Biosorbsiya - Biosorption

Biosorbsiya bu tabiiy ravishda yuzaga keladigan fiziokimyoviy jarayon biomassa bu passiv ravishda konsentratsiyalashga va ifloslantiruvchi moddalarni o'z uyali tuzilishiga bog'lashga imkon beradi.[1] Biosorbtsiyani biologik materiallarni metabolik vositachilik yoki fizik-kimyoviy qabul qilish yo'llari orqali chiqindi suvdan og'ir metallarni to'plash qobiliyati deb ta'riflash mumkin.[2] Atrof-muhitni tozalashda biomassadan foydalanish bir muncha vaqt amalda bo'lgan bo'lsa-da, olimlar va muhandislar ushbu hodisa zaharli og'ir metallarni sanoat chiqindi suvidan tozalash uchun iqtisodiy alternativa bo'lishiga va yordam berishga umid qilishmoqda. atrof-muhitni tiklash.

Atrof muhitdan foydalanish

Ifloslanish tabiiy ravishda biologik tizimlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ayni paytda u nazoratsiz, ta'sir doirasidagi har qanday biologik mavjudotga singib boradi. Eng muammoli ifloslantiruvchi moddalarga og'ir metallar, pestitsidlar va oz miqdordagi yovvoyi tabiat va odamlar uchun zaharli bo'lishi mumkin bo'lgan boshqa organik birikmalar kiradi. Qayta tiklash uchun mavjud usullar mavjud, ammo ular qimmat yoki samarasiz.[3] Shu bilan birga, keng ko'lamli tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ko'pincha tashlanadigan chiqindilar, jumladan tuxum qobig'i, suyaklar, torf,[4] qo'ziqorinlar, dengiz o'tlari, xamirturush, sumka [5] va sabzi po'stlog'i [6] zaharli moddalarni samarali ravishda olib tashlashi mumkin metall ionlari dan ifloslangan suv. Simob kabi metallardan olingan ionlar atrof muhitga ta'sir o'tkazib, zararli birikmalar hosil qilishi mumkin metilmerika, odamlarda zaharli ekanligi ma'lum bo'lgan birikma. Bundan tashqari, adsorbsion biomassani yoki biosorbentlarni quyidagi zararli metallarni ham olib tashlash mumkin: mishyak, qo'rg'oshin, kadmiy, kobalt, xrom va uran.[7][8] Biosorbsiya ekologik toza filtrlash texnikasi sifatida ishlatilishi mumkin. Xitosan atrof-muhitga salbiy ta'sir ko'rsatmasdan og'ir metallarni yo'q qilish uchun ishlatiladigan biologik adsorbentlar qatoriga kiradi.[9]

Biomassani atrof-muhitni tozalashda vosita sifatida ishlatish g'oyasi 1900-yillarning boshlarida Arden va Lockettlar tirik bakteriyalar madaniyatining ayrim turlarini kashf qilishganidan beri azot va fosforni shamollatish idishiga aralashtirganda xom kanalizatsiyadan chiqarib yuborishga qodir.[10][11] Ushbu kashfiyot bioakkumulyatsiya tushunchasi atrofida tuzilgan va bugungi kunda ham chiqindi suv tozalash inshootlarida keng qo'llaniladigan faol loy jarayoni deb nomlandi. Faqatgina 1970-yillarning oxirlarida olimlar o'lik biomassada sekvestrlanish xususiyatini payqashdi, natijada tadqiqot bioakkumulyatsiyadan biosorbsiyaga o'tishga olib keldi.[7]

Bioakkumulyatsiyadan farqlar

Garchi bioakkumulyatsiya va biosorbtsiya sinonim sifatida ishlatiladi, ular ifloslantiruvchi moddalarni qanday ajratish bilan juda farq qiladi:

Biosorbsiya metabolik passiv jarayondir, demak u energiya talab qilmaydi va sorbent chiqarishi mumkin bo'lgan ifloslantiruvchi moddalar miqdori kinetik muvozanatga va sorbentlar uyali yuzasining tarkibiga bog'liq.[8] Ifloslantiruvchi moddalar hujayra tuzilishiga singib ketadi.

