جزئیات مقالات      مقالات » جذب زیستی

جذب زیستی


جذب زیستی :


خطرات ناشی از آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین نگران کننده می باشد و صنایع مختلف از طریق پس ماندهای آلوده، باعث ورود مقدار زیادی فلزات سنگین در محیط میشوند.


این مهم باعث توسعه ی تکنولوژی های جدیدی بمنظور زدودن این عناصر از محیط زیست شده است.


به دنبال پیشرفت فرایندهای تصفیه شیمیایی متداول، توجه زیادی نیز به کاربرد زیست فناوری در تصفیه موثر پس ماندها صورت گرفته است.


برخی از فرایندهای مهمی چون حذف، تثبیت و یا سم زدایی فلزات سنگین از محیط طبیعی، با فعالیت میکروارگانیسم


ها صورت میگیرد.


از این میکروارگانیسمها می توان برای پاکسازی پس ماندهای فلزات سمی، قبل از ورود به محیط زیست بهره گرفت.


از جمله فرایندهای موفق زیست فناوری، استفاده از فرایندهای جذاب زیستی و تهنشینی زیستی می باشد.


لکن فرایندهای دیگری نظیر اتصال ماکرومولکول های خاصی، توان بالقوه دیگری در این زمینه می باشد. تکنولوژی مورد استفاده در این فرایندها، جهت کنترل منابع مختلف نظیر کارخانه های ذوب فلزات و معادن می باشند.


روش های متداول حذف فلزات سنگین محلول نظیر اورانیوم، کادمیوم و جیوه شامل رسوب دهی از طریق شیمیایی، اکسیداسیون و احیای شیمیایی، تبادل یونی و پالایش می باشد.


زمانیکه غلظت فلزات سنگین در محلول کم باشد، چنین فرایندهایی ممکن است فاقد کارایی بوده و پرهزینه باشند.


غلظت فلزات گوناگون در انواع پساب ها از چند میلی گرم تا چندین هزار میلی گرم در لیتر متفاوت بوده و PH نیز میتواند بسیار اسیدی و یا بازی باشد و در طول زمان تغییر نماید.


همچنین آلاینده های آلی و معدنی (مثل ترکیبات ارگانو متالیک و EDTA) ممکن است حضور داشته و بر قابل دسترس بودن فلزات برای جذب و پیوند با جاذب تأثیر بگذارند.


همچنین حضور خورنده ها و مواد مهاجم شیمیایی نیز ممکن است پایداری مواد زیستی را تحت تأثیر قرار دهد.


روغن ها و گریس ها ممکن است مواد جاذب را مسدود نموده و کارایی جذب را کاهش دهند.


طراحی سیستم تثبیت موثر میباشد، لکن در فرایندتثبیت، لازم است قدرت مکانیکی، نفوذپذیری، آب دوست بودن (هیدروفیلیستی)، مقاومت به مواد شیمیایی، اندازه ذرات، وجود حرارت و تجدیدپذیری مدنظر قرار گیرد که برای رسیدن به این اهداف، باکتریها روی ماکرومولکول هایی مانند ژل پلی آکریل آمید، کلسیم آلژینات، سلولز استات، گلوتارآلدئید، تولوئن دی ایزوسیانات تثبیت شوند.


ظرفیت بارگیری فلزات (ظرفیت جذاب) در اثر فرایند تثبیت کاهش مییابد. همچنین عوامل جلادهنده با جایگاه پیوند در جاذب رقابت نموده و تأثیر منفی بر روی ظرفیت جذب دارند.


اصطلاح جذب سطحی به روش زیستی برای جذاب پیرامونی توسط توده زیستی (زنده یا مرده) مورد استفاده قرار می گیرد.


این جذاب از طریق مکانیسم های فیزیکوشیمیایی نظیر جذب سطحی یا تبادل یونی صورت می گیرد.


وقتی از توده ی زیستی زنده استفاده می شود، مکانیسم های جذب متابولیکی نیز ممکن است در این فرایند دخالت داشته باشند.


سلول های زنده، ممکن است بر اثر خاصیت سمی فلز، غیرفعال شوند، از اینرو بیشتر سیستم های سلول زنده ای که تاکنون مورد استفاده قرار گرفته اند برای رفع آلودگی پساب هایی بوده است که غلظت فلزات موجود در ان کمتر از حد غلظت سمی است.


در کارخانه های بزرگتر می توان مخلوطی از میکروارگانیسم ها را مورد استفاده قرار داد. بعنوان مثال ، اضافه کردن جلبکها و توده های سیانوباکتر به پساب معدن در حال استخراج، فلزات روی، کادمیوم، مس، آهن و جیوه را به میزان زیادی کاهش میدهد.


