حذف دوتایی فلزهای سنگین کادمیم و نیکل به‌وسیله باکتری جداسازی شده از پساب کارخانه صنایع فولاد و بررسی پارامترهای موثر در حذف آن‌ها و مطالعه روش سطح پاسخ RSM

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه میکروبیولوژی ،دانشکده علوم پایه ،دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

2 گروه فیزیک دریا ،دانشکده علوم دریای ،دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

3 گروه انرژی و محیط زیست، اکول مین نانت، نانت، فرانسه

چکیده

در دو دهه اخیر، آلودگی محیط زیست بوسیله فلزات سنگین افزایش یافته و تجمع این آلودگی‌ها در اکوسیستم های آبی خطرات زیادی را برای سلامت انسان‌ها، حیوانات، گیاهان و همچنین محیط‌زیست به همراه داشته‌است. از کادمیم و نیکل به عنوان فلزاتی که دارای خاصیت سمی و سرطانی است، یاد می‌گردد. در این تحقیق به جداسازی باکتری‌هایی از کارخانه صنایع فولاد و چشمه آب گرم لاویج استان مازندران، پساب کارخانه سوسیس و کالباس رمه استان گلستان، که دارای توانایی جذب‌زیستی کادمیم و نیکل می‌باشد، پرداخته شده است. در ادامه فرایند بهینه‌سازی جذب زیستی (اثر پارامتر هایی مانند: دما، غلظت فلز ها، مقدار باکتری، pH ...) بررسی گردید. بر اساس نتایج فوق، بهترین جدایه برای حذف این فلز ها مورد استفاده قرار گرفته است. یافته‌های بیوشیمیایی، ریخت شناسی، و مولکولی نشان از نزدیکی جدایه منتخب به جنس باسیلوس داشته است. با توجه به تست حداقل غلظت مهاری، باکتری باسیلوس منتخب، تا غلظت ppm1500 از کادمیم و ppm2200 از نیکل مقاومت نشان داده است. بهینه pH برای حذف فلز های کادمیم، نیکل بوسیله باکتری منتخب به ترتیب، 5/6، 5/5 بوده و راندمان جذب فلز های کادمیم ، نیکل به ترتیب 72/0،  63/0 میلی مول بر گرم بوده است. درجه حرارت بهینه برای حذف فلز کادمیم، نیکل بوسیله باکتری باسیلوس 45 درجه سلسیوس است. ایزوترم جذب برای هر دو فلز به ایزوترم لانگمویر شباهت داشته که نشان از تک لایه بودن فرایند جذب سطحی دارد و سینتیک آن مطابق مدل سینتیک درجه دوم است و مقدار بهینه بیومس باکتری باسیلوس 5/1 گرم بر لیتر بدست آمده است. جدایه منتخب دارای ویژگی‌های مناسب برای استفاده در مقیاس حقیقی و صنعتی حاوی فلز های مذکور می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Dada A.O., Olalekan A.P., Olatunya A.M., Dada O., Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich Isotherms Studies of Equilibrium Sorption of Zn2+ unto Phosphoric Acid Modified Rice Husk, IOSR j. appl. Chem., 3(1): 38-45 (2012).
[2] Bouabidi Z.B., El-Naas M.H., Zhang Z., Immobilization of Microbial Cells for the Biotreatment of Wastewater: A Review, Environ Chem Lett., 17(1): 241-257 (2019).
[3] Yaashikaa P.R., Kumar P.S., Saravanan A., Vo D.V.N., Advances in Biosorbents for Removal of Environmental Pollutants: A Review on Pretreatment, Removal Mechanism and Future Outlook, J. Hazard. Mater., 420: 126596 1-16 (2021).
[4] Meena M., Sonigra P., Yadav G., Barupal T., “Removal of Emerging Contaminants through Microbial Processes”, Wastewater Treatment Techniques: An Introduction, Springer, Singapore, 161-182 (2021).
[5] Narayanan C.M., Narayan V., Biological Wastewater Treatment and Bioreactor Design: A Review, Sustain. Environ. Res., 29(1): 1-17 (2019).
[6] Stanbury P.F., Whitaker A., Hall S.J., “In Principles of Fermentation Technology”, Elsevier, 687–723 (2017).
[7] Soni-Bains N.K., Singh A., Kaur J., Pokharia A., Ahluwalia S.S., “Perspectives of Bioreactors in Wastewater Treatment”, Springer, Singapore, 53-68 (2017).
