مطالعه‌های تعادل و سینتیک جذب زیستی کروم شش ظرفیتی از محلول‌های آبی با استفاده از دانه‌های پلیمر زانتان B82

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده بهداشت، گروه مهندسی بهداشت حرفه ای

2 تهران، دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده بهداشت، گروه مهندسی بهداشت حرفه‌ای

3 تهران، دانشگاه الزهرا، گروه میکروبیولوژی صنعتی

4 تهران، دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده بهداشت، گروه اپیدمیولوژی و آمار زیستی

5 مازندران، دانشگاه علوم پزشکی بابل، دانشکده پزشکی، گروه پزشکی اجتماعی

چکیده

کروم شش ظرفیتی )6+(Cr عاملی سرطان‌ زا در انسان می ‌باشد که مواجهه شغلی با آن، انواع گوناگونی از عوارض مانند زخم و سوراخ شدن بینی، درماتیت تماسی، تحریک دستگاه تنفس و آسم شغلی را در پی دارد. در این مطالعه ایزوترم و سینتیک جذب زیستی 6+Cr به وسیله پلیمر زانتان B82 در فاز منقطع در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شد. آزمایش‌های سینتیک جذب زیستی در سه غلظت اولیه 6+Cr و نسبت ثابت ماده جذب شدنی به جاذب حاوی یک فلز صورت گرفت. برای مد ل‌سازی سینتیک جذب زیستی 6+Cr به‌وسیله پلیمر زانتانB82 از معادله ‌های سرعت درجه اول کاذب (Langergren) ، درجه دوم کاذب، Saturationو درجه دوم استفاده شد. همچنین آزمایش‌های ایزوترم جذب زیستی 6+Cr به‌وسیله پلیمر زانتان B82 در سسیتم حاوی یک فلز صورت گرفت. برای مدل ‌سازی ایزوترم جذب زیستی 6+Cr به‌ وسیله پلیمر زانتان B82 از معادله‌های ایزوترم BET ، لانگمویر، فروندلیچ، فروندلیچ ـ لانگمویر  استفاده شد. نتیجه ‌های آزمایش‌های سینتیک نشان داد که جذب زیستی 6+Cr به وسیله پلیمر زانتان B82 از سرعت بالایی برخوردار است، به ‌طوری که میزان جذب فلز در طی 30 دقیقه اول به 90-80 % ظرفیت تعادلی می ‌رسد و بیشترین زمان رسیدن به تعادل 120 دقیقه بود. نتیجه‌ ها نشان داد معادله‌ های سرعت درجه دوم کاذب و Saturationتطابق خوبی با داده ‌های آزمایشگاهی داشته و ضریب همبستگی آنها با داده ‌های آزمایشگاهی بسیار بالا بود (99/0=2R) و ایزوترم جذب زیستی 6+Cr به وسیلهپلیمر زانتان B82  از مدل  BETپیروی می‌ نماید. (95/0 = 2R2). ضریب همبستگی داده ‌های آزمایشگاهی با مدل ایزوترم لانگمویر مشابه معادله ‌های ایزوترم BET بود (94/0 = 2R). بر طبق معادله لانگمویر بیشترین ظرفیت جذب زیستی (qm) 6+Cr برابر  77/1 میلی مول به ازای هر گرم جاذب به ‌دست آمد. بنابراین پلیمر زانتان B82 استفاده شده در این مطالعه به‌ عنوان یک جاذب به نسبت خوب طبقهبندی می ‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Saroj S. Baral, Surendra N. Das, Pradip Rath, Hexavalent Chromium Removal from Aqueous Solution by Adsorption on Treated Sawdust, Biochemical Engineering Journal, 31, p. 216 (2006).
[2] Loukidou M.X., Karapantsion T.D., Zouboulis A.I., Matis K.A., Diffusion Kinetic Study of Cadmium (II) Biosorption by Aeromonas Caviae, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 79(7), p. 711 (2004).
[3] Loukidou M.X., Zouboulis A.I., Karapantsios T.D., Matis K.A., Equilibrilium and Kinetic Modeling of Chromium (VI) Biosorption by Aeromonas Caviae, Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 242, p. 93 (2004).
[4] Tirgar A., Golbabaei F., Nourijelyani K., Akbar Kanzadeh F., Shahtaheri S.J., Ganjali M.R., Hamedi J., Evaluation of Parameters Influencing Hexavalent Chromium Mist Sampling: A Full Factorial Design,  Iran J. Chem. Chem. Eng., 26(4), P. 115 (2007).
[5] Igwe J.C., Abia A.A., A Bioseparation Process for Removing Heavy Metals from Waste Water Using Biosorbentys, African Journal of Biotechnology, 5(12), p. 1167 (2006).
[6] Parinejad M., Yaftian M.R., A Study on the Removal of Chromium (VI) Oxanions from Acid Solutions by Using Oxonium Ion-Crown Ether Complexes as Mobile Carrier Agents, Iran. J. Chem Chem. Eng., 26(4), P. 19 (2007).
[7] Nakano Y., Takeshita K., Tsutsumi T., Adsorption Mechanism of Hexavalent Chromium by Redox within Condensed-Tannin Gel, Water Research, 35(2), p. 496 (2001).
[8] Niu H., Volesky B., Characteristics of Anionic Metal Species Biosorption with Waste Crab Shells, Hydrometallurgy, 71(1-2), p. 209 (2003).
[9] Kaustubha Mohanty, Mousam Jha, Meikap B.C., Biswas M.N., Biosorption of Cr(VI) from Aqueous Solutions by Eichhornia Crassipes, Chemical Engineering Journal, 117, p. 71 (2006).
[10] Eccles E., Removal of Heavy Metals from Effluent Steams-Why Select a Biological Process?, International Biodeterioration and Biodegradation, 35, p. 5 (1995).
[11] Eccles H., Treatment of Metal-Contaminated Wastes: Why Select a Biological Process?, Tibtech., 17(12), p. 462 (1999).
[12] Volesky B., Biosorption for The Next Century, A Part of The Invited Lecture to be Presented at the International Biohydrometallurgy Symposium, El Escorial, Spain. June (1999).
[13] Schiewer S.V. B., Biosorption Processes for Heavy Metal Removal, In: Derek R. Lovely, "Environmental Microbe-Metal Interactions", ASM Press, Washington, USA, pp. 329-62 (2000).
[14] تیرگر، آرام؛ تعیین اثربخشی جاذب­های زیستی پلی­ساکاریدی جهت حذف کروم شش ظرفیتی از هوا، پایان­نامه دوره دکتری، دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، دانشگاه تهران (1385).
[15] سعیدی، رضا؛ تعیین جلبک قهوه­ای سارگاسوم خشک شده در حذف سرب (III) و کادمیوم (II) از محیط آبی، پایان­نامه کارشناسی ارشد بهداشت محیط، دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی تهران(1384).
[16] Katzbauer B., Properties and Applications of Xanthan Gum, Polymer Degradation and Stability, 59, p. 81 (1998).
[17] Garcia-Ochoa F., Santos V.E., Casas J.A., Gomez E., Xanthan Gum: Production, Recovery, and Properties, Biotechnol Adv., 18(7), 549 (2000).
[18] Mcnelly W.H., Kang K.S., Whistler R.L., "Xanthan and Some other Biosynthetic Gums in Industrial Gums", Acadamic Press, New York, pp. 473-99 (1973).
[19] Quinn F.X. "Xanthan Gum in “Polymeric Materials Encyclopedia”", Joseph CS, CRC Press, Boca Raton, Florida, 11 (1996).
[20] Sibel Tunali, Tamer Akar, A. Safa Ozcan, Ismail Kiran, Adnan Ozcan. Equilibrium and Kinetics of Biosorption of Lead(II) from Aqueous Solutions by Cephalosporium Aphidicola., Separation and Purification Technology, 47, p. 105 (2006).
[21] T.V.N, Padmesh, G., Sekaran, M., Velen M., Application of Two- and Three-Parameter Ispterm Models: Biosorption Of Acid Red 88 onto Azolla microphylla., Bioremediation Journal, 10(1-2), p. 37 (2006).
[22] Nabizadeh R., Naddafi K., Saeedi R., Mahvi A.H., Vaezi F., Yaghmaeian K., et al., Kinetic and Equilibrium Studies of Lead and Cadmium Biosorption from Aqueous Solutions by Sargassum spp. Biomass., Iran J Environ Health Sci Eng., 2(3), p. 159 (2005).
[23] Azizian S., A Novel and Simple Method for Finding the Heterogeneity of Adsorbents on the Basis of Adsorption Kinetic Data, Journal of Colloid and Interface Science, 302(1), p. 76 (2006).
[24] Tirgar A., Golbabaei F., Hamedi J., Nourijelyani K., Shahtaheri S.J., Moosavi S.R., Removal of Airborne Hexavalent Chromium Mist Using Chitosan Gel Beads as a New Control Approach, Int J Environ Sci. Tech., 3(3), p. 305 (2006).
[25] Namasivayam C, Sureshkumar M.V., Removal of Chromium(VI) from Water and Wastewater Using Surfactant Modified Coconut Coir Pith as a Biosorbent, Bioresour Technol, 99(7), p. 2218 (2008).
[26] Ho Y.S., McKay G., Pseudo-Second Order Model for Sorption Processes. Process Biochemistry, 34(5), p. 451 (1999).
[27] Louhab Krim, Sahmoune Nacer, Goma Bilango., Kinetics of Chromium Sorption on Biomass Fungi from Aqueous Solution, American Journal of Environmental Sciences, 2(1), p. 31 (2006).
[28] Langmuir I., The Adsorption of Gases on Plane Surfaces of Glass, Mica and Platinum, J. Am. Chem. Soc., 40, p. 1361 (1918).
[29] Freundlich H., Ueber die Adsorption in Loesunen, Z Phys. Chem., 57, p. 385 (1907).
[30] Cossich E.S., Tavares C.R.G., Ravagnani T.M.K., Biosorption of Chromium (III) by Sargassum Spp. Biomass, Electron J Biotechnol, 5(2), p. 133 (2002).
[31] Sankararamakrishnan N., Dixit A., Iyengar L., Sanghi R., Removal of Hexavalent Chromium Using a Novel Cross Linked Xanthated Chitosan, Bioresour. Technol., 97(18), p. 2377 (2006).
[32] Zhang L., Zhao L., Yu Y., Chen C., Removel of Lead from Aqueous Solution  by Non-Living Rhizopus Nigricans, Water Res., 32, p. 1437 (1998).
[33] Yi-Ya Ling., "Evaluate the Bactrial piolysaccaride of Xanthan Gum for the Application of Biosorption Processes", ChungYuanChristianUniversity; (2004).
[34] Chien-Yu Sen., "Biosorption of Heavy Metals in the Aqueous Soution by the Immobilized Xanthan Gum", ChungYuanChristianUniversity, (2005).