علاوه بر جذاب زیستی میتوان از مکانیسم های دیگری نظیر ته نشین کردن نیز استفاده نمود. در این مکانیسم با متراکم شدن فلزات به شکل رسوب، توانایی حرکت آنها در محیط و قابلیت دسترسی زیستی آنها کاهش مییابد.


قارچ ها و مخمرها نیز برای جذب سطحی فلزات به روش زیستی مورد توجه قرار گرفته اند، به ویژه اینکه تودههای زیستی قارچی، یک فرآورده جانبی در تخمیرهای مختلف صنعتی میباشد.


انباشه شدن اکتنید توسط توده های زیستی قارچی نیز جذاب زیستی و از نوع غیرمتابولیسمی بوده و محلی اصلی انباشته شدن ان دیوارهی سلولی می باشد.


سلول هایی که نفوذپذیری آنها به وسیله ی کربنات ها و دتر جنت ها افزایش یافته نیز میتوانند عمل جذب را افزایش داده و ممکن است فلزات به صورت دانه ها و یا رسوباتی در درون سلول انباشته شوند.


ذرات حاوی فلزات از قبیل گرد و غبار روی، مگنتیت و سولفیدهای فلزی می توانند به وسیله ی توده های زیستی قارچی نظیر پس مانده های تخمیر اسید سیتریک، آسپرژیلوس از محلول حذف شوند.


استفاده از روش جذب زیستی نمی تواند به معنای عدم وجود سایر روشها باشد، بلکه استفاده از این روش به دلیل وجود مزیت هایی است که در این روش وجود دارد.


از جمله سایر روش ها می توان به روش های فیزیک و شیمیایی اشاره نمود که عبارتند از:


الف) راسب سازی: در این روش می توان به محیط آبی، مواد شیمیایی اضافه نمود تا فلز با مواد تشکیل کمپلکس داده و بدلیل سنگین رسوب نماید.


ب) الکتروفیلتر: در این روش فلزات سنگین و اکسی آنیون ها، از محیط خارج میشوند. برای این منظور، فیلترهای مخصوصی وجود دارد که با استفاده از الکتریسیته باردار شده و فلز سنگین را جذب می نماید.


برای هر نوع فلز، فیلتر مخصوصی لازم است. این روش نیازمند صرف هزینه و انرژی است.


ج) غشاء: در این روش ، جداسازی فلزات سنگین از طریق الکترودیالیز انجام میشود.


مکانیسم آن مشابه مکانیسم الکتروفیلتر است، بدین معنی که یک غشای مخصوص در داخل محفظه و در مسیر فاضلاب هایی که غلظت فلز آن کم است قرار میگیرد و فلزات سنگین را حذف می نماید.


این غشا به صورت انتخابی عمل نموده لکن روش پرهزینه ای است و بازدهی کمی دارد.


 



 



با توجه به وجود مشکلات در روش های فوق، پاکسازی فاضلابهای حاوی فلزات سنگین به سه فرایند اصلی زیستی نیازمند است:


الف) جذب سطحی به روش زیستی


ب) ته نشین کردن و تشکیل رسوب به طریق زیستی


ج) جذب از طریق پلیمرهای خالص شده و سایر مولکول های ویژهای که از سلول های میکروبی حاصل میشوند. علاوه بر روش های ذکر شده، روش های دیگری نیز برای حذف فلز سنگین وجود دارند.


 



حذف فلزات از محلول به شیوه های گوناگونی صورت می گیرد که می توان به موارد زیر اشاره نمود:


الف) اتصال کاتیونهای فلزی به سطح و یا داخل دیواره ی سلولی


ب) جابجایی فلز در محلول


ج) واکنشهای فلز با پلیمرهای خارج سلولی و یا گروه های آنیونی موجود در سلول، مانند سولفید و فسفات، و در نهایت تشکیل رسوب حاوی فلز


د) تبخیر فلزات به واسطه ی تغییر حالت آنها


فرایندهای دیگری نیز که در آن از لیگاندهای سلولی و یا مدلهای شیمیایی ساده که بر همین اساس پایه گذاری شده، مورد استفاده قرار میگردد.


جلبکها، قارچ ها، مخمرها، اکتینومایسیتها و باکتریها قادر به جذب فلزات سنگین و رادیونوکلوئیدها از محیط اطراف بوده و جذب فلزات سنگین توسط بسیاری از میکروارگانیزم ها طی دو فاز جداگانه یعنی فاز وابسته به متابولیسم کهبه آرامی صورت گرفته و نیازمند منبع انرژی است و فاز غیر وابسته به متابولیسم که سریع بوده و توسط سلول های مرده انجام می شود.


علاوه بر مکانیسم های فوق، روشی های دیگری که در جذب فلزات سنگین نقش دارند، عبارتند از جذب آنزیماتیکر فاز که در باکتری سیتروباکتر موجود است. 



 
   
خانه اصلی::درباره ما::محصولات::ارتباط با ما