[8] Safari M., Ahmady-Asbchin S., Biosorption of Zinc from Aqueous Solution by Cyanobacterium Fischerella Ambigua ISC67: Optimization, Kinetic, Isotherm and Thermodynamic Studies, Water Sci. Technol., 78(7): 1525-1534 (2018).‏
[9] Ghafuri taleghani H., Darvishi A., Biological Removal of Cobalt Heavy Metal from Mahshahr Petrochemical Wastewater Using Saccharomyces cerevisiae Yeast, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 40(1): 174-165 (2022).
[10] Rajivgandhi G., Ramachandran G., Chackaravarthi G., Maruthupandy M., Quero F., Chelliah C.K., Manoharan N., Alharbi N.S., Kadaikunnan S., Khaled JM, Li W.J., Metal Tolerance and Biosorption of Pb Ions by Bacillus cereus RMN 1 (MK521259) Isolated from Metal Contaminated Sites, Chemosphere, 308(1): 136270 (2022)
[11] Bastami K.D., Bagheri H., Haghparast S., Soltani F., Hamzehpoor A., Bastami M.D., Geochemical and Geo-Statistical Assessment of Selected Heavy Metals in the Surface Sediments of the Gorgan Bay, Iran, Mar. Pollut. Bull., 64(12): 2877-2884 (2012).
[12] ‏ Flouty R., Estephane G., Bioaccumulation and Biosorption of Copper and Lead by Unicellular Algae Chlamydomonas reinhardtii in Single and Binary Metal Systems, J. Environ. Manage., 11: 106-114 (2012).
[13] Masoumi F., Khadivinia E., Alidoust L., Mansourinejad Z., Shahryari S., Safaei M., Noghabi K.A., Nickel and Lead Biosorption by Curtobacterium sp. FM01, an Indigenous Bacterium Isolated from Farmland Soils of Northeast Iran, J. Environ. Chem. Eng., 4(1): 950-957 (2016).‏
[14] Alman-Abad Z.S., Hossein Pirkharrati H., Maleki-Kakelar M., Application of Response Surface Methodology for Optimization of Zinc Elimination from a Polluted Soil Using Tartaric Acid, Adsorpt. Sci. Technol., 38(3-4): 79-93 (2020)
[15] Sayyadi S., Ahmady-Asbchin S., Kamali K., Tavakoli N., Thermodynamic, Equilibrium and Kinetic Studies on Biosorption of Pb+2 from Aqueous Solution by Bacillus pumilus sp. AS1 Isolated from Soil at Abandoned Lead Mine, J. Taiwan. Inst. Chem. Eng., 80: 701-708 (2017).
[16] Pardo R., Herguedas M., Barrado., Vega M., Biosorption of Cadmium, Copper, Lead and Zinc by Inactive Biomass of Pseudomonas putida, Anal. Bioanal. Chem., 376: 26-32 (2003).
[17] Davis A., Volesky B., Mucci A., A Review of the Biochemistry of Heavy Metals Biosorption by Brown Algae, Water Res., 37: 4311–4330 (2003).
[18] Oztürk A., Removal of Nickel from Aqueous Solution by the Bacterium Bacillus thuringiensis, J. Hazard. Mater., 147(1-2): 518-523 (2007).‏
[19] Padmavathy V., Vasudevan P., Dhingra S.C., Biosorption of Nickel (II) Ions on Baker's Yeast, Process Biochem., 38(10): 1389-1395 (2003).
[20] Nelson P.O., Chung A.K., Hudson M.C., Factors Affecting the Fate of Heavy Metals in the Activated Sludge Process, J. Water Pollut. Control Fed., 1323-1333 (1981).‏
[21] Mogerman W.D., Metallurgical Nickel Analysis, Ind. Eng. Chem., 44(5): 971-973 (1952).‏
[22] Leusch A., Holan Z.R., Volesky B., Biosorption of Heavy Metals (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) by Chemically‐Reinforced Biomass of Marine Algae, Chem. Technol. Biotechnol., 62(3): 279-288 (1995).‏
[23] Fomina M., Gadd G.M., Biosorption: Current Perspectives on Concept, Definition and Application, Bioresour. Technol., 160: 3-14 (2014).‏

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار