ارزیابی تمایل جذب فلزات نیکل و کادمیم توسط توده زیستی حاصل از لجن فاضلاب در مقایسه با دیگر جاذب ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات آلاینده های محیطی، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران – دانشجوی دکتری مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی تهران *(مسئول مکاتبات)

2 استادیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران- دانشکده محیط زیست، تهران ، ایران

چکیده

زمینه و هدف:  فلزات سنگین از آلاینده های مهم محیط زیست بوده و به علت ویژگی  سمیّت و تجمع پذیری از لحاظ بهداشتی بسیار مورد توجه قراردارند. امروزه استفاده از جاذب های بیولوژیک جهت تصفیه این مواد  به علت اقتصادی بودن و سازگاری با محیط زیست،  بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف این تحقیق سنجش میزان جذب دو فلز سنگین نیکل و کادمیم توسط توده زیستی حاصل از لجن فاضلاب (بایوسالید) و مقایسه نتایج با دیگر تحقیقات مشابه جهت بررسی تمابل جذب آن ها می باشد.
روش کار: پودر بایوسالید با استفاده از لجن دفعی فاضلاب شهری در طی مراحل خشک سازی، خرد سازی و دانه بندی تهیه گردید. محلول های 25/0 و 75/0 میلی مولار  فلزات نیکل و کادمیم  با 5/0، 1، 2 و 4 گرم از این بیوسالید در pH چهار و میزان اختلاط 200 دور بر دقیقه و دمای 26-24 درجه سلسیوس به مدت دو ساعت (در مطالعات سینتیک در زمان های متوالی5 تا 420 دقیقه) مورد تماس واقع شده و نمونه های حاصل توسط دستگاه  جذب اتمی اسپکتروفتومتری جهت مطالعات سینتیک و  مدل سازی ایزوترم جذب و مقایسه با دیگر مطالعات مورد آنالیز قرارگرفت.
یافته ها : نتایج نشان می دهد که زمان تعادل جذب فلزات در حدود دو ساعت بوده و افزایش pH  تا چهار باعث افزایش چشمگیر میزان جذب می شود.  جذب هر دو فلز از مدل لانگمویر تبعیت کرده و میزان حداکثر ظرفیت جذب(qmax) کادمیم و نیکل توسط بیوسالید به ترتیب  37/0 و 195/0 میلی‌مول بر گرم بیوسالید خشک تحت مدل لانگمویر می‌باشد.
نتیجه گیری: تمایل جذب بیوسالید برای کادمیم همچون دیگر مطالعات انجام شده در حوزه جذب بیولوژیکی بیش تر از نیکل برآورد گردید. به صورت کلی می توان تمایل جذب جلبک ها و قارچ ها را در جذب فلزات بیش از لجن ها و باکتری ها دانست که این موضوع بیش تر ناشی از خصوصیات دیواره سلولی آن ها می باشد.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست ، دوره شانزدهم، شماره سه، پاییز 93

 

ارزیابی تمایل جذب فلزات نیکل و کادمیم توسط توده زیستی حاصل از لجن فاضلاب در مقایسه با دیگر جاذب ها

 

رضا فولادی فرد[1]*

rezafd@yahoo.com

علی اکبر عظیمی[2]

 

تاریخ دریافت:15/6/87  

تاریخ پذیرش:28/9/87

 

چکیده

زمینه و هدف:  فلزات سنگین از آلاینده های مهم محیط زیست بوده و به علت ویژگی  سمیّت و تجمع پذیری از لحاظ بهداشتی بسیار مورد توجه قراردارند. امروزه استفاده از جاذب های بیولوژیک جهت تصفیه این مواد  به علت اقتصادی بودن و سازگاری با محیط زیست،  بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف این تحقیق سنجش میزان جذب دو فلز سنگین نیکل و کادمیم توسط توده زیستی حاصل از لجن فاضلاب (بایوسالید) و مقایسه نتایج با دیگر تحقیقات مشابه جهت بررسی تمابل جذب آن ها می باشد.

روش کار: پودر بایوسالید با استفاده از لجن دفعی فاضلاب شهری در طی مراحل خشک سازی، خرد سازی و دانه بندی تهیه گردید. محلول های 25/0 و 75/0 میلی مولار  فلزات نیکل و کادمیم  با 5/0، 1، 2 و 4 گرم از این بیوسالید در pH چهار و میزان اختلاط 200 دور بر دقیقه و دمای 26-24 درجه سلسیوس به مدت دو ساعت (در مطالعات سینتیک در زمان های متوالی5 تا 420 دقیقه) مورد تماس واقع شده و نمونه های حاصل توسط دستگاه  جذب اتمی اسپکتروفتومتری جهت مطالعات سینتیک و  مدل سازی ایزوترم جذب و مقایسه با دیگر مطالعات مورد آنالیز قرارگرفت.

یافته ها : نتایج نشان می دهد که زمان تعادل جذب فلزات در حدود دو ساعت بوده و افزایش pH  تا چهار باعث افزایش چشمگیر میزان جذب می شود.  جذب هر دو فلز از مدل لانگمویر تبعیت کرده و میزان حداکثر ظرفیت جذب(qmax) کادمیم و نیکل توسط بیوسالید به ترتیب  37/0 و 195/0 میلی‌مول بر گرم بیوسالید خشک تحت مدل لانگمویر می‌باشد.

نتیجه گیری: تمایل جذب بیوسالید برای کادمیم همچون دیگر مطالعات انجام شده در حوزه جذب بیولوژیکی بیش تر از نیکل برآورد گردید. به صورت کلی می توان تمایل جذب جلبک ها و قارچ ها را در جذب فلزات بیش از لجن ها و باکتری ها دانست که این موضوع بیش تر ناشی از خصوصیات دیواره سلولی آن ها می باشد.

واژه های کلیدی: جذب بیولوژیکی، نیکل، کادمیم، ایزوترم جذب، زیست توده.

 

مقدمه


یکی از مهم ترین مسایل دنیای امروز، آلــــودگــی محیط زیست  به فلزات سنگین سمی و خطرناک می باشد (1-3).

استخراج معادن و کاربرد گسترده فلزات سنگین در صنایع باعث شده است که غلظت این فلزات در آب، هوا و خاک به بیشتر از مقادیر زمینه ای افزایش پیدا کند(4). سازوکار اثر سمیت فلزات سنگین، ناشی از تمایل شدید کاتیون های این فلزات به گوگرد و بدین طریق مختل کردن فعالیت آنزیم های حیاتی در موجودات زنده می باشد(5 و 6). علاوه بر سمیت این فلزات، خاصیت تجمع پذیری آن ها در موجودات زنده اهمیت بهداشتی آن ها را بیش تر نموده است(3 و5).

        روش های معمول برای حذف فلزات سنگین از پساب ها، رسوب دهی شیمیایی به صورت هیدروکسید و یا سولفید و تعویض یونی می‌باشد که این روش ها علاوه بر هزینه بالا که سبب خودداری صاحبان صنایع از کاربرد چنین روش هایی می‌شود، مشکل تولید لجن حاصل از رسوبات شیمیایی را نیز به دنبال دارد، چرا که مشکل موجود در محیط آبی تبدیل به یک مشکل جدید در قسمت مواد زاید شده که سازگار با محیط زیست نمی باشد (7-9). چنین مشکلاتی سبب شده است که روش حذف بیولوژیکی به عنوان گزینه‌ای که هم اقتصادی بوده و هم سازگار با محیط زیست است، مورد توجه قرار گیرد (10). 