Bioakkumulyatsiya tirik organizmning energiyasi bilan harakatlanadigan va nafas olishni talab qiladigan faol metabolik jarayondir.[8][12]

Ham bioakkumulyatsiya, ham biosorbsiya tabiiy ravishda barcha tirik organizmlarda uchraydi [13] ammo, tirik va o'lik shtammlar bo'yicha o'tkazilgan boshqariladigan tajribada bacillus sphaericus xrom ionlarining biosorbsiyasi o'lik hujayralarda tirik hujayralarga nisbatan 13-20% ko'proq ekanligi aniqlandi.[8]

Atrof muhitni tiklash nuqtai nazaridan biosorbsiya bioakkumulyatsiyadan afzalroq, chunki u tezroq sodir bo'ladi va undan yuqori konsentratsiyalar hosil qilishi mumkin.[8] Metalllar hujayra yuzasiga bog'langanligi sababli, biosorbtsiya qayta tiklanadigan jarayon bo'lib, bioakkumulyatsiya qisman orqaga qaytadi.[8]

Ishlashga ta'sir qiluvchi omillar

Biyosorbsiya muvozanat bilan aniqlanganligi sababli, unga asosan ta'sir ko'rsatadi pH, biomassaning kontsentratsiyasi va turli metall ionlarining o'zaro ta'siri.[3]

Masalan, olib tashlash bo'yicha ishda pentaxlorofenol (PCP) zamburug'li biomassaning turli xil shtammlaridan foydalangan holda, pH pH darajasi past pH dan yuqori pH (kislotali asosgacha) ga o'zgarganda, olib tashlash miqdori shtammlarning ko'pi bilan kamaydi, ammo o'zgarishlarga bitta shtamm ta'sir ko'rsatmadi.[14] Mis, rux va nikel ionlarini kompozitsion sorbent yordamida olib tashlash bo'yicha boshqa bir tadqiqotda pH darajasi pastdan yuqoriga ko'tarilganda sorbent mis va nikel ionlari ustidan mis ionlarini olib tashlashni ma'qul ko'rdi.[15] Sorbentning o'zgaruvchanligi tufayli bu biosorbsiyaning kamchiligi bo'lishi mumkin, ammo ko'proq tadqiqotlar o'tkazish zarur bo'ladi.

Umumiy foydalanish

Biyosorbsiya atamasi nisbatan yangi bo'lishi mumkin bo'lsa ham, u uzoq vaqt davomida ko'plab dasturlarda ishlatilgan. Biyosorbsiyaning juda keng tarqalgan usullaridan biri faol uglerod filtrlar. Ular ifloslantiruvchi moddalarni nihoyatda g'ovakli va yuqori sirt tuzilishiga bog'lashga imkon berib, havo va suvni filtrlashlari mumkin. Faollashgan uglerodning tuzilishi ko'mirni kislorod bilan ishlov berish natijasida hosil bo'ladi.[16] Filtrlash vositasi sifatida uglerodning boshqa turi, sekvestrlangan uglerod ishlatilishi mumkin. U tomonidan qilingan uglerodni ajratish, faol uglerodni yaratish uchun teskari texnikadan foydalanadi. U kislorod yo'qligida biomassani qizdirish yo'li bilan amalga oshiriladi. Ikki filtr kimyoviy birikmalari tufayli har xil turdagi ifloslantiruvchi moddalarni biosorbsiyasiga imkon beradi - biri quyilgan kislorod bilan, ikkinchisi esa yo'q.

Shakl 1. Biosorbents alt matni yordamida sorbsion ustun
Shakl 1. Biosorbentlardan foydalangan holda sorbsion kolonna.

Sanoat sohasida

Ko'pgina sanoat chiqindilarida zaharli metallar mavjud bo'lib, ularni yo'q qilish kerak. Chiqarish biosorbsiya texnikasi bilan amalga oshirilishi mumkin. Bu sun'iy foydalanishga alternativa ion almashinadigan qatronlar, bu biosorbentlardan o'n baravar ko'p.[17] Narxi shunchalik kam, chunki ishlatiladigan biosorbentlar ko'pincha fermer xo'jaliklarining chiqindilari yoki ularni qayta tiklash juda oson, masalan, dengiz o'tlari va boshqa yig'ilmagan biomassada bo'lgani kabi.

Mehnatsevar biosorbsiya ko'pincha ko'rinib turganidek, sorbsion ustunlar yordamida amalga oshiriladi Shakl 1. Og'ir metall ionlarini o'z ichiga olgan chiqindi suv yuqoridan kolonnaga beriladi. Biosorbentlar ifloslantiruvchi moddalarni adsorbsiyalaydi va ionsiz chiqindi suv kolonnaning pastki qismida chiqadi. Metall ifloslantiruvchi moddalarning yuqori konsentratsiyali eritmasini to'plash uchun jarayonni qaytarish mumkin. Keyin biosorbentlarni qayta ishlatish yoki yo'q qilish va almashtirish mumkin.

Adabiyotlar

  1. ^ Voleskiy, Bohumil (1990). Og'ir metallarning biosorbtsiyasi. Florida: CRC Press. ISBN  978-0849349171.
  2. ^ Fouladi Fard, Rza.; Azimi, A.A .; Nabi Bidhendi, G.R. (2011 yil aprel). "Kadmiyning biosolidlarga biosorbtsiyasi uchun ketma-ket kinetika va izotermalar". Tuzsizlantirish va suvni tozalash. 28 (1–3): 69–74. doi:10.5004 / dwt.2011.2203 yil.
  3. ^ a b Ahalya, N .; Ramachandra, T.V .; Kanamadi, RD (2003 yil dekabr). "Og'ir metallarning biosorbtsiyasi". Kimyo va atrof-muhitni tadqiq qilish jurnali. 7 (4).
  4. ^ Shildmeyer, A .; Vulkott, M.; Bender, D. (2009). "Polipropilen-qarag'ay kompozitsiyasining haroratga bog'liq mexanik xatti-harakatlarini o'rganish". J. Mater. Fuqarolik. Ing. 21 (9): 460–6. doi:10.1061 / (ASCE) 0899-1561 (2009) 21: 9 (460).
  5. ^ Tevari, N .; Vasudevan, P. (2020 yil iyul). "Hexavalent Chromium-ning arzon adsorbentga adsorbsiyasiga ta'sir qiluvchi parametrlarning profili - Xom baggaza". Amerika atrof-muhit biologiyasi jurnali. 1: 34–49.
  6. ^ Bhatti, Xaq N .; Nosir, Abdul V.; Hanif, Muhammad A. (2010 yil aprel). "Samaradorligi Daucus carota L. suvli eritmalardan xromni olib tashlash uchun biomassa chiqindilari ". Tuzsizlantirish. 253 (1–3): 78–87. doi:10.1016 / j.desal.2009.11.029.
  7. ^ a b Lesmana, Siska O.; Fevriana, Novi; Soetaredjo, Felycia E.; Sunarso, Jaka; Ismadji, Suryadi (2009 yil aprel). "Og'ir metallarni suv va chiqindi suvlardan ajratish uchun biomassaning potentsial qo'llanilishi bo'yicha tadqiqotlar". Biokimyoviy muhandislik jurnali. 44 (1): 19–41. doi:10.1016 / j.bej.2008.12.009.
  8. ^ a b v d e f Velaskes L, Dussan J (avgust 2009). "Og'ir metallarning o'lik va tirik biomassasida biosorbtsiyasi va bioakkumulyatsiyasi Bacillus sphaericus". J. Hazard. Mater. 167 (1–3): 713–6. doi:10.1016 / j.jhazmat.2009.01.044. PMID  19201532.
  9. ^ Karimi Alavijeh, Masih; Moumivand, Fardin; Zamani, Akram; Karimi, Keyxosro. "Og'ir metallni samarali olib tashlash uchun o'zaro bog'liq bo'lmagan membrana va xitosan boncuklari". Minerva Biotecnologica. 28 (2): 75–80.
  10. ^ Soyer, Kler N. (1965 yil fevral). "Faol loy jarayonining rivojlanish bosqichlari". Suv ifloslanishini nazorat qilish federatsiyasi. 37 (2): 151–162. JSTOR  25035231.
  11. ^ Alleman, Jeyms E .; Prakasam, T.B.S. (1983 yil may). "Yetti yillik faol loy tarixi haqidagi mulohazalar". Suv ifloslanishini nazorat qilish federatsiyasi. 55 (5): 436–443. JSTOR  25041901.
  12. ^ Vijayaraghavan K, Yun YS (2008). "Bakterial biosorbentlar va biosorbtsiya". Biotexnol. Adv. 26 (3): 266–91. doi:10.1016 / j.biotechadv.2008.02.002. PMID  18353595.
  13. ^ Chojnacka K (2010 yil aprel). "Biosorbsiya va bioakkumulyatsiya - amaliy qo'llanilish istiqbollari". Environ Int. 36 (3): 299–307. doi:10.1016 / j.envint.2009.12.001. PMID  20051290.
  14. ^ Matialagan T, Viraraghavan T (yanvar 2009). "Pentaxlorofenolni suvli eritmalardan qo'ziqorin biomassasi bilan biosorbtsiyasi". Bioresur. Texnol. 100 (2): 549–58. doi:10.1016 / j.biortech.2008.06.054. PMID  18722113.
  15. ^ Bayramoğlu G, Yakup Arica M (yanvar 2009). "Gibrid biosorbent yordamida qurish Scenedesmus quadricauda va Cu (II), Zn (II) va Ni (II) ning biosorbsiyasi uchun Ca-alginat: kinetika va muvozanatni o'rganish ". Bioresur. Texnol. 100 (1): 186–93. doi:10.1016 / j.biortech.2008.05.050. PMID  18632265.
  16. ^ "Faollashgan ko'mir nima va u filtrlarda nima uchun ishlatiladi?". Qanday narsalar ishlaydi. 2000 yil aprel. Olingan 2010-03-02.
  17. ^ "Biosorbsiya nima". BV SORBEX, Inc.. Olingan 2010-03-02.