaspăt cu concentrații succesiv crescătoare de colorant, din care s-a luat prelevat inoculul. Pentru tratamentul unor efluenți simulați care conțin colorantul Reactive Yellow 22 cu concentrația de 25 mg L-1 s-au adăugat cantități variabile de biomasă din alga Spirogyra direct în soluție. pH-ul a fost ajustat aproape de neutralitate și vasele care conțin biomasa s-au menținut în lumină
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
zi) și apoi într-o atmosferă aerobică timp de 5 zile la temperatură de 27șC (Venkata Mohan și al., 2002). 4.2.2.4. Levuri Inocularea levurilor se realizează în mediul specific tulpinii, sau modificat, în care se introduce și colorantul (Sugimori și al., 1999). Se pot utiliza surse de carbon ieftine (de exemplu melasele), așa cum s-a procedat în cazul levurilor Candida tropicalis (Aksu și Dömnez, 2005; Dömnez, 2002), Saccharomyces cerevisiae (Aksu, 2003). Coloranții pot exercita un efect inhibitor asupra
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
9). Wu și al. (2006) au utilizat pentru biosorbția colorantului Acid Red GR un volum de nămol anoxic (cu densitatea inițială a granulelor de 39,2 kg m-3). Nămolul provenit din apele uzate a fost utilizat deshidratat, pentru îndepărtarea coloranților Vat Red 10 și Vat Orange 11 (Dhaouadi și M’Henni, 2009). Nu s-a aplicat nici o metodă de tratament chimic sau mecanic pentru a evita modificarea caracteristicilor sale fizico-chimice sau mecanice. Aspectul suprafeței nămolului activ deshidratat se poate observa
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
încărcări toxice (Wang și al., 2007). Viteza de stabilizare și densitatea granulelor aerobice este mult mai mare decât aceea a bioflocoanelor, granulele având o suprafață mare și o porozitate înaltă. Aceste granule aerobice pot fi utilizate în calitate de biosorbent pentru îndepărtarea coloranților. Prima informație disponibilă, în acest sens, în literatură se referă la biosorbția colorantului Malachite Green (MG) din soluții apoase (Sun și al., 2008). Granulele aerobice pot fi obținute într-un reactor SBR alimentat cu apă reziduală sintetică care operează în
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 din mediu, în urma cărora se formează asocieri ionice (McLean și al., 1992
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 mediu lichid corespunzător sub agitare, timp de 4-5 zile, celulele de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Experimentele și datele existente în literatură arată că procesul de uscare are un efect nesemnificativ asupra integrității fizice a nămolului aerobic granular uscat. 4.2.3.2. Autoclavarea Bacterii Hu (1996) a utilizat bacterii Gram-negative vii și autoclavate pentru îndepărtarea coloranților reactivi și a indicat că celulele autoclavate au o capacitate mai mare de reținere decât celulele vii, datorită creșterii ariei suprafeței produse de ruperea celulelor în decursul autoclavării. Bacillus subtilis (KCCM 11316) a fost incubat în 1000 mL mediu nutritiv
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
probei, însă proporțional cresc prețurile de 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
chitină se poate transforma în chitosan cu o soluție alcalină concentrată 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
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
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 biomasei în apă) are abilitatea de a decolora 99% colorantul Reactive Black 5 (RB5) la un pH acid (2 - 3). Eficiența biosorbției a
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]