جذب بیولوژیکی[3]، جذب فیزیکوشیمیایی فلزات سنگین توسط میکرو ارگانیزم های غیرزنده است که بستگی به وجود ساختار مولکولی ویژه در دیواره سلولی آن ها دارد (4).  در مقابل تجمع بیولوژیکی[4] حذف فعال و وابسته به متابولیسم فلزات سنگین در میکرو ارگانیزم های مقاوم و قـادر به تجمع آن ها می باشد (4). جذب فعال فلزات سنگین به وسیله میکروارگانیزم‌ها به شرایط محیطی (دما، pH و...) حساس می‌باشد. همچنین تجمع بیولوژیکی نیازمند مواد مغذی برای ادامه حیات میکروارگانیزم‌ها است. به علاوه ظرفیت جذب فعال فلزات سنگین توسط میکرو ارگانیزم ها نسبتا ناچیز می باشد، در نتیجه تجمع بیولوژیکی قابلیت پایینی برای رقابت با فناوری های متداول حذف فلزات سنگین از محیط آبی دارد (4 و 11). بدین ترتیب، برای حذف موثر فلزات سنگین از آب و فاضلاب نیاز مبرمی به توسعه روشی جدید، ارزان قیمت و اقتصادی وجود دارد. برای پاسخ گویی به این نیاز در سال های اخیر مطالعات در زمینه جذب بیولوژیکی شدت گرفته است.

   در سال های اخیر جذب فلزات سنگین توسط سایر اجرام آلی (مانند خاک اره، سبوس برنج، پوست میوه، برگ و پوست درختان و...) نیز جذب بیولوژیکی نامیده شده است (11). مطالعات صورت گرفته در زمینه جذب بیولوژیکی نشان می دهد که بعضی از اجرام آلی ظرفیت جذب بالایی برای فلزات سنگین دارند، به طوری که با فناوری های متداول حذف فلزات سنگین از فاضلاب قابل رقابت هستند. معرفی این اجرام آلی به صنعت منجر به تولید برخی محصولات تجاری گردیده که از آن ها در مقیاس واقعی برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب استفاده می شود(4).

مکانیزم های اثبات شده فعال در فرآیند جذب بیولوژیکی شامل کمپلکس با سطح سلول و جذب سطحی، تعویض یونی، چیلاته کردن[5]، رسوب های ریز (در حد میکرون)[6] و واکنش های اکسیداسیون و احیاء می‌باشد. باتوجه به نوع جاذب بیولوژیکی چند سازوکار به طور همزمان در فرآیند جذب بیولوژیکی عمل حذف فلزات را به انجام می‌رسانند (8،9 و 12-14).     

       مطالعه جذب بیولوژیکی فلزات سنگین بر روی لجن تصفیه‌خانه‌ها اعم از لجن فعال، لجن دفعی، گرانول هـوازی و بی هوازی انجام گرفته است و لجن فاضلاب به علت وجود توده ناهمگن میکروارگانیزمی و کنسرسیوم میکروبی به عنوان بیو‌مسی مناسب برای مطالعات جذب بیولوژیکی مطرح می‌باشد (15و13).

در چند سال اخیر مطالعات فراوانی در مورد جذب بیولوژیکی فلزات سنگین توسط جاذب های بیولوژیکی همچون انواع جنس و گونه های قارچ، جلبک، باکتری، مخمر لجن های هوازی و بیهوازی و همچنین اضافات و زایدات بیولوژیک همچون پوست انواع میوه ها و غیره صورت پذیرفته است که در آن میان سهم بیش تر مطالعات مربوط به جلبک ها و قارچ ها بوده و مطالعات کم تری بر روی لجن ها انجام پذیرفته بود. نتایج این مطالعات به طور اختصار در جداول 1، 2 و 3 آورده شده است. با توجه به بررسی ها، مطالعات محدودی در مورد جذب فلزات توسط بایوسالید انجام یافته ، از آن جمله  نورتون و همکاران در مطالعه جذب روی توسط بایوسالید ظرفیت جذب روی را 564/0 میلی مول بر گرم عنوان کردند (15). و بررسی جذب فلزات نیکل و کادمیوم توسط این جاذب صورت نپذیرفته بود. مقاله حاضر حاصل تحقیق در مورد جذب فلزات نیکل کادمیوم از محلول های آبی توسط لجن خشک شده (بایوسالید) حاصل از تصفیه فاضلاب شهری و مقایسه با دیگر مطالعات جهت ارزیابی تمایل جذب می باشد.

 

مواد و روش ها

به منظور تهیه بایوسالید، از لجن تثبیت شدة دفعی تصفیه‌خانه فاضلاب شهرک اکباتان تهران  به دلیل شهری بودن و کم بودن میزان فلزات سنگین‌ِ آن، مورد استفاده قرار گرفت. پیش تصفیه بیوسالید، شامل خشک‌سازی تحت دمای 104-103 درجه سلسیوس و خرد سازی بوده و بیوسالید توسط الک استاندارد بین مش 50 تا 120 دانه بندی گردید.  مواد شیمیایی مورد استفاده از بین مواد با درجه خلوص بالا به منظور تحقیقات آزمایشگاهی، انتخاب شد. محلول استوک فلزات با غلظت 1/0 مولار با توجه به رهنمود های کتاب استاندارد متد[7] از پودر نیترات کادمیم چهار آب[8] و پودر نیترات نیکل شش آب[9] محصول مرک آلمان با جرم های مولی[10]  47/308 و 79/290 گرم بر مول تهیه  گردید و با استفاده از 5/1 میلی لیتر اسید نیتریک در pH زیر دو و دمای یخچال نگه داری گردید. آب مقطر مورد استفاده  هدایت الکتریکی زیر سه داشته و از اسید نیتریک (1+1) برای شستشوی ظروف و وسایل استفاده گردید(16).

ابتدا در بررسی های سینتیک 800 میلی‌لیتر از محلول فلزات  با غلظت های 25/0 و 75/0  میلی مولار  با  یک گرم بایوسالید در pH اولیه چهار، دمای 26-24 درجه سلسیوس و میزان اختلاط 200دور بر دقیقه در رآکتور ناپیوسته  تماس داده شده و در زمان های  5 ، 10، 20، 30، 60، 120، 180، 300 و 420 دقیقه مورد آزمایش قرار گرفت.

در مطالعات تاثیر   pHبر جذب ، غلظت 25/0 میلی مولار نیکل و کادمیم با یک گرم بایوسالید درpH های 2، 3، 4 و 6 در دمای 26-24 درجه سلسیوس و میزان اختلاط 200 دور بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. 

      جهت مطالعات ایزوترم جذب 800 میلی‌لیتر از محلول فلزات در غلظت های 25/0 و 75/0 میلی مولار با 5/0، 1، 2 و 4 گرم بیوسالید در pH چهار و میزان اختلاط 200 دور بر دقیقه و دمای 26-24 درجه سلسیوس به مدت دو ساعت مورد تماس واقع شده و نتایج مورد مطالعه ایزوترم جذب و مدل سازی آن قرارگرفت.

       نمونه‌هایی که از سیستم به منظور بررسی میزان جذب فلزات گرفته شده توسط ممبران فیلتر میلی پور (45/0 نانومتر) صاف شده و در pH زیر دو و دمای یخچال نگه داری شدند. سنجش غلظت فلزات  نمونه‌ها توسط دستگاه جذب اتمی (UNICAM 919) انجام یافت. قابل ذکر است که رقیق سازی و تغلیظ در برخی از نمونه‌ها انجام یافته و ضرایب ترقیق و تغلیظ در محاسبه میزان فلز جذب شده مد نظر قرار گرفته است. کلیه آزمایش‌ها با حداقل دو بار تکرار انجام و میانگین داده‌ها مورد استفاده قرار گرفت.

 

یافته ها

       پروفیل سینتیک جــذب فلـزات نیکل و کادمیم در غلظت های 25/0 و 75/0 میلی مولار در نمودار 1 نشان داده شده است. بر این اساس زمان تعادل جذب هر دو فلز در این غلظت ها تقریباً معادل دو ساعت است. نتایج نشان می دهد که با افزایش غلظت اولیه فلزات (صرف نظر از افزایش مقدار خالص جذب)، میزان درصد جذب (نسبت به محتوای اولیه فلز) کاهش می‌یابد. یعنی در غلظت 25/0 میلی‌مولار حداکثر جذب 1/82% از کل میزان کادمیم موجود در سیستم می‌باشد. در 75/0 میلی‌مولار، 8/44% و برای فلز نیکل در غلظت 25/0 میلی‌مولار حداکثر جذب 1/42% از کل میزان نیکل موجود در سیستم می‌باشد و در غلظت 75/0 میلی‌مولار حداکثر جذب به 7/23 درصد رسیده است. در کل درصد جذب کادمیم بیش از نیکل می باشد.

