بهینه‌سازی جذب‌زیستی تلوریم توسط باکتری سودوموناس پوتیدا به روش سطح پاسخ (RSM)

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده‌ مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 پژوهشکده‌ چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه­، توانایی باکتری سودوموناس پوتیدا در جداسازی تلوریم به روش جذب­ زیستی از محلول‌های آبی مورد بررسی قرار گرفت. از روش یک عامل در یک زمان برای بررسی تأثیر pH و از روش سطح پاسخ (RSM) با طرح مرکب مرکزی (CCD) برای ارزیابی و بهینه ­سازی تأثیر پارامترهای عملیاتی زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه­ ی تلوریم بر فرایند جذب زیستی استفاده شد. نتیجه‌ها نشان داد که مدل درجه­ دوم پیشنهادی با ضریب همبستگی ­937/0=2R ضمن پیش ­بینی مناسب رفتار فرایند، مقادیر غلظت اولیه تلوریم mg/L 109، مقدار جاذب g/L 17/1 و زمان تماس 94 دقیقه را به عنوان نقاط بهینه در 5/8pH تعیین نمود. بیش‌ترین ظرفیت جذب جاذب در شرایط بهینه­ ذکر شده  mg/g­1/10 به دست آمد. داده­ های تجربی با هم ­دما­های لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین- رادشکویچ بررسی شد. افزون بر این، سینتیک جذب زیستی مورد ارزیابی قرار گرفت. مطالعه‌های هم­ دماها نشان داد که هم ­دمای فروندلیچ با ضریب همبستگی  ­991/0=2R بیش­ترین تطابق را با داده ­های تجربی دارد که بیانگر  چندلایه بودن فرایند جذب و ناهمگن بودن سطح جاذب است. بیشینه­ ظرفیت جذب باکتری سودوموناس پوتیدا با مدل دوبینین-رادوشکویچ ­ mg/g­ 63/19 به دست آمد. مطالعه‌های سینتیکی نشان داد که جذب تلوریم بسیار تند بوده و ظرفیت جذب در 15 دقیقه به بیش‌ترین مقدار خود می ­رسد. سرانجام، این پژوهش کارایی روش سطح پاسخ ­در مدل­ سازی و بهینه­ سازی فرایند جذب زیستی تلوریم توسط باکتری سودوموناس پوتیدا را تأیید کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Belzile N., Wei Chen Y., Tellurium in the Environment: A Critical Review Focused on Natural Waters, Soils, Sediments and Airborne Particles, Applied Geochemistry, 63: 83-92 (2015).
[2] Bonificio W.D., Clarke D.R., Bacterial Recovery and Recycling of Tellurium from Tellurium‐Containing Compounds by Pseudoalteromonas sp. EPR 3, Journal of Applied Microbiology, 117: 1293-1304 (2014).
[3] George M., "USGS, 2011 Minerals Yearbook–Selenium and Tellurium", (2012).
[4] Mokmeli M., Dreisinger D., Wassink B., Thermodynamics and Kinetics Study of Tellurium Removal with Cuprous Ion, Hydrometallurgy, 147-148: 20-29 (2014).
[5] Zhang L., Zhang M., Guo X., Liu X., Kang P., Chen x., Sorption Characteristics and Separation of Tellurium Ions from Aqueous Solutions using Nano-TiO2, Talanta, 83: 344-350 (2010).
[6] Yang L., Zhang L., Zhang M., Xu T., Li N., Li x., Song X., Study on the Separation of Tellurium from Cadmium in Aqueous Media using Nano-Particles Micro-Column, Separation Science and Technology, 48: 413-420 (2013).
[7] Huang W., Liu Z.M., Biosorption of Cd(II)/Pb(II) from Aqueous Solution by Biosurfactant-Producing Bacteria: Isotherm Kinetic Characteristic and Mechanism Studies, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 105: 113-119 (2013).
[8] Vijayaraghavan K., Sang Yun Y., Bacterial Biosorbents and Biosorption, Biotechnology Advances, 26: 266-291 (2008).
[9] Xu X., Li H., Wang Q., Li D., Han X., Yu H., A Facile Approach for Surface Alteration of Pseudomonas Putida I3 by Supplying K2SO4 into Growth Medium: Enhanced Removal of Pb(II) from Aqueous Solution, Bioresource Technology, 232: 79-86 (2017).
[10] Arunarani A., Chandran P., Ranganathan B.V., Vasanthi N.S., Sudheer Khan S., Bioremoval of Basic Violet 3 and Acid Blue 93 by Pseudomonas Putida and its Adsorption Isotherms and Kinetics, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 102: 379-384 (2013).
[11] Deepa K., Chandran P., Sudheer Khan S., Bioremoval of Direct Red from Aqueous Solution by Pseudomonas Putida and its Adsorption Isotherms and Kinetics, Ecological Engineering, 58: 207-213 (2013).
