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生物吸附重金属的螺旋藻platensis电镀工业废水

*通信:

Palaniswamy R生物技术学系博士NGP艺术与科学学院,NGP Nagar博士Kalapatti,哥印拜陀市641048年,印度
电话:+ 91 - 8870940517;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

螺旋藻platensis,微藻类(藻青菌)已经被报告为biosorbent几种重金属的去除工业废水。藻青菌被暴露在未知浓度的锌。重金属的吸附,即锌的生物质评估在不同条件下,包括pH值、接触时间、温度、吸附物浓度、干生物量的浓度。LD乐动体育官网发现了重金属的吸附增加逐渐降低生物质浓度。锌被估计为最大的吸附废水含有100毫克的干燥生物质一升(0.1 g / L)在pH值8 35°C的最佳联系时间60分钟。本研究描述了锌的吸收LD乐动体育官网生物质螺旋藻platensis (s . platensis)已经被用于去除许多从废水污染物的吸收。过程不仅经济而且环保和多功能作为替代传统的生物吸附重金属的方法。

关键字

螺旋藻;Biosorbent;流出物;锌;生物质

介绍

巨大数量的有机和无机化合物释放到环境由于人类活动,每年故意和规范(例如,工业排放),而在其他情况下他们是偶然的(例如,化工或石油泄漏)。与电镀工业废水污染的水灌溉对植物的生长和消费者构成威胁,因为它含有有害的重金属如铬、铜、锌和镉(1]。这些金属无法被降解成无害的粒子一旦释放到环境;然而,因为,它是一个日益增长的问题,我们需要考虑的主要环境风险(2]。

去除重金属的生物处理流程浪费水处理是最有效的,当污染物浓度高于100 mg / L。有很多类别描述去除金属离子的生物过程的解决方案。这样一个过程是吸附金属离子的吸附到表面的微生物。其他可能是细胞内金属离子的吸收。最后,金属离子的化学转换微生物也被报道(3]。生物吸附是指被动non-metabolically介导的过程金属绑定到活的还是死的生物质(4]。藻类生物处理工业废水是一种改进的综合高藻人工池塘系统在连续阶段的培养丝状藻类(形式5]。

许多研究人员最近发现和证明,除去重金属废水可以通过生物有机体,如藻类、细菌、真菌和酵母(6- - - - - -8]。其中,海洋藻类(9)是相对便宜,尤其是能够积累金属在海洋环境中。由于其高吸附容量,他们主要是用于重金属去除10]。特别是,藻类美国platensis在海水或盐水域生长很好11]这microalga(夏季)可在干燥的形式,它可以很容易地用于金属吸附或其他应用程序(12]。

Arthospira platensis与圆柱形自由浮动的丝状蓝藻,多细胞毛状体。它属于蓝绿藻的家庭,是一个另类的蛋白质来源用于人类食品和饲料。除了蛋白质,它含有多糖、脂质和维生素。它是由许多功能基团如羧基、羟基、硫酸盐和其他带电组负责金属绑定(13]。这个单细胞生物的大小是0.3毫米和0.5毫米之间。一些报告显示铜的积累^{2 +}、铅^{2 +}和铬^{3 +}以及倪^{2 +}、Cd^{2 +}、有限公司^{2 +}、铁^{2 +}和锰^{2 +}通过美国platensis(14]。藻类在金属包含地区倾向于集中热带环境水并将它们传递给高一级的货。藻类是食物链的基础;其初级生产力取决于可用金属离子的水平维持在毒性和缺陷之间的浓度(15]。

方法

文化的维护

新鲜的文化美国platensis,蓝绿藻收集从一个当地的商业生产单位。废水用于种植藻类理解藻类吸收重金属的能力与样本进行了电镀行业位于哥印拜陀。的废水是生在自然界中没有在电镀行业进行治疗。

Biosorbent准备

Biosorbent使用微藻类美国platensis收购的商业生产单位。收集的样本使用Zarrouk栽培介质(16]。晒干的生物质与去离子水冲洗去除残留的碱性。之后,它在烤箱最初在室温下干燥24小时,随后在80°C 12 h。干生物质获得了以粉末形式(17]。干藻生物质补液后被用于研究。Re-hydrated生物质被暂停准备准备干生物质在250 - 100毫升的去离子水ml -锥形烧瓶。瓶是150 rpm激动旋转瓶在环境温度为60分钟。生物质终于恢复了通过Whatmann滤纸过滤。3,被存储为进一步使用。

pH值的影响

确定pH值对锌的吸附的影响藻类生物质测试解决方案包含0.1克藻干燥生物质与不同的pH值(6、7和8)准备通过调整pH值所需的初始pH值使用前1 N盐酸或1 N氢氧化钠混合吸附剂。pH值测量用酸度计来完成。时间,温度和浓度生物质整个研究被保持为常数。

接触时间的影响LD乐动体育官网

锌的接触时间对吸附的LD乐动体育官网影响生物质确定了在不同时期的孵化时间(40分钟,60分钟和80分钟),废水。孵化后具体的接触时间,分析了当时上层清液残留金属浓度的解决方LD乐动体育官网案。

温度的影响

孵化温度对吸附的影响锌进行了在不同的孵化温度(35°C, 45°C和55°C)与废水含有重金属。pH值、吸附剂生物量的浓度和接触时间是整个研究除非另有提到保持不变。LD乐动体育官网

的影响生物质剂量

剂量(浓度)的吸附剂的影响生物质使用不同的锌的吸附进行了研究生物质浓度(0.1,0.2,0.3 g(干重)/ L)废水中。平衡时间和试验溶液的pH值保持不变,请注意生物吸附的金属。

重金属分析

吸附后,吸附物——加载吸附剂被离心分离在6000 rpm, 30分钟,样本透过whatmann滤纸。3 -删除生物量。锌浓度测试解决方案进行了分析通过手动锌估计(http://www.titrations.info/EDTA-titration-zinc)在实验室条件下进行。

确认测试的最佳吸附条件

实验进行了一系列顺序用于最优水平的参数的确定和最好的结果从每个实验申请后续和其他实验之后的序列。后确定支持最大吸附的最佳水平,这是重复确认结果。

结果与讨论

pH值的影响

pH值是影响生物吸附的一个重要参数。细胞壁相关,即吸附重金属的主站点。介质的pH值影响电离状态的官能团生物质表面。溶液的pH值对金属的吸附能力有很大的影响(18]。各种实验研究pH值对锌的影响消除。在低pH值,吸收能力低由于高浓度的H⁺离子出席低pH值,这阻碍了锌离子的吸附。金属离子的吸附是较低的低pH值,因为高浓度的溶液中质子将与金属离子结合形成的活性表面的网站生物质(19]。然而,急剧增加的吸收在pH值范围的8,接近饱和。在pH值5及以上,有低数量的氢离子和配体竞争与负电荷暴露,导致锌吸附。因此,为进一步优化pH值,实验在pH值8中所示图。1。pH值的增加意味着较低的质子数,导致减少可用的质子和重金属离子之间的竞争。增加pH值表明配体可用于金属离子结合,所以生物吸附是增强20.]。

接触时间的影响LD乐动体育官网

数据在图。2表明,锌的吸附率随着接触时间的增加而增长迅速从30分钟到60分钟,拒绝接触时间的进一步增加。LD乐动体育官网因此,记录的最大吸附锌后60分钟的接触时间,虽然显著水平的锌吸附可以观察到即使在30分钟的接触时间。LD乐动体育官网的锌量是吸附平衡时间表示最大吸收操作条件下应用。因此,接触时间60分钟LD乐动体育官网被表示为最佳。发现有一个减少在金属切削金属初始浓度增加。藻细胞表面对离子物种不同的亲和力,低和高亲和力的官能团吸附金属离子也取决于金属离子的浓度。因此,金属切削的减少很大程度上归因于饱和吸附网站(21]。

温度的影响

温度对吸附过程的影响至关重要,因为它可以影响的过程的吸附量的增加或减少。人们发现金属吸收与温度的增加逐渐增加。由无生命的锌吸附的速率细胞很快速到达最高温度在35°C,表明锌的去除从水吸附剂在环境温度下快速而更高的温度。增加温度增加的速度扩散被吸附物的分子。它直接影响吸附剂和金属离子间的结合反应物种在水溶液中,因为有更少的表面活性的细胞壁上的网站美国platensis(22]。

浓度的影响

数据在图。4证据初始金属离子浓度的影响从100 mg / L到300 mg / L对锌的吸附藻生物量。增加初始锌浓度被发现影响生物吸附锌的生物量的增加。的浓度100 mg / L记录最优吸收。最初的金属浓度吸附重金属离子的过程中扮演着重要的角色。但是,增加超过150 mg / L下降导致吸附饱和的指示在藻表面结合位点。的生物质浓度是最重要的因素之一,影响了生物吸附过程。这是观察到的最大吸附金属离子是使用2 g / L生物质剂量相比其他剂量。后这个剂量,降低吸附归因于部分聚合的结果生物质在更高的浓度,导致减少有效表面积吸附(23]。