 

 

 

نمودار 1- پروفیل سینتیک جذب فلزات در غلظت های 25/0 و 75/0 میلی‌مولار

 

 

نمودار 2 تاثیرات pH برجذب هر دو فلز را نشان داده و همان طور که مشاهده می شود با افزایش pH تا 4 میزان جذب افزایش چشمگیری داشته  ودر pH های  بالاتر تغییر چندانی بر افزایش جذب مشاهده نمی شود. همچنین  pH های زیر 2 را می توان به عنوان  pH  واجذبی مد نظر قرار داد.

 

 

 

 

نمودار 2- تاثیر pH بر میزان جذب کادمیم و نیکل



نمودار 3 نمودار تعادلی ایزوترم جذب نیکل و کادمیم را نشان می دهد.  تحدب رو به بالای این منحنی نشان دهنده مطلوب بودن این ایزوترم ها می باشد(17). با توجه به منحنی ها نتایج نشان دهنده مطلوب تر  بودن ایزوترم جذب کادمیم نسبت به نیکل می باشد.

 

 

 

 

 

 

نمودار 3- نمودار تعادلی ایزوترم جذب کادمیم و نیکل توسط بیوسالید در pH=4

 

 

         جهت مدل سازی این ایزوترم ها، از میان انواع مختلف ایزوترم های موجود، دو ایزوترم لانگمویر[11] (معادله1) و فروندلیخ[12] (معادله 2) که بیش تر در مورد مدل سازی جذب های بیولوژیکی استفاده می‌شوند، مورد بررسی واقع شد (18-20).

معادله 1                                                           معادله 2                          

که در این جا Ceq غلظت فلز باقیمانده، qeq میزان تعادلی فلز جذب شده بر روی جاذب بیولوژیکی، Kd ثابت و qmaxحداکثر ظرفیت جذب فلز می باشد.

       نتایج نشان می دهد که جذب هر دو فلز از مدل لانگمویر تبعیت کرده ( ضریب همبستگی نمودارکادمیم بیش از نیکل بوده است) و میزان حداکثر ظرفیت جذب(qmax) کادمیم و نیکل توسط بیوسالید به ترتیب  37/0 و 195/0 میلی‌مول بر گرم بیوسالید خشک (5/41 و 442/11 میلی‌گرم بر گرم) تحت مدل لانگمویر می‌باشد.

      به منظور مقایسه و ارزیابی نتایج به دست آمده با دیگر تحقیقات انجام یافته، جدول 1 با توجه به نتایج مقالات مربوط در حوزه جذب بیولوژیک نیکل و کادمیم توسط بیومس های مختلفی همچون قارچ، مخمر، جلبک، خزه،  باکتری و لجن تهیه شده که در آن، نوع بیومس، جنس و گونه مربوط، وضعیت بیومس در هنگام جذب، ظرفیت جذب  بر اساس میلی مول بر گرم بیومس برای فلزات مختلف همراه با ذکر منبع مشخص شده است. همچنین جداول 2 و 3  نیز عیناً از دو مقاله مرتبط(21 و22) در خصوص جذب فلزات مختلف توسط انواع جلبک و جذب فلزکادمیم توسط انواع جاذب ها جهت مقایسه بیش تر آورده شده است. 

 

 

 

جدول 1- خلاصه نتایج مقالات مربوط به جذب بیولوژیکی نیکل و کادمیم توسط بیومس های مختلف

نوع بایومس

جنس و گونه

وضعیت

یون فلزی

ظرفیت جذب mmol/g

مرجع

قارچ

Funalia trogii

زنده

کادمیم

705/1

(21) Arıca, 2004

 

باکتری

Aerobic granules

زنده

کادمیم

536/1

(24) Liu, 2003

قارچ

Funalia trogii

غیر زنده

کادمیم

466/1

(23) Arıca, 2004

قارچ

Trametes versicolor

غیر زنده

کادمیم

361/1

(25) Yalçınkaya,2002

جلبک

Durvillaea potatorum

غیر زنده

کادمیم

18/1

(26) Yu,1999

جلبک

Sargassum natans

غیر زنده

کادمیم

17/1

(27) Holan,1993

جلبک

Lessonia ¯avicans

غیر زنده

کادمیم

16/1

(26) Yu,1999

جلبک

Ecklonia maxima

غیر زنده

کادمیم

15/1

(26) Yu,1999

جلبک

Durvillaea potatorum

غیر زنده

کادمیم

12/1

(28) Matheickal, 1999

جلبک

Laminaria japonica

غیر زنده

کادمیم

11/1

(26) Yu,1999

قارچ

Trametes versicolor)

زنده

کادمیم

103/1

(25) Yalçınkaya,2002

جلبک

Durvillaea potatorum

غیر زنده

کادمیم

1/1

(28) Matheickal, 1999

جلبک

Lessonia nigresense

غیر زنده

کادمیم

10/1

(26) Yu,1999

جلبک

Sargassum sp

غیر زنده

کادمیم

0676/1

(29) Cruz, 2004

جلبک

Ecklonia radiata

غیر زنده

کادمیم

04/1

(26) Yu,1999

جلبک

Scenedesmus acutus IFRPD 1020

غیر زنده

کادمیم

979/0

(30) Inthorn, 2002

قارچ

Polyporous versicolor

غیر زنده

نیکل

971/0

(31) Dilek, 2002

قارچ

Penicillium chrysogenum

غیر زنده

نیکل

937/0

(32) Deng, 2005

 

جلبک

Ascophyllum nodosum

غیر زنده

کادمیم

93/0

(26) Yu,1999

قارچ

Phanerochaete

Chryosporium

غیر زنده

کادمیم

874/0

(33) Kacar,1999

جلبک

Laminaria hyperbola

غیر زنده

کادمیم

82/0

(26) Yu,1999

جلبک

Chlorella vulgaris

غیر زنده

نیکل

819/0

(34) Aksu , 2002

جلبک

Tolypothrix tenuis TISRT 8063

غیر زنده

کادمیم

801/0

(30) Inthorn, 2002

جلبک

Sargassum vulgare

غیر زنده

کادمیم

79/0

(35) Davis,2000

قارچ

Saccharomyces cerevisiae

غیر زنده

نیکل

7886/0

(36) Özer, 2003

جلبک

C. vulgaris

غیر زنده

کادمیم

759/0

(37) Aksu , 2001

جلبک

Sargassum fluitans

غیر زنده

نیکل

75/0

(38) Holan,1994

جلبک

Sargassum baccularia

غیر زنده

کادمیم

74/0

(39) Hashim,2004

جلبک

Sargassum fluitans

غیر زنده

کادمیم

71/0

(35) Davis,2000

جلبک

Calothrix parietina TISTR 8093

غیر زنده

کادمیم

703/0

(30) Inthorn, 2002

جلبک

Ascophyllum nodosum

غیر زنده

نیکل

69/0

(38) Holan,1994

جلبک

Sargassum muticum

غیر زنده

کادمیم

68/0

(35) Davis,2000

جلبک

Chlorella vulgaris BCC15

غیر زنده

کادمیم

676/0

(30) Inthorn, 2002

جلبک

Sargassum filinendola

غیر زنده

کادمیم

66/0

(35) Davis,2000

باکتری

Spirulina platensis

غیر زنده

کادمیم

631/0

(40) Rangsayatorn,2004

لجن

Biosolid

غیر زنده

روی

564/0

(15)Norton,2004

باکتری

Streptomyces rimosus

غیر زنده

کادمیم

563/0

(41)Selatnia, 2004

قارچ

R. arrhizus

غیر زنده

کادمیم

56/0

(21)Yin,1999

جلبک

Chlorella vulgaris CCAP211/11B

غیر زنده

کادمیم

551/0

(30) Inthorn, 2002

لجن

anaerobic granules

غیر زنده

نیکل

44/0

(38) Holan,1994

لجن

anaerobic granules

غیر زنده

کادمیم

53/0

(42)2006, Hawari

جلبک

Padina sp

غیر زنده

کادمیم

53/0

(43)Kaewsarn, 2002

باکتری

Pseudomonas aeruginosa PU21 (Rip64)

غیر زنده

کادمیم

516/0

(44)Chang,1997

قارچ

Phanerochaete Chryosporiu

زنده

کادمیم

465/0

(33) Kacar,1999

جلبک

Sargassum natans

غیر زنده

نیکل

41/0

(38) Holan,1994

قارچ

A. oryzae and

غیر زنده

کادمیم

40/0

(42)2006, Hawari

جلبک

Fucus vesiculosus

غیر زنده

نیکل

39/0

(38) Holan,1994

جلبک

Chlamydomonas reinhardtii

غیر زنده

کادمیم

379/0

(45)Tuzün , 2005

لجن

Biosolid

غیر زنده

کادمیم

37/0

همین تحقیق

قارچ

Mucor rouxii

غیر زنده

نیکل

35/0

(46)Yan, 2003

قارچ

R. oligosporus

غیر زنده

کادمیم

35/0

(38) Holan,1994

جلبک

Sargassum wightii

غیر زنده

نیکل

321/0

(47)Vijayaraghavan, 2005

مخمر

Saccharomyces cerevisiae

غیر زنده

کادمیم

2825/0

(48)Göksungur, 2005

قارچ

R. oryzae,

غیر زنده

کادمیم

28/0

(38) Holan,1994

لجن

Digested sludge

غیر زنده

نیکل

274/0

(49)Weng, 2002

خزه

Fontinalis antipyretica

غیر زنده

کادمیم

249/0

(50)Martins, 2004

لجن

Activated sludge

غیر زنده

نیکل

202/0

(49)Weng, 2002

لجن

Biosolid

غیر زنده

نیکل

195/0

همین تحقیق

مخمر

Baker's yeast

غیر زنده

نیکل

194/0

(51) Padmavathy, 2003

قارچ

Mucor rouxii

زنده

نیکل

1889/0

(46)Yan, 2003

جلبک

Gracilaria salicornia

غیر زنده

کادمیم

16/0

(39) Hashim,2004

قارچ

Botrytis cinerea

غیر زنده

کادمیم

1515/0

(52) Akar, 2005

قارچ

Phanerochaete chrysosporium

غیر زنده

کادمیم

135/0

(53) Li, 2004

قارچ

Mucor rouxii

غیر زنده

نیکل

108/0

(46)Yan, 2003

جلبک

Sargassum vulgare

غیر زنده

نیکل

09/0

(38) Holan,1994

قارچ

M. rouxii(pretreated)

زنده

نیکل

0892/0

(54)Yan, 2000

لجن

activated sludge

زنده

نیکل

080/0

(55)Arican,2002

قارچ

Mucor rouxii

زنده

کادمیم

077/0

(46)Yan, 2003

قارچ

Mucor rouxii

غیر زنده

کادمیم

074/0

(46)Yan, 2003

قارچ

M. rouxii(pretreated)

زنده

کادمیم

0617/0

(46)Yan, 2003

لجن

Sludge-Ash

غیر زنده

نیکل

0054/0

(49)Weng, 2002

 


جاذب های بیولوژیکی نسبت به فلزات سنگین مختلف تمایلات جذب متفاوتی دارند و لذا در ظرفیت جذب خود متفاوت عمل می‌کنند. کارآیی جاذب بیولوژیکی بستگی به حالت یونی میکروارگانیزم داشته و همانند رزین های سنتتیک این جاذب می‌بایست با فرم های یونی متفاوتی همچون حالت پروتونی (H+) و یا کاتیونی (Mg++, Ca++, Na+) اشباع شوند به همین خاطر باتوجه به نوع میکروارگانیزم و فلز سنگین به کمک اسیدهای معدنی، قلیا و یا نمک یک اصلاح اولیه‌ای بر روی جرم بیولوژیکی انجام می‌شود. از دیگر عوامل موثر در پدیده جذب نقش گروه های مختلف جرم بیولوژیکی در حذف و بازیافت فلزات سنگین توسط پدیده جذب است چرا که جرم های بیولوژیکی مختلف همچون باکتری ها، قارچ ها، مخمرها، سیانو باکتری‌ها و جلبک ها انواع گوناگونی از فلزات سنگین با مقادیر مختلف را می‌توانند جذب کنند(58، 57، 11، 7 ،56).

با توجه به  نتایج حاصله و با توجه به جداول 1 و 2 به صورت کلی می توان عنوان کرد که جلبک ها و قارچ ها تمایل جذبی بیشتری نسبت به فلزات دارند و لجن ها و باکتری ها تمایل جذب کمتری از خود نشان داده اند که خود این تمایل جذب برای فلزات مختلف نیز متفاوت خواهد بود و با توجه تحقیق انجام شده توسط بیوسالید و نیز نتایج جداول 1 و 3 مشخص می شود که میزان میلی مول جذبی کادمیم نسبت به نیکل به طور قابل ملاحظه ای بیش تر است و ظرفیت های بالای یک میلی مول به جذب این فلز اختصاص دارد که نشان دهنده تمایل جذب بالای این فلز توسط اغلب جاذب های بیولوژیکی می باشد.


 

جدول 2- جذب فلزکادمیم توسط انواع جاذب ها (22).

مرجع

Qmax (mmol/g)

جاذب بیولوژیک

     

Norris and Kelly,1979

Norris and Kelly,1979

Volesky,1994

 

0.13

0.13

10.0- 40.0

Yeast biomass

Sacchaaromycec uvarium

C. utilis

Sacchaaromycec cerevisiae

 

Fry et al., 1992

Fry et al., 1992

Norris and Kelly,1979

Norris and Kelly,1979

 

0.19

0.08

0.052

0.042

Bacterium biomass

Bacillus sp.

Bacillus cereus

S. lipolytica

R.mucilaginosa

 

Volesky,1994

Volesky,1994

Volesky,1994

Fry et al., 1992

Tobin et al.,1984

Fourest et al., 1994

This study

This study

This study

This study

This study

This study

 

0.45

0.35

0.46

0.27

0.13

0.25

0.40

0.38

0.56

0.38

0.37

0.31

Fungal biomass

Fucus vesiculous

Penicillium chrysogenus

Halimeda opuntia

R. arrhizus

R. arrhizus

R. arrhizus

R. arrhizus(fresh)

R. arrhizus (dry)

R. arrhizus(pretreated)

A. oryzae(pretreated)

R.oligosporus(pretreated)

R.oryzae(pretreated)

 

Volesky,1994

Matheickal and Yu, 1966

Matheickal and Yu, 1966

 

0.89

1.0

1.1

Marine algal biomass

Ascophillus nodosum

Ecklonia radiate

Durvillea potatorum

 

Volesky,1994

Volesky,1994

Volesky,1994

 

0.56

0.26

0.20

Ion-exchange resins

Duolite Gt 73

Duolite IRA 400

T2CT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 3- جذب فلزات مختلف توسط انواع جلبک(21).

مرجع

جذب

(mmol/g)

pH

جاذب بیولوژیک (جلبک های قهوه ای )

 

فلز

Volesky and Kuyucak[81]

Kuyucak and  Volesky [82]

2.03

0.12

2.5

2.5

Sargassum natans

Ascophyllan nodosum

Au

Holan et al.[83]

Holan et al.[83]

Holan et al.[83]

Davis et al.[54]

Davis et al.[54]

Davis et al.[54]

Davis et al.[54]

Holan et al.[83]

1.91

1.18

1.17

0.79

0.71

0.68

0.66

0.65

 

4.9

3.5

3.5

4.5

4.5

4.5

4.5

3.5

 

Ascophyllan nodosum

Ascophyllan nodosum

Sargassum natans

Sargassum vulgare

Sargassum fluitans

Sargassum muticum

Sargassum filipendula

Fucus vesiculosous

Cd

 

 

 

 

 

 

 

Kuyucak and  Volesky[40,41]

1.70

4.0

Ascophyllan nodosum

Co

Fourest and Volesky[55]

Fourest and Volesky[55]

Davis et al.[54]

Davis et al.[54]

Davis et al.[54]

1.59

1.18

0.93

0.89

0.80

4.5

4.5

4.5

4.5

4.5

Lmainaria japonica

Fucus vesiculosus

Sargassum vulgare

Sargassum filipendula

Sargassum fluitans

Cu

Figueira et al.[56]

0.99

4.5

Sargassum fluitans

Fe

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

0.75

0.69

0.41

0.39

0.09

3.5

3.5

3.5

3.5

3.5

Sargassum fluitans

Ascophyllan nodosum

Sargassum natans

Fucus vesiculosus

Sargassum vulgare

Ni

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

Holan and Volesky[84]

1.31

1.22

1.11

1.10

3.5

3.5

3.5

3.5

Ascophyllan nodosum

Sargassum natans

Fucus vesiculosus

Sargassum vulgare

Pb

Yang and Volesky[57]

1.59

4.0

Sargassum fluitans

UO22+

Fourest and Volesky[55]

Fourest and Volesky[55]

Fourest and Volesky[55]

1.4

1.18

0.80

4.5

4.5

4.5

Lmainaria japonica

Sargassum fluitans

Fucus vesiculosus

Zn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


  بیش تر بودن تمایل جذب در جلبک ها و قارچ ها را می توان در دیواره سلولی آن ها جستجو کرد. ترکیب اصلی دیواره سلولی اکثر جلبک ها، سلولز است و گروه های عامل تشکیل دهنده پیوند با فلزات موجود در آن شامل کربوکسیلات، آمین، فسفات، سولفیدریل، سولفات، هیدروکسیل و ایمیدازول[13] می‌باشد. گروه های عامل ایمیدازول و آمین در زمان پروتونیزاسیون[14] (پیش تصفیه جاذب بیولوژیکی با استفاده از اسید) دارای بار مثبت شده و قادر به تشکیل پیوند با فلزات آنیونی (مانند کروم (VI) و آرسینک (V) ) می‌گردد. دیواره سلولی جلبک های قهوه‌ای حاوی فوکویدین و اسید آلژینیک است. در pH خنثی اسید آلژینیک دارای گروه های عامل کربوکسیلات و سولفات با بار منفی است. جلبک های آب شیرین نیز حاوی اسید گالاکترونیک و پلیمرهای پکتین آن بوده که دارای محل های با بار منفی برای جذب فلزات سنگین می‌باشد (12).  در میان جرم های بیولوژیکی، قارچ ها به دلیل دارا بودن دیواره سلولی ویژه، خصوصیات جذب قابل ملاحظه‌ای را از خود نشان می دهد (59-61). در دیواره سلولی قارچ ها، گروه های فسفات و کربوکسیل در جذب فلزات شرکت می‌کنند (12و 46).

 

 

نتیجه گیری

  • نتایج نشان می دهند که زمان تعادل جذب فلزات در حدود دو ساعت بوده و میزان حداکثر ظرفیت جذب(qmax) کادمیم توسط بایوسالید 37/0 میلی‌مول کادمیم بر گرم بایوسالید خشک (5/41 میلی‌گرم بر گرم ) با ثابت لانگمویر (Kd)، 1044/0 میلی‌مول برلیتر(73/11 میلی‌گرم برلیتر) بوده  و حداکثر ظرفیت جذب(qmax) برای فلز نیکل 195/0 میلی‌مول نیکل بر گرم بیوسالید خشک(442/11 میلی‌گرم بر گرم) با ثابت لانگمویر (Kd)  23796/0 میلی‌مول برلیتر (9611/13 میلی‌گرم برلیتر) می‌باشد.
  • افزایش pH از دو تا چهار باعث افزایش چشمگیر جذب فلزات نیکل و کادمیم شده اما این افزایش تا شش تاثیر چندانی بر میزان جذب آن ها نداشته است
  • همانند دیگر بیومس ها که مورد تحقیق قرار گرفته اند تمایل جذب بیوسالید برای جذب فلز کادمیم بیشتر از نیکل می باشد.
  • به صورت کلی می توان تمایل جذب جلبک ها و قارچ ها را در جذب فلزات بیش از لجن هــا و باکتری ها دانست که این موضوع بیشتر ناشی از خصوصیات دیواره سلولی آن ها می باشد.

 

قدردانی

            بدین وسیله از شرکت سهامی مدیریت منابع آب وابسته به وزارت نیرو که از لحاظ مالی از این تحقیق، تحت عنوان پروژه تحقیقاتی با کد 83123-1ENV ، حمایت نمودند و همچنین از پرسنل محترم آزمایشگاه دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران جهت همکاری در انجام آزمایشات این تحقیق سپاسگزاری می گردد.

 

 

منابع

  1. Chong, A. M. Y.; Wong, Y. S.; Tam, N. F. Y., (2000). “Performance of different microlgal species in removing nickel and zinc from industrial wastewater”, Chemosphere, Vol. 41, pp. 251-257.
  2. Liehr, S. K.; Chen, H. J.; Lin, S. H., (1994). “Metal removal by algal biofilms”, Wat. Sci. Tech., Vol. 30, No. 11, pp. 59-68.
  3. Matheical, J.T.; Yu, Q., (1996). “Biosorption of lead from aqueous solutions by marine algae Ecklonia radiate”, Wat. Sci .Tech. Vol. 34, No. 9, pp. 1-7.
  4. Volesky, B., (1990). “Biosorption of heavy metals”, CRC Press, Boca Raton, USA.
  5. Baird, C., (1995), “Environmental chemistry”, W. H. Freeman and Company.
  6. Gupta, V. K.; Shrivastava, A. K.; Jain, N., (2001). “Biosorption of chromium (VI) from aqueous solutions by green algae Spirogyra species”, Wat. Res. Vol. 35, No. 17, pp. 4079-4085.
  7. Gadd G.M.; Griffiths A.J., (1978). “Microorganisms and heavy metal toxicity” Microbial. Ecology ,vol. 4, pp. 303-317
  8. Volesky B., (1987). “Biosorbents for metal recovery”, Trends in Biotechnology,. Vol 5, pp. 96-101.
  9. Volesky, B., (1990). “Biosorption of heavy metals”, CRC Press, Boca Raton, USA.
  10. Tung, V. P.; Lawson, F.; Prince, I. G.,( 1988). Biotechnol. Bioeng. Vol. 34, pp. 990-999.
  11. Wase, J.; Forster, C., (1997). “Biosorbents for metal ions”, Taylor and Francis Ltd.
  12. Gupta, R.; Ahuja, P.; Khan, S.; Saxena, R. K.; Mohapatra, H., (2000). “Microbial biosorbents Meeting challenges of heavy metal pollution in aqueous solutions”, Current Science, Vol. 78, No. 8, pp. 967-973
  13. Volesky, B., (2001). “Detoxification of metal-bearing effluents: biosorption for the next century”, Hydrometallurgy, Vol. 59, pp. 203-216.
  14. Gadd, G. M., (1990). “Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms” Experientia, , vol. 46, p. 834-840.
  15. Norton L.; Baskaran K.; McKenzie T., (2004). “Biosorption of zinc from aqueous solutions using biosolids”, Advances in Environmental Research, vol. 8, pp. 629–635.
  16. Eaton A.D.; Clesceri L.; Greenbery A.E., (1998)."Standard methods for the examination of water and wastewater" , 20th ed., APHA- AWWA – WEF
  17. McCabe W.; Smith J.; Harriot p., (1982). "Unit Operation of Chemical Engineering, 4th ed., Mcgrow-Hill, Inc.
  18. Liu H.L.; Chen B. Y.; Lan Y.W.; and Cheng Y.C.,(2004). "Biosorption of Zn (II) and Cu (II) by the indigenous Thiobacillus thiooxidans". Chemical Engineering Journal, vol.97, pp. 195–201.
  19. AWWA, (1990). "Water Quality and Treatment", 4th ed., McGrow-Hill.Inc.
  20. دیهول، ف.، (1370)،«بررسی و حذف دترجنتها از پسابهای صنعت نساجی بطریق جذب» پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی محیط زیست ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه تربیت مدرس.
  21. Davis T. A.; Volesky B.; Mucci A., (2003). "A review of the biochemistry of heavy metalbiosorption by brown algae" Water Research, vol. 37, pp. 4311–4330.
  22. Yin P.; Yu Q.; Jin B.; Ling Z., (1999). "Biosorption removal of cadmium from aqueous solution by using pretreated fungal biomass cultured from starch wastewater". Water Research Vol. 33, Iss. 8, pp. 1960-1963.
  23. Arıca M. Y.; lu G. B.; Yılmaz M.; Bekta S.; Genç Ö., (2004). "Biosorption of Hg2+, Cd2+, and Zn2+ by Ca-alginate and immobilized wood-rotting fungus Funalia trogii" Journal of Hazardous Materials Vol. 109, Iss.1-3, pp. 191-199.
  24. Liu Y.; Yang S. F.; Xu H.; Woon K. H.;  Lin Y. M.; Tay J. H., (2003)." Biosorption kinetics of cadmium (II) on aerobic granular sludge". Process Biochemistry Vol. 38, Iss.7 pp. 997-1001.
  25. Yalçınkaya Y.; Soysal L.; Denizli A.; Arıca M. Y.; Bekta S.; Genç Ö., (2002)." Biosorption of cadmium from aquatic systems by carboxymethylcellulose and immobilized Trametes versicolor". Hydrometallurgy Vol.63, Iss. 1, pp. 31-40.
  26. Yu Q.; Matheickal J.T.; Yin P.; Kaewsarn P., (1999). "Heavy metal uptake capacities of common marine macro algal biomass ". Wat. Res. Vol. 33, No. 6, pp. 1534-1537.
  27. Holan, Z. R.; Volesky, B.; Prasetyo, I., (1993). “Biosorption of Cd by biomass of marine algae”, Biotech. Bioeng., Vol. 41, pp. 819-825. 
  28. Matheickal J. T.;Yu Q.; Woodburn G. M., (1999)." Biosorption of cadmium (II) from aqueous solutions by pre-treated biomass of marine alga Durvillaea potatorum" Water Research Vol. 33, Iss. 2, pp. 335-342.
  29. Cruz C.C.V.;  Carlos A.; da Costa A.; Henriques C. A.;  Luna A. S., (2004)." Kinetic modeling and equilibrium studies during cadmium biosorption by dead Sargassum sp. Biomass". Bioresource Technology Vol. 91, Iss.3, pp. 249-257.
  30. Inthorn D., et al. (2002). "Sorption of mercury, cadmium and lead by microalgae". ScienceAsia, Vol. 28, pp. 253-261.
  31. Dilek F. B.; Erbay A.; Yetis U., (2002)." Ni (II) biosorption by Polyporous versicolor". Process Biochemistry Vol. 37, Iss. 7, pp. 723-726.
  32. Deng SH.; Ting Y. P., (2005)." Characterization of PEI-modified biomass and biosorption of Cu (II), Pb(II) and Ni(II)". Water Research Vol. 39, Iss. 10, pp. 2167-2177.
  33. Kacar Y.; Arpa C.; Sema Tan S.; Adil Denizli A.; Genc O.; Arıca M.Y.,(1999)." Biosorption of Hg (II) and Cd (II) from aqueous solutions: comparison of biosorptive capacity of alginate and immobilized live and heat inactivated Phanerochaete chrysosporium". Process Biochemistry, Vol. 37, pp.601–610.
  34. Aksu Z., (2002)," Determination of the equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters of the batch biosorption of nickel (II) ions onto Chlorella vulgaris". Process Biochemistry Vol. 38, Iss. 1, pp. 89-99.
  35. Davis, T. A.; Volesky, B.; Vieira, RHSF., (2000). “Sargassum seaweed as biosorbent for heavy metals”, Wat. Res. Vol. 34, pp. 4270-4278.
  36. Özer A.; Özer D., (2003)." Comparative study of the biosorption of Pb (II), Ni(II) and Cr(VI) ions onto S. cerevisiae: determination of biosorption heats". Journal of Hazardous Materials Vol. 100, Iss.1-3, 27, pp. 219-229.
  37. Aksu Z., (2001)." Equilibrium and kinetic modelling of cadmium (II) biosorption by C. vulgaris in a batch system: effect of temperature". Separation and Purification Technology Vol. 21, Iss. 3, pp. 285-294.
  38. Holan ZR; Volesky B., (1994)." Biosorption of lead and nickel by biomass of marine aglae". Biotechnol-bioeng. New York John Wiley & Sons, Inc, Vol. 43 (11) pp. 1001-1009.
  39. Hashim M.A.; Chu K.H., (2004). "Biosorption of cadmium by brown, green, and red seaweeds" Chemical Engineering Journal Vol.97,pp. 249–255.
  40. Rangsayatorn N.; Pokethitiyook P.; Upatham E. S.; Lanza G. R., (2004)."Cadmium biosorption by cells of Spirulina platensis TISTR 8217 immobilized in alginate and silica gel". Environment International Vol. 30, Iss. 1, pp. 57-63.
  41. Selatnia A.;Bakhti M.Z.; Madani A.; Kertous L.; and Mansouri Y.; (2004)." Biosorption of Cd2+ from aqueous solution by a NaOH-treated bacterial dead Streptomyces rimosus biomass". Hydrometallurgy Vol. 75, Iss. 1-4, pp. 11-24.
  42. Hawari A. H.; Mulligan C. N., (2006)." Biosorption of lead (II), cadmium(II), copper(II) and nickel(II) by anaerobic granular biomass". Bioresource Technology Volume 97, Issue 4, Pages 692-700
  43. Kaewsarn P., (2002). "Biosorption of copper (II) from aqueous solutions by pre-treated biomass of marine algae Padina sp."Chemosphere Vol. 47, pp. 1081–1085.
  44. Chang J. S.;Law R.; Chang C. C., (1997)." Biosorption of lead, copper and cadmium by biomass of Pseudomonas aeruginosa PU21". Water Research Vol. 31, Iss. 7, pp. 1651-1658.
  45. Tuzün I.; Bayramoğlu G.; Yalçın E.; Başaran G.; Çelik G.; Arıca M. Y.,  (2005). Equilibrium and kinetic studies on biosorption of Hg(II), Cd(II) and Pb(II) ions onto microalgae Chlamydomonas reinhardtii". Journal of Environmental Management Vol. 77, Iss. 2, pp. 85-92.
  46. Yan, G.; iraraghavan, T.,(2003).“Heavy metal removal from aqueous solution by fungus Mucor rouxii”, Wat. Res. Vol. 37, pp. 4486-4496.
  47. Vijayaraghavan K.; egan J.; Palanivelu K.; Velan M., (2005)." Biosorption of cobalt (II) and nickel (II) by seaweeds: batch and column studies". Separation and Purification Technology Vol. 44, Iss.1, pp. 53-59.
  48. Göksungur Y.; Üren S.; Güvenç U., (2005)." Biosorption of cadmium and lead ions by ethanol treated waste baker’s yeast biomass". Bioresource Technology Vol. 96, Iss. 1, pp. 103-109.
  49. Weng C. H.,(2002). "Removal of Nickel from Dilute Aqueous Solution    by Sludge-Ash". Journal of Environmental Engineering, Vol. 128, No. 8., pp. 716–722.
  50. Martins R. J. E.; Pardo R.;Boaventura R. A. R., (2004)." Cadmium (II) and zinc (II) adsorption by the aquatic moss Fontinalis antipyretica: effect of temperature, pH and water hardness". Water Research Vol. 38, Iss. 3, pp. 693-699.
  51. Padmavathy V.; Vasudevan P.; Dhingra S. C., (2003)." Biosorption of nickel (II) ions on Baker’s yeast". Process Biochemistry Vol. 38, Iss.10, pp. 1389-1395.
  52. Akar T.; Tunali S., (2005)." Biosorption performance of Botrytis cinerea fungal by-products for removal of Cd (II) and Cu (II) ions from aqueous solutions". Minerals Engineering, Vol. 18, pp. 1099-1109.  
  53. Li Q.; Wu S.; Liu G.; Liao X.;  Deng X.;  Sun D.; Hu Y.; Huang Y., (2004)." Simultaneous biosorption of cadmium (II) and lead (II) ions by pretreated biomass of Phanerochaete chrysosporium". Separation and Purification Technology Vol. 34, Iss. 1-3, pp. 135-142.
  54. Yan G.; Viraraghavan T., (2000). "Effect of pretreatment on the bioadsorption of heavy metalson Mucor rouxii" Water SA., Vol. 26 No. 1.
  55. Arican B.;Celal Gokcay F.; and Yetis U., (2002)." Mechanistics of nickel sorption by activated sludge". Process Biochemistry Vol. 37, Iss.11, pp. 1307-1315.
  56. Strattin, g. w., (1987). ''Review in Environmental Toxicology'', Elsevier, Amsterdam, pp. 85-94.
  57. Greene, B.and Darnall, D. W.,( 1990). ''Microbial Mineral Recovery'' McGraw Hill,  pp. 277-301.
  58. Gadd, G. M., (1998).'' Biotechnology-A Comperhensive Treatise, Special Microbial Processes'', VCH, VerlgesgesellSchaft, Weinheim, Germany, Vol. 6b, pp. 401-433.
  59. Rosenberger, R. F.,(1975). ''The Filamentous Fungi'', Edward Arnold, London, Vol. 2, pp. 328- 342.
  60. Paknikar, K. M.; Paknikar, U. S.; Puranik, P. R., (1993). ''Biohydrometallurgical Technologies ''The Minerale, Materials Society, TMS Publication, Wyoming, USA, Vol, 2, pp. 229-236.
  61. Gadd, G. M.,(1990), ''Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms. Experientia, Vol. 46, p. 834-840.