[12] El-Naas M.H., Al-Muhtaseb Sh.A., Makhlouf S., Biodegradation of Phenol by Pseudomonas Putida Immobilized in Polyvinyl Alcohol (PVA) Gel, Journal of Hazardous Materials, 164: 720-725 (2009).
[13] Sohbatzadeh H., Keshtkar A.R., Safdari J., Fatemi F., U(VI) Biosorption by Bi-Functionalized Pseudomonas Putida @ Chitosan Bead: Modeling and Optimization using RSM, International Journal of Biological Macromolecules, 89: 647-658 (2016).
[14] Hou X., Amais R.S., Jones B.T., Donati G.L., Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry, Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation, 9468-9485 (2000).
[15] محمدی­ها م.‌‌، امانی ح.‌‌، کریمی­نژاد ح.‌‌، بررسی جذب زیستی فلزهای سنگین روی و کبالت توسط قارچ غیرزنده PTCC 5270 Phanerochaet Crysosperium ، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران‌‌، (3)38: 301 تا 308 (1398).
[16] Goleij M., Fakhraee H., Response Surface Methodology Optimization of Cobalt (II) and Lead (II) Removal from Aqueous Solution using MWCNT-Fe3O4 Nanocomposite, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 36: 129-141 (2017).
[17] پارسازاده ن.‌‌، یوسفی ف.‌‌، قائدی م.‌‌، کریمی ر.‌‌، بروسان ف.‌‌، بهینه­ سازی فرایند جذب سطحی رنگ دی‌سولفین بلو توسط نانوذره‌های ZnO-Cr نشانده شده بر روی کربن فعال با استفاده از روش پاسخ سطح و مدل­ سازی با کمک شبکه عصبی مصنوعی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران‌‌، (4)37: 37 تا 54 (1397).
[18] Ghasemi Z., Seif A., Ahmadi T.S., Zargar B., Rashidi F., Rouzbahani G.M., Thermodynamic and Kinetic Studies for the Adsorption of Hg(II) by Nano-TiO2 from Aqueous Solution, Advanced Powder Technology, 23: 148-156 (2012).
[19] Van Thuan T., Phuong Quynh B.T., Duy Nguyen T., Thi Thanh Ho V., Bach L.G., Response Surface Methodology Approach for Optimization of Cu2+, Ni2+and Pb2+ Adsorption using KOH-Activated Carbon from Banana Peel, Surfaces and Interfaces, 6: 209-217 (2017).
[20] MohamedAli R ., Hamad H.A., Hussein M.M., Malash G.F., Potential of using Green Adsorbent of Heavy Metal Removal from Aqueous Solutions: Adsorption Kinetics, Isotherm, Thermodynamic, Mechanism and Economic Analysis, Ecological Engineering, 91: 317-332 (2016).
[21] Maji S.K., Pal A., Pal T., Adak A., Adsorption Thermodynamics of Arsenic on Laterite Soil, Journal of Surface Science and Technology, 23: 161-176 (2007).
[22] Kütahyalı C., Sert S., Cetinkaya B., Yalcintas E., Bahadir Acar M., Biosorption of Ce(III) onto Modified Pinus Brutia Leaf Powder using Central Composite Design, Wood Science and Technology, 46: 721-736 (2012).
[23] Wang N., Xu X., li H., Wang Q., Yuan L., Yu H., High Performance and Prospective Application of Xanthate-Modified Thiourea Chitosan Sponge-Combined Pseudomonas Putida and Talaromyces Amestolkiae Biomass for Pb(II) Removal from Wastewater, Bioresource Technology, 233: 58-66 (2017).
[24] Kamal M.A., Bibi S., Bokhari S.W., Siddique A.H., Yasin T., Synthesis and Adsorptive Characteristics of Novel Chitosan/Graphene Oxide Nanocomposite for Dye Uptake, Reactive and Functional Polymers, 110: 21-29 (2017).
[25] Abdel-Ghani N.T., El-Chaghaby G.A., Biosorption for Metal Ions Removal from Aqueous Solutions: A Review of Recent Studies, Int. J. Latest Res. Sci. Technol., 3: 24-42 (2014).
[26] Singh K.P., Singh A.K., Gupta S., Sinha S., Optimization of Cr(VI) Reduction by Zero-Valent Bimetallic Nanoparticles using the Response Surface Modeling Approach, Desalination, 270: 275-284 (2011)
[27] Mirzabe G.H., Keshtkar A.R., Application of Response Surface Methodology for Thorium Adsorption on PVA/Fe3O4/SiO2/APTES Nanohybrid Adsorbent, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 26: 277-285 (2015).
[28] Baş D., Boyacı I.H., Modeling and Optimization I: Usability of Response Surface Methodology, Journal of food engineering, 78: 836-845 (2007).
[29] Chen X.C., Wang Y.P., Lin Q., Shi J.Y., Wu W.X., Chen Y.X., Biosorption of Copper(II) and Zinc(II) from Aqueous Solution by Pseudomonas Putida CZ1, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 46: 101-107 (2005).
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 103
اردیبهشت 1401
صفحه 247-258

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار