بررسی سینتیک تجزیه زیستی نرمال هگزان توسط یک مجموعه قارچ جداشده از فیلتر زیستی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4413 ـ 15875

2 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه بیوتکنولوژی، صندوق پستی 143 ـ 14115

چکیده

بررسی سینتیک تجزیه زیستی یک آلاینده‌، نکته اصلی در مشخصه سازی عملکرد یک فیلتر زیستی است. در این پژوهش، از یک مجموعه قارچ جدا شده از بستر کمپوست فیلتر زیستی که پیش‌تر برای حذف بخار هگزان از هوا به کار گرفته شده بود، برای مطالعه سینتیک حذف هگزان استفاده شد. توانایی این مجموعه قارچی، با تأکید بر اثر دما و غلظت آلاینده، در یک سامانه ‌های ناپیوسته در فاز مایع مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت هگزان در بازه‌یmg/L 25-5  و دما °C45-25 بر اساس طرح مرکب مرکزی (CCD) بررسی شد. شرایط بهینه در دمای °C5 /36 و غلظت mg/L6/8 به دست آمد. مدل‌های سینتیکی گوناگون با داده‌های آزمایشگاهی در دو دمای 25 و °C40 برازش شدند و مدل‌های سینتیکی هالدین، وب و یانو به خوبی با نتیجه ‌ها تطابق داشتند (98/0<2R). هم‌چنین تمایل مجموعه قارچی برای تجزیه هگزان در دمای °C40 بیشتر از دمای °C25 بود. پارامترهای سینتیکی مدل هالدین در دمای °C 40 عبارتند از mg/gBiomass·h57 /3=νmax، mg/L57 /9=KS و mg/L 48/20=KI.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kennes Ch., Thalasso F., Review: Waste Gas Biotreatment Technology, J. Chem. Technol. Biotechnol., 72, p. 303 (1998).

[2] Ellis T., Anselm C., Effect of Batch Discharges on Extant Biodegradation Kinetics in Activated-Sludge Systems, Water Environ. Res., 71(3), p. 290 (1999).

[3] Arcangeli J., Arvin E., Modeling the Growth of a Methanotrophic Biofilm: Estimation of Parameters and Variability, Biodegradation, 10, p. 177 (1999).

[4] Arriaga S., Revah S., Improving Hexane Removal by Enhancing Fungal Development in a Microbial Consortium Biofilter, Biotechnol. Bioeng., 90, p. 107 (2005).

[5] Munoz R., Arriaga S., Hernandez S., Enhanced Hexane Biodegradation in a Two Phase Partitioning Bioreactor: Overcoming Pollutant Transport Limitations, Process Biochem., 41, p. 1614 (2006).

[6] Zamir S.M., Halladj R., Nasernejad B., Removal of Toluene Vapors Using a Fungal Biofilter under Intermittent Loading, Process Saf.  Environ. Protect., 89, p. 8 (2011).

[7] صدرایی، س. م.، "حذف ترکیبات آلی فرار از هوا به وسیله یک بیوفیلتر تلقیح شده با قارچ"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی ـ بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (1388).

[8] Jorio H., Brzezinski R., Heitz M., A Novel Procedure for the Measurement of the Kinetics of Styrene Biodegradation in a Biofilter, J. Chem. Technol. Biotechnol., 80, p. 796 (2005).

[9] Delhomenie M., Nikiema J., Bibeau L., Heitz M., A New Method to Determine Themicrobial Kinetic Parameters in Biological Air Filters, Chem. Eng. Sci., 63, p. 4126 (2008).

[10] Kim J., Oh K., Lee S., Kim S., Biodegradation of Phenol and Chlorophenols with Defined Mixed Culture in Shake-Flasks and a Packed Bed Reactor, Process Biochem., 37, p. 1367 (2002).

[11] Ottengraf S.P.P., Van den Oever A., Kinetics of Organic Compound Removal from Waste Gases with a Biological Ffilter, Biotechnol. Bioeng., 25, p. 3089 (1983).

[12] Jung I., Park Ch., Characteristics of Styrene Degradation by Rhodococcus Pyridinovorans Isolated from a Viofilter, Chemosphere, 61, p. 451 (2005).

[13] Singh R.K., Kumar Sh., Kuma, S., Kumar A., Biodegradation Kinetic Studies for the Removal of p-Cresol from Wastewater Using Gliomastix indicus MTCC 3869, Biochem. Eng. J., 40, p. 293 (2008).

[14] فردوسی، م.، "بررسی اثر دما و سیستم­های هوادهی پیوسته و ناپیوسته در حذف آلاینده­های آلی در فرایند بیوفیلتراسیون"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی ـ بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (1389).

[15] Moe W., Qi B., Performance of a Fungal Biofilter Treating Gas-Phase Solvent Mixtures During Intermittent Loading, Water Res., 38, p. 2259 (2004).

[16] Maestre J., Gamisans X., Gabriel D., Lafuente J., Fungal Biofilters for Toluene Biofiltration: Evaluation of the Performance with Four Packing Materials under Different Operating Conditions, Chemosphere, 67, p. 684 (2007).

[17] رستم‌زا، م.، حامدی، ج.، نوحی، ا.، شیرابه ذرت، یک منبع نیتروژنی مناسب برای محیط پیش کشت  Saccharopolyspora erythraea و تولید اریترومایسین، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)28، ص. 97 (1388).

[18] حامدی، ج.، مقیمی، ح.، صراف زاده، م.ح.، کفاشی، ب.، سنجش میزان رشد Streptomyces clavuligerus در محیط تولید کلاولانیک اسید با استفاده از معیار ثابت غلظت، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)27، ص. 69 (1387).

[19] Fernandez A., Haaren B.V., Revah S., Phase Partition of Gaseous Hexane and Surface Hydrophobicity of Fusarium Solani When Grown in Liquid and Solid Media with Hexanol and Hexane, Biotechnol. Lett., 28, p.2011 (2006).

[20] Fazaelipoor M.H., Shojaosadati S.A., Farahani E.V., Two Liquid Pphase Biofiltration for Removal of n-Hexane from Polluted air, Environ. Eng. Sci., 23, p. 954 (2006).

[21] Ashoworth R.A., Howe G.B., MullinsM.E., RogersT.N., Air-Water Partitioning Coefficients of Organics in Dilute Aqueous Solutions, J. Hazard. Mater., 18, p. 25 (1988).

[22] Lee E., Cho K., Characterization of Cyclohexane and Hexane Degradation by Rhodococcus sp. EC1, Chemosphere, 71, p. 1738 (2008).

[23]APHA, “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”, 19th ed., American Public Health Association, Washington, DC, USA. (1995).

[24] Shuler M.L., Kargi F., "Bioprocess Engineering", Prentice-Hall Inc., New Jersey, (1992).

[25] Oh Y.S., Shareefdeen Z., Baltzis B.C., Bartha R., Interaction Between Benzene, Toluene, and p-Xylene During Their Degradation, Biotechnol. Bioeng., 44, p. 533 (1994).

[26] Kumar A., Kumar Sh., Kumar S., Biodegradation Kinetics of Phenol and Catechol Using Pseudomonas Putida MTCC 1194, Biochem. Eng. J., 22, p. 151 (2005).