ارزیابی توانایی سلول های باکتریایی ردوکوکوس اریتروپولیس در حذف سرب از محیط های آبی با رویکرد مقایسه¬ای فرایند جذب زیستی و تجمع زیستی

محورهای موضوعی : مسائل زیست محیطی مرتبط با سامانه های آبی

هانیه حیدریان ¹ , سرور صادقی ^{2 *} , سارا شریفی ³

1 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
2 - گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
3 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران.

تاریخ دریافت : 1402/05/16 تاریخ پذیرش : 1402/08/11 تاریخ انتشار : 1402/12/20

کلید واژه: جذب زیستی, تجمع زیستی, ردوکوکوس اریتروپولیس, سرب, محیط¬های آبی,

چکیده مقاله :

حذف مقایسه¬ای سرب (II) از محیط¬های آبی با استفاده از Rhodococcus erythropolis در دو حالت مختلف جذب زیستی و تجمع زیستی مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی جاذب زیستی و گروه¬های عاملی سطحی به ترتیب توسط SEM و FT-IR مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایشات در سیستم ناپیوسته به عنوان تابعی از زمان تماس، غلظت یون¬های سرب و دوز زیست¬توده انجام شد. تجمع زیستی توسط سلول¬های زنده باکتری و جذب زیستی توسط سلول¬های غیرفعال و غیرزنده انجام شد. فرایند جذب زیستی سریع بود و تعادل در 15 دقیقه به¬دست آمد درحالیکه تعادل در تجمع زیستی در 60 دقیقه به¬دست آمد. غلظت اولیه فلز و مقدار زیست¬توده به طور قابل‌توجهی بر عملکرد جذب زیستی و زمان تماس بر تجمع زیستی تأثیر زیادی گذاشت. حداکثر راندمان جذب زیستی با استفاده از 1/0 گرم زیست¬توده غیرفعال پس از 15 دقیقه زمان تماس 55/97 درصد بود. با توجه به اینکه بازیابی فلز از توده سلول غیرفعال ساده¬تر و با سرعت جذب بالاتر است و میزان جاذب کمتری مورد نیاز است، لذا در مجموع استفاده از زیست توده غیرزنده به عنوان جاذب زیستی کارامدتر و قابل توجه¬ تر است.

چکیده انگلیسی:

The comparative removal of lead (II) from water environments was investigated using Rhodococcus erythropolis in two modes of biosorption and bioaccumulation. The morphology of the biosorbent and its surface functional groups was investigated by SEM and FT-IR, respectively. Experiments were performed in discontinuous systems as a function of contact time, lead ion concentration, and biomass dose. Bioaccumulation by living bacterial cells and biosorption by inactive and non-living cells, were done. Biosorption was rapid, and equilibrium was reached in 15 min, while equilibrium in bioaccumulation was reached in 60 min. Initial metal concentration and amount of biomass significantly affected biosorption performance and contact time on bioaccumulation. The maximum biosorption efficiency using 0.1 g of inactive biomass after 15 minutes of contact time was 97.55%. Since metal recovery from inactive cell biomass is easier and can be performed with a higher absorption rate with a lower amount of biosorbent, the use of non-living biomass as a biological adsorbent is more efficient and significant.

منابع و مأخذ:

Al-Juboury, A. I. (2009). Natural Pollution By Some Heavy Metals in the Tigris River, Northern Iraq. Int. J. Environ. Res., 3, 189-98. https://doi.org/10.22059/IJER.2009.47
Babak, L., Šupinova, P., Zichova, M., Burdychova, R., & Vitova, E. (2012). Biosorption of Cu, Zn and Pb by thermophilic bacteria–effect of biomass concentration on biosorption capacity. Acta Univ. Agric. et Silvic. Mendel. Brun., 60, 9-18. https://doi.org/10.11118/actaun201260050009
Dhanwal, P., Kumar, A., Dudeja, S., Badgujar, H., Chauhan, R., Kumar, A., Dhull, P., Chhokar, V., Beniwal, V. (2018) Biosorption of Heavy Metals from Aqueous Solution by Bacteria Isolated from Contaminated Soil. Water Environ. Res., 90(5), 424-430. https://doi.org/10.2175/106143017X15131012152979
Ekmekyapar, F., Aslan, A. & Bayhan, Y.K. (2006). Biosorption of copper (II) by nonliving lichen biomass of Cladonia rangiformis hoffm. Haz. Mat., B137, 293-98. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.02.003
Fatahi, A., & Sadeghi,S. (2017). Biodesulphurization of gasoline by Rhodococcus erythropolis supported on polyvinyl alcohol. Lett. Appl. Microbiol., 64, 370-78. https://doi.org/10.1111/lam.12729
Fu, F., & Wang, Q. (2011). Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review. J. environ. Manag., 92, 407-18. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011
Kinoshita, H., Sohma,Y., Ohtake, F., Ishida, M., Kawai, Y., Kitazawa, H., Saito, T., & Kimura, K. (2013). Biosorption of heavy metals by lactic acid bacteria and identification of mercury binding protein. Res. Microbiol., 164, 701-9. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2013.04.004
Lawrence, K., Wang, J.T., Stephen, T.T, & Yung-Tse, H. (2010). Handbook of environmental engineering, environmental bioengineering, Springer, New York Dordrecht Heidelberg London.
Mahmoud, S.A., Orabi, A.S., Mohamedein, L.I. et al. (2023). Eco-friend shellfish powder of the mussel Brachidontes variabilis for uptake lead (II) ions. Biomass Conv. Bioref. https://doi.org/10.1007/s13399-023-03950-2
Nasrabadi, T., Nabi Bidhendi, G. R., Karbassi A. R. & Mehrdadi N. (2010). Evaluating the efficiency of sediment metal pollution indices in interpreting the pollution of Haraz River sediments, southern Caspian Sea basin. Environ. Monit. Assess., 171, 395-410. https://doi.org/10.1007/s10661-009-1286-x
Rani, M.J., Hemambika, B., Hemapriya, J. & Rajesh Kannan, V. (2010). Comparative assessment of heavy metal removal by immobilized and dead bacterial cells: A biosorption approach. African J. Environ. Sci.Technol., 4, 77-83. https://doi.org/10.5897/AJEST.9000027
Rezaei, M., Pourang, N. & Moradi, A.M. (2022). Removal of lead from aqueous solutions using three biosorbents of aquatic origin with the emphasis on the affective factors. Sci. Rep., 12, 751. https://doi.org/10.1038/s41598-021-04744-0
Romera, E., Gonzalez, F., Ballester, A., Blazquez, M.L. & Munoz, J.A. (2006). Biosorption with algae: a statistical review, Crit. Rev. Biotechnol., 26, 223-35. https://doi.org/10.1080/07388550600972153
Roșca, M., Silva, B., Tavares, T., & Gavrilescu, M. (2023). Biosorption of Hexavalent Chromium by Bacillus megaterium and Rhodotorula sp. Inactivated Biomass. Processes. 11(1):179. https://doi.org/10.3390/pr11010179