پالایش زیستی آلاینده‌های فلزهای سنگین با استفاده از باکتری: بررسی اثر شرایط فرایندی به کمک روش طراحی پاسخ سطح

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 15، دوره 12، شماره 2، شهریور 1397، صفحه 141-150   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

سمیه محمدیان^{* 1}؛ روح افزا اکبری²؛ مونا طاهری³؛ فاطمه اکبری⁴

¹استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران ، ایران

²دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی، دانشگاه پیام نور ،تهران ، ایران

³استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشگاه پیام نور ،تهران ، ایران

⁴کارشناسی ارشد شیمی، دانشگاه پیام نور ،تهران، ایران

چکیده

ورود آلاینده‌های فلزهای سنگین به محیط‌های آبی، به علت سمیت و آسیب‌های زیستی، برای سلامتی انسان مضر است. بنابراین، جذب یون‌های فلزی از محیط، موضوع قابل‌توجهی است. در این پژوهش، فرایند جذب باکتریایی فلزهای مس و منگنز در شرایط متفاوت (pH، دما و غلظت جاذب) انجام شده است. همچنین، طراحی آزمایش به شیوه روش طراحی پاسخ سطح (RSM) برای بررسی برهم‌کنش بین عامل‌ها، ترسیم نمودارهای صفحه‌ای و به‌دست آوردن معادله ریاضی (مقدار جذب برحسب متغیرها) در قالب مدل چند جمله‌ای استفاده شده است. نتایج نشان داد که با افزایش pH تا 6، جذب زیستی هر دو یون مس و منگنز افزایش‌یافته است. افزایش در مقدار جاذب و دما نیز تأثیر مشابهی نشان داد. هرچند که مقدار جذب منگنز با متغیرهای مورد بررسی مقداری بیشتر از مس بود، تغییرهای مشابهی نشان دادند. اثرهای افزایشی مشاهده شده در سطوح پایین متغیرها، کمتر بوده و در سطوح بالاتر قابل‌توجه شدند. با افزایش دما در هر سطح از جاذب، مقدار جذب بالاتر رفت که این افزایش در pH های بالاتر، بیشتر بود. همچنین، اثر افزایشی عامل pH در غلظت بیشتر باکتری چشمگیرتر بود. تأثیرگذاری هر متغیر، متأثر از دیگری بود. استفاده از روش پاسخ سطح، معادله‌های مقدار جذب هر دو فلز مس و منگنز برحسب عامل‌های ورودی متغیر، با مجذور ضریب تعیین قابل‌قبول و خطای کم به‌دست آمد. افزون‌برآن، اثرات برهم‌کنشی متغیرها با توجه به نمودارهای صفحه‌ای و ضرایب معادله‌ها بررسی شدند. در آخر، مقادیر پیش‌بینی شده با این معادله‌ها برای شرایط آزمایشی جدید با مقادیر تجربی مقایسه شد که تطبیق خوبی نشان داد.

کلیدواژه‌ها

جذب زیستی؛ آلاینده‌های شیمیایی؛ فلزهای سنگین؛ طراحی آزمایش؛ جاذب

مراجع

[1] کمرئی، بهرام؛ فصلنامه علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی لرستان 4، 51-42، 1388.

[2] اشرفی، فریدون؛ پیک نور علم 1، 102-94، 1387. 

[3] رجائی، قاسم؛ مجله تحقیقات نظام سلامت 5، 756-748، 1391. 

[4] میران‌زاده، محمدباقر؛ مجله سلامت و بهداشت اردبیل 2، 14- 1، 1390.

[5] ستوهیان، فرزاد؛ شریفی، سعید و رنجبران، محسن؛ مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار در بخش کشاورزی و منابع طبیعی و محیط زیست، تهران، 1383.

[6] Odum, H.T.; “Heavy Metals in the Environment Using Wetlands for Their Removal”, 1st Edition, CRC Press Taylor & Francis Group, USA, 2000.

[7]  احمدی‌اسب‌چین، سلمان؛ جعفری، ناصر و پوربابائی، احمدعلی؛ مجله آب و فاضلاب 2، 109-103، 1392.

[8] Vijayaraghavan, K.; Yun Y.S.; J. Biotech. Adv. 3, 266-291, 2008.

[9] Volesky, B.; Holan, Z.R.; Biotechnol. Prog. 11, 235–250, 1995.

[10] Soltan, E.S.; J. Microbiology and biotechnology 11, 50-55. 2001.

[11]  خرم‌آبادی، قدرت‌الله؛ درویشی، رضا و جرفی، سهند؛ مجله آب و فاضلاب 73، 62-57، 1389.

[12] Wood, J.M; Wang, H.K.; “Microbial resistance to heavy metals, in: Environmental inorganic chemistry”, VCH Inc, USA, 1985.

[13] Geesey G.G.; Lang L.; “Interactions between metal ions and Capsular polymers, In: Metal ions and bacteria”, John Wiley and Sons, USA, 1989.

[14] Cooksey, D.A.; and Azad, H.R.; Applied and Environmental Microbiology 1, 274-278. 1992.

[15] Huang, C.P; Haung-Allen, C.P; Morehart, L.; Water Research 12, 424-433. 1990.

[16] Say, R.; Denizli, A; and Arica, M.Y.; Bioresour. Technol. 76, 67-76. 2006.

[17]  فرازمند، عباس؛ کاظمی، محمدعلی؛ قیصری، علی؛ ارومیه، حمیدرضا؛ مجله آب و فاضلاب 37، 24-16، 1380.

[18] Alaa, H. H; Catherine, N. M.; Bioresour. Technol. 28, 97-692. 2006.

[19] اسماعیلی، اکبر؛ درویش، مریم؛ ابراهیمی، محمود؛ روستائیان، عبدالحسین؛ نشریه پژوهش‌های کاربردی در شیمی 5 (1)، 15-19، 1390.

[20] عبدالملکی، عزیزه؛ مهان‌پور، کاظم؛ مرادی، رضا؛ نجفی، سعید؛ نشریه پژوهش‌های کاربردی در شیمی 7 (4)، 55-62، 1392.

[21] Ahmady-Asbchin, S; Bahrami, A.M.; Advances in Environmental Biology 7, 1656-1662. 2011.

[22] Flouty, R; Estephane, G.; J. Environmental Management 11, 106-114. 2012.

[23] Abdel-Aty, A.; Ammar, N.; Abdel ghafar, H.; Ali, R.; J. Advanced research in biotech. 4, 367-374. 2013.

[24]  خواجه‌کاظمی، رضوان؛ علیزاده، رضا؛ رضایی، محمدرضا؛ نشریه پژوهش‌های کاربردی در شیمی 7 (1)، 39-46، 1392.

[25]  تجری، الهه؛ صمدانی لنگرودی، نرگس؛ خلفی، مهناز؛ نشریه پژوهش‌های کاربردی در شیمی 11 (1)، 49-57، 1396.

[26] Montgomery, D.C.; “Design and analysis of experiments”, John Wiley & Sons, USA, 2008.