 




 



1- مرکز تحقیقات آلاینده های محیطی، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران – دانشجوی دکتری مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی تهران *(مسئول مکاتبات)

2- استادیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران- دانشکده محیط زیست، تهران ، ایران

1- Biosorption

2- Bioaccumulation

3- Chelatation

4- Micropoecipitation

1- Standard methods for the examination of water and wastewater

2- Cd(No3)2*4H2O

3- Ni(NO3)2*6H2O

3- Molar Mass

1- Langmuir

2- Freundlich

[13] - imidazole

[14] - protonation

  1. Chong, A. M. Y.; Wong, Y. S.; Tam, N. F. Y., (2000). “Performance of different microlgal species in removing nickel and zinc from industrial wastewater”, Chemosphere, Vol. 41, pp. 251-257.
  2. Liehr, S. K.; Chen, H. J.; Lin, S. H., (1994). “Metal removal by algal biofilms”, Wat. Sci. Tech., Vol. 30, No. 11, pp. 59-68.
  3. Matheical, J.T.; Yu, Q., (1996). “Biosorption of lead from aqueous solutions by marine algae Ecklonia radiate”, Wat. Sci .Tech. Vol. 34, No. 9, pp. 1-7.
  4. Volesky, B., (1990). “Biosorption of heavy metals”, CRC Press, Boca Raton, USA.
  5. Baird, C., (1995), “Environmental chemistry”, W. H. Freeman and Company.
  6. Gupta, V. K.; Shrivastava, A. K.; Jain, N., (2001). “Biosorption of chromium (VI) from aqueous solutions by green algae Spirogyra species”, Wat. Res. Vol. 35, No. 17, pp. 4079-4085.
  7. Gadd G.M.; Griffiths A.J., (1978). “Microorganisms and heavy metal toxicity” Microbial. Ecology ,vol. 4, pp. 303-317
  8. Volesky B., (1987). “Biosorbents for metal recovery”, Trends in Biotechnology,. Vol 5, pp. 96-101.
  9. Volesky, B., (1990). “Biosorption of heavy metals”, CRC Press, Boca Raton, USA.
  10. Tung, V. P.; Lawson, F.; Prince, I. G.,( 1988). Biotechnol. Bioeng. Vol. 34, pp. 990-999.
  11. Wase, J.; Forster, C., (1997). “Biosorbents for metal ions”, Taylor and Francis Ltd.
  12. Gupta, R.; Ahuja, P.; Khan, S.; Saxena, R. K.; Mohapatra, H., (2000). “Microbial biosorbents Meeting challenges of heavy metal pollution in aqueous solutions”, Current Science, Vol. 78, No. 8, pp. 967-973
  13. Volesky, B., (2001). “Detoxification of metal-bearing effluents: biosorption for the next century”, Hydrometallurgy, Vol. 59, pp. 203-216.
  14. Gadd, G. M., (1990). “Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms” Experientia, , vol. 46, p. 834-840.
  15. Norton L.; Baskaran K.; McKenzie T., (2004). “Biosorption of zinc from aqueous solutions using biosolids”, Advances in Environmental Research, vol. 8, pp. 629–635.
  16. Eaton A.D.; Clesceri L.; Greenbery A.E., (1998)."Standard methods for the examination of water and wastewater" , 20th ed., APHA- AWWA – WEF
  17. McCabe W.; Smith J.; Harriot p., (1982). "Unit Operation of Chemical Engineering, 4th ed., Mcgrow-Hill, Inc.
  18. Liu H.L.; Chen B. Y.; Lan Y.W.; and Cheng Y.C.,(2004). "Biosorption of Zn (II) and Cu (II) by the indigenous Thiobacillus thiooxidans". Chemical Engineering Journal, vol.97, pp. 195–201.
  19. AWWA, (1990). "Water Quality and Treatment", 4th ed., McGrow-Hill.Inc.
  20. دیهول، ف.، (1370)،«بررسی و حذف دترجنتها از پسابهای صنعت نساجی بطریق جذب» پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی محیط زیست ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه تربیت مدرس.
  21. Davis T. A.; Volesky B.; Mucci A., (2003). "A review of the biochemistry of heavy metalbiosorption by brown algae" Water Research, vol. 37, pp. 4311–4330.
  22. Yin P.; Yu Q.; Jin B.; Ling Z., (1999). "Biosorption removal of cadmium from aqueous solution by using pretreated fungal biomass cultured from starch wastewater". Water Research Vol. 33, Iss. 8, pp. 1960-1963.
  23. Arıca M. Y.; lu G. B.; Yılmaz M.; Bekta S.; Genç Ö., (2004). "Biosorption of Hg2+, Cd2+, and Zn2+ by Ca-alginate and immobilized wood-rotting fungus Funalia trogii" Journal of Hazardous Materials Vol. 109, Iss.1-3, pp. 191-199.
  24. Liu Y.; Yang S. F.; Xu H.; Woon K. H.;  Lin Y. M.; Tay J. H., (2003)." Biosorption kinetics of cadmium (II) on aerobic granular sludge". Process Biochemistry Vol. 38, Iss.7 pp. 997-1001.
  25. Yalçınkaya Y.; Soysal L.; Denizli A.; Arıca M. Y.; Bekta S.; Genç Ö., (2002)." Biosorption of cadmium from aquatic systems by carboxymethylcellulose and immobilized Trametes versicolor". Hydrometallurgy Vol.63, Iss. 1, pp. 31-40.
  26. Yu Q.; Matheickal J.T.; Yin P.; Kaewsarn P., (1999). "Heavy metal uptake capacities of common marine macro algal biomass ". Wat. Res. Vol. 33, No. 6, pp. 1534-1537.
  27. Holan, Z. R.; Volesky, B.; Prasetyo, I., (1993). “Biosorption of Cd by biomass of marine algae”, Biotech. Bioeng., Vol. 41, pp. 819-825. 
  28. Matheickal J. T.;Yu Q.; Woodburn G. M., (1999)." Biosorption of cadmium (II) from aqueous solutions by pre-treated biomass of marine alga Durvillaea potatorum" Water Research Vol. 33, Iss. 2, pp. 335-342.
  29. Cruz C.C.V.;  Carlos A.; da Costa A.; Henriques C. A.;  Luna A. S., (2004)." Kinetic modeling and equilibrium studies during cadmium biosorption by dead Sargassum sp. Biomass". Bioresource Technology Vol. 91, Iss.3, pp. 249-257.
  30. Inthorn D., et al. (2002). "Sorption of mercury, cadmium and lead by microalgae". ScienceAsia, Vol. 28, pp. 253-261.
  31. Dilek F. B.; Erbay A.; Yetis U., (2002)." Ni (II) biosorption by Polyporous versicolor". Process Biochemistry Vol. 37, Iss. 7, pp. 723-726.
  32. Deng SH.; Ting Y. P., (2005)." Characterization of PEI-modified biomass and biosorption of Cu (II), Pb(II) and Ni(II)". Water Research Vol. 39, Iss. 10, pp. 2167-2177.