结论

一个活的还是死的生物吸附技术生物质是用来积累重金属是医治的方法,可以取代传统过程金属污染浪费水域。结果表明,s . Platensis是一个好的蓄电池和锌的植物修复。建立一个更有效率的,自然的,和经济cyanobacteria-based系统也需要,目的是使最优条件金属的成功的植物修复受污染的水。这是pre-hydration的理解生物质是一种有效的方法来提高生物质删除功能。它可以用于大规模生物吸附设备。本研究的结论螺旋藻platensis已经快速锌吸附率和使他们适合去除废水中锌。

引用

1. Rajendran P, Muthukrishnan J, Gunasekaran P .微生物在重金属修复。印第安纳州J实验医学杂志。2003;41 (9):935 - 44。
2. 戈文达拉扬Rao VNR, r .转移通过海洋食物链铜和锌。Acta神物铺子籼稻。1992;20:71-5。
3. Darnall WD,格林B, Henzel MT等。选择恢复黄金和其他金属离子从一个藻类生物量。环境科学工艺。1986;20 (2):206 - 8。
4. Chong港元,Volesky b描述朗谬尔的两个金属生物吸附平衡模型。生物技术Bioeng。1995; 47 (4): 451 - 60。
5. 萨勃拉曼尼亚克,乌玛·l·蓝藻污染控制。J Sci印第安纳杂志1996;55:685 - 92。
6. 西格尔SM, Galun M,西格尔。丝状真菌作为金属biosorbents:审查。水空气土壤Pollut。1990; 53 (3 - 4): 335 - 44。
7. Volesky B,可能H, Holan锆。生物吸附的镉酿酒酵母。Biotechnol Bioeng。1993; 41 (8): 826 - 9。
8. Kambe-Honjoh H, Sugawara,尤达K, et al .隔离和表征nickel-accumulating酵母。达成。生物科技Microbiol》。1997年,48 (3):373 - 8。
9. 四个E, Volesky海藻酸磺酸盐组和b的贡献的重金属生物吸附干燥生物质的海藻fluitans。环境科学工艺。1996;30 (1):277 - 82。
10. 杨J, Volesky b生物吸附铀海藻生物质。水杂志1999;33 (15):3357 - 63。
11. Vonshak螺旋藻:增长、生理学和生物化学。在螺旋藻platensis(Arthrospira):生理学。细胞生物技术杂志。1997;43 - 65。
12. Ciferri O, Tiboni O .生物化学和工业的潜力螺旋藻platensis。为Microbiol。1985; 39(1): 503 - 26所示。
13. 李ZY,郭SY,李l .研究过程,热力学等温线和铬(III)吸收机制螺旋藻platensis。J食品Eng。2006; 75 (1): 129 - 36。
14. Piotrowska-Niczyporuk a自然和合成植物生长激素的影响增长,绿藻的代谢物含量和抗氧化反应小球藻寻常的(Trebouxiophyceae)。植物生长Regul。2014; 73 (1): 57 - 66。
15. Murugesan AG) Maheswari年代,Bagirath。镉的吸附固定化和生活细胞的螺旋藻platensis。Int J环境研究》2008;2:307-12。
16. Zarrouk c藻青菌的研究贡献:各种物理和化学因素的影响的生长和光合作用螺旋藻最大值(Setchell和加德纳)Geitler。法国巴黎大学博士论文,1966。
17. Solisio C,洛迪,老爹P,干燥和re-hydrated等。除铜生物质的螺旋藻platensis。Biores抛光工艺。2006;97 (47):1756 - 60。
18. 周方L, C, Cai P, et al .绑定藻青菌铜和镉的特征螺旋藻platensis。J风险垫。2011;190(1 - 3):810 - 15所示。
19. 父母L,坎贝尔PG。铝绿藻的生物利用度小球藻pyrenoidosa在酸化合成软水。环境Toxicol化学1994;13:587 - 98。
20. Kaewsarn P,余问:镉(二)从水溶液预处理生物质海洋藻类扇藻属sp。环境调查。2001;112:209-13。
21. 香港C,鄯善p .生物修复的潜力螺旋藻毒性和生物吸附的研究。J Sci b .浙江大学2005;6 (3):171 - 4。
22. Netzahuatl-Munoz AR, Maria del Carmen铜、Cristiani-Urbina大肠铬吸附铬(VI)的水溶液Cupressus lusitanica树皮:动力学、平衡和热力学研究。《公共科学图书馆•综合》。2015;10 (9):e0137086。
23. Balasubramanian Karthikeyan S, R,艾耶CSP。评估海洋藻类Ulvafasciata和海藻sp。对铜(II)的吸附水的解决方案。Biores抛光工艺。2007;98 (2)452 - 5。