  33. Kacar Y.; Arpa C.; Sema Tan S.; Adil Denizli A.; Genc O.; Arıca M.Y.,(1999)." Biosorption of Hg (II) and Cd (II) from aqueous solutions: comparison of biosorptive capacity of alginate and immobilized live and heat inactivated Phanerochaete chrysosporium". Process Biochemistry, Vol. 37, pp.601–610.
  34. Aksu Z., (2002)," Determination of the equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters of the batch biosorption of nickel (II) ions onto Chlorella vulgaris". Process Biochemistry Vol. 38, Iss. 1, pp. 89-99.
  35. Davis, T. A.; Volesky, B.; Vieira, RHSF., (2000). “Sargassum seaweed as biosorbent for heavy metals”, Wat. Res. Vol. 34, pp. 4270-4278.
  36. Özer A.; Özer D., (2003)." Comparative study of the biosorption of Pb (II), Ni(II) and Cr(VI) ions onto S. cerevisiae: determination of biosorption heats". Journal of Hazardous Materials Vol. 100, Iss.1-3, 27, pp. 219-229.
  37. Aksu Z., (2001)." Equilibrium and kinetic modelling of cadmium (II) biosorption by C. vulgaris in a batch system: effect of temperature". Separation and Purification Technology Vol. 21, Iss. 3, pp. 285-294.
  38. Holan ZR; Volesky B., (1994)." Biosorption of lead and nickel by biomass of marine aglae". Biotechnol-bioeng. New York John Wiley & Sons, Inc, Vol. 43 (11) pp. 1001-1009.
  39. Hashim M.A.; Chu K.H., (2004). "Biosorption of cadmium by brown, green, and red seaweeds" Chemical Engineering Journal Vol.97,pp. 249–255.
  40. Rangsayatorn N.; Pokethitiyook P.; Upatham E. S.; Lanza G. R., (2004)."Cadmium biosorption by cells of Spirulina platensis TISTR 8217 immobilized in alginate and silica gel". Environment International Vol. 30, Iss. 1, pp. 57-63.
  41. Selatnia A.;Bakhti M.Z.; Madani A.; Kertous L.; and Mansouri Y.; (2004)." Biosorption of Cd2+ from aqueous solution by a NaOH-treated bacterial dead Streptomyces rimosus biomass". Hydrometallurgy Vol. 75, Iss. 1-4, pp. 11-24.
  42. Hawari A. H.; Mulligan C. N., (2006)." Biosorption of lead (II), cadmium(II), copper(II) and nickel(II) by anaerobic granular biomass". Bioresource Technology Volume 97, Issue 4, Pages 692-700
  43. Kaewsarn P., (2002). "Biosorption of copper (II) from aqueous solutions by pre-treated biomass of marine algae Padina sp."Chemosphere Vol. 47, pp. 1081–1085.
  44. Chang J. S.;Law R.; Chang C. C., (1997)." Biosorption of lead, copper and cadmium by biomass of Pseudomonas aeruginosa PU21". Water Research Vol. 31, Iss. 7, pp. 1651-1658.
  45. Tuzün I.; Bayramoğlu G.; Yalçın E.; Başaran G.; Çelik G.; Arıca M. Y.,  (2005). Equilibrium and kinetic studies on biosorption of Hg(II), Cd(II) and Pb(II) ions onto microalgae Chlamydomonas reinhardtii". Journal of Environmental Management Vol. 77, Iss. 2, pp. 85-92.
  46. Yan, G.; iraraghavan, T.,(2003).“Heavy metal removal from aqueous solution by fungus Mucor rouxii”, Wat. Res. Vol. 37, pp. 4486-4496.
  47. Vijayaraghavan K.; egan J.; Palanivelu K.; Velan M., (2005)." Biosorption of cobalt (II) and nickel (II) by seaweeds: batch and column studies". Separation and Purification Technology Vol. 44, Iss.1, pp. 53-59.
  48. Göksungur Y.; Üren S.; Güvenç U., (2005)." Biosorption of cadmium and lead ions by ethanol treated waste baker’s yeast biomass". Bioresource Technology Vol. 96, Iss. 1, pp. 103-109.
  49. Weng C. H.,(2002). "Removal of Nickel from Dilute Aqueous Solution    by Sludge-Ash". Journal of Environmental Engineering, Vol. 128, No. 8., pp. 716–722.
  50. Martins R. J. E.; Pardo R.;Boaventura R. A. R., (2004)." Cadmium (II) and zinc (II) adsorption by the aquatic moss Fontinalis antipyretica: effect of temperature, pH and water hardness". Water Research Vol. 38, Iss. 3, pp. 693-699.
  51. Padmavathy V.; Vasudevan P.; Dhingra S. C., (2003)." Biosorption of nickel (II) ions on Baker’s yeast". Process Biochemistry Vol. 38, Iss.10, pp. 1389-1395.
  52. Akar T.; Tunali S., (2005)." Biosorption performance of Botrytis cinerea fungal by-products for removal of Cd (II) and Cu (II) ions from aqueous solutions". Minerals Engineering, Vol. 18, pp. 1099-1109.  
  53. Li Q.; Wu S.; Liu G.; Liao X.;  Deng X.;  Sun D.; Hu Y.; Huang Y., (2004)." Simultaneous biosorption of cadmium (II) and lead (II) ions by pretreated biomass of Phanerochaete chrysosporium". Separation and Purification Technology Vol. 34, Iss. 1-3, pp. 135-142.
  54. Yan G.; Viraraghavan T., (2000). "Effect of pretreatment on the bioadsorption of heavy metalson Mucor rouxii" Water SA., Vol. 26 No. 1.
  55. Arican B.;Celal Gokcay F.; and Yetis U., (2002)." Mechanistics of nickel sorption by activated sludge". Process Biochemistry Vol. 37, Iss.11, pp. 1307-1315.
  56. Strattin, g. w., (1987). ''Review in Environmental Toxicology'', Elsevier, Amsterdam, pp. 85-94.
  57. Greene, B.and Darnall, D. W.,( 1990). ''Microbial Mineral Recovery'' McGraw Hill,  pp. 277-301.
  58. Gadd, G. M., (1998).'' Biotechnology-A Comperhensive Treatise, Special Microbial Processes'', VCH, VerlgesgesellSchaft, Weinheim, Germany, Vol. 6b, pp. 401-433.
  59. Rosenberger, R. F.,(1975). ''The Filamentous Fungi'', Edward Arnold, London, Vol. 2, pp. 328- 342.
  60. Paknikar, K. M.; Paknikar, U. S.; Puranik, P. R., (1993). ''Biohydrometallurgical Technologies ''The Minerale, Materials Society, TMS Publication, Wyoming, USA, Vol, 2, pp. 229-236.
  61. Gadd, G. M.,(1990), ''Heavy metal accumulation by bacteria and other microorganisms. Experientia, Vol. 46, p. 834-840.