بخشی از مقاله
حذف فلزات سنگین از پساب صنعتی توسط بیومس قارچی
چکیده
افزایش جمعیت، گسترش شهرها، توسعه صنایع و فعالیت های کشاورزی موجب آلودگی محیط زیست از جمله منابع آبی موجود در کره زمین شده است. فلزات سنگین از جمله آلاینده هایی هستند که محیط زیست را با خطرات عمده ای روبرو کرده است. روش های شیمیایی که در تصفیه پساب صنعتی به طور خاص در حذف فلزات سنگین استفاده شده اند بسیار گران و پر هزینه هستند و تولید پسماند ثانویه می کنند. بنابراین استفاده از روش بیولوژیکی ازجمله جذب فلزات توسط جرم های بیولوژیکی قارچی که روشی اقتصادی وسازگار با محیط زیست می باشد، امری ضروری است. هدف از مطالعه حاضر مروری بر مطالعات گذشته در زمینه روش های حذف فلزات سنگین توسط جرم های بیولوژیکی قارچی می باشد تا بدین ترتیب بتوان با داشتن اطلاعات منسجم با دیدی گسترده تر نسبت به انتخاب روشی مناسب و کارا در جهت حذف فلزات سنگین اقدام نمود.
در این مطالعه کلیه مقالات موجود در پایگاه های داخلی و خارجی از جمله ایران مدکس، ایران داک، SID،Google Scholar ،Scopus ، Science Direct و Pubmed مورد بررسی قرار گرفت. جهت جستجو از کلید واژه های فلزات سنگین، جذب و قارچ ،در منابع انگلیسی از((heavy metal, Fungal, Biosorptionاستفاده گردید. لازم به ذکر است که کلیه مقالات جمع آوری شده مربوط به سالهای 1999 تا 2013 می باشدکه تعداد 150 مقاله بدست آمد که پس از بررسی عناوین و چکیده مقالات، تعدادی از آنها به دلیل عدم ارتباط با اهداف مطالعه حذف گردید .در نهایت منابع واجد شرایط انتخاب و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
از 150 مقاله دریافتی با کلید واژه های وارد شده تعداد 35 مقاله ارتباط موضوعی قویتری با مطالعه داشت. براساس این مطالعات، پرکاربردترین قارچ در حذف فلزات سنگین از محلول های آبی آسپرژیلومس نیجر بود که متوسط درصد جذب آن %81 گزارش شده است. بعد از قارچ آسپرژیلوس نیجر، قارچ های آرهیزور، موکور، کرایزسپوریم بیشترین کاربرد را در حذف فلزات سنگین داشتند. قارچهای مذکور در حذف فلزاتPb2+ و Hg2+ بیشترین کارایی را داشتند. اغلب بیومس های قارچی در PH بهینه4تا 6 و دمای بهینه 45-55 درجه سیلسیوس بیشترین ظرفیت جذب را دارا بودند.
با توجه به ویژگی های منحصر به فرد جرمهای بیولوژیکی قارچها از قبیل دارا بودن دیواره سلولی ویژه، قابلیت جذب بالا، سادگی، دردسترس بودن آنها پیشنهاد می گردد که مطالعات بیشتری در خصوص کاربرد این جرمهای بیولوژیکی در حذف فلزات سنگین از پساب های آلوده در مقیاس صنعتی صورت گیرد.
کلید واژه: بیومس قارچی، حذف، فلزات سنگین،پساب
-1 مقدمه
افزایش جمعیت، گسترش شهرها، توسعه صنایع و فعالیت های کشاورزی موجب آلودگی محیط زیست از جمله منابع آبی موجود در کره زمین شده است. فلزات سنگین از جمله آلاینده هایی هستند که محیط زیست را با خطرات عمده ای روبرو کرده است. جرم اتمی فلزات سنگین از آهن 55/8) گرم بر مول) بیشتر بوده و دانسیته ای بیش از5گرم برسانتی مترمکعب دارند Rana.s.v.s)،( 2006 و از جمله ویژگی های این فلزات پایداری بالا،غیر قابل تجزیه بودن، توانایی تجمع زیستی در زنجیره غذایی و ثبات درطبیعت می باشد که بدین ترتیب اثرات نابهنجاری بر محیط زیست وسلامتی موجودات به ویژه انسانها می گذارند
2003(، 2001 .Peter, B، ) A saeed. M. Iqba
فاضلاب ناشی ازصنایعی مانند باتریسازی، سرامیکسازی، چرمسازی آبکاری، نساجی، دباغی، رنگرزی، معدنکاوی، پالایش، ذوب و استخراج فلزات ودیگر فرایندهای فلزی در مقیاس کوچک و بزرگ حاوی مقادیر قابل توجهی ازیونهای فلزی از جمله فلزات سنگین می.باشند) 2008 ،)R.G.J .Iqbal.and.Edyvean, 2004 .Fouladi-Fard ازبین.فلزات.سنگین مس،روی،سرب،جیوه،کروم، کادمیم،کبالت ونیکل فراوانترین فلزات سنگین یافت شده در فاضلاب صنایع هستندکه حذف این فلزات سنگین از پساب ها برای حفظ محیط زیست وسلامت بشری ضروری است 2006( ،.)Pamukoglu. MY, Kargi. F
با توجه به اثرات مخرب فلزات سنگین بر محیط زیست این فلزات می بایستی از پساب های صنعتی قبل از ورود به طبیعت توسط روش های مختلف مورد تصفیه قرار گرفته و تا حد قابل قبولی کاهش یابند.روش های فیلتراسیون (محمدی
.م،وهمکارانش،(1388،اسمزمعکوس (پروین،ناهیدوهمکارانش،1387،ص(31،اکسیداسیون شیمیایی(ترابیان ،علی وهمکارانش،(1383،کربن فعال(خداویسی .س،قاسمی .ن، .1391 تیلکی .ر،و همکارانش،(1381، تصفیه الکتروشیمیایی(جنیدی جعفری، احمد،(1383 از جمله روش هایی هستند که در تصفیه پساب صنعتی و به طور خاص در حذف فلزات سنگین استفاده شده اند. این روشها بسیار گران و پر هزینه هستند و تولید پسماند ثانویه که تصفیه ودفع آن مسئله ساز است. علاوه بر این این روش ها در مواقعی که غلظت فلزات کم باشد ناکارآمد می باشند. بنابراین یافتن تکنولوژی های نوین درحذف فلزات سنگین ازپسابها امری ضروری است.)) Deng, L.2007
جذب زیستی تکنولوژی نوینی است که در آن از بیومس مرده (غیرفعال) و یا زنده (فعال)برای حذف فلزات سنگین ازمحلول آبی استفاده می گردد. برتری استفاده از جرم های بیولوژیکی درجذب فلزات سنگین نسبت به سایر روشها شامل کم هزینه بودن، چگالی کم، کوچک بودن اندازه ذرات، سرعت در رشدوتکثیر آنها (در صورت زنده بودن)، قدرت جداسازی وبازده عملیاتی بالا می باشد(.)M. Iqbal, R.G.J. Edyvean 2003ازدیگر مزایای آنها احیاء آنها پس از عملیات جذب توسط هیدروکلریک اسید( بابازده%98
می باشد که این امکان را فراهم می کند بدون اینکه به بیومس صدمه ای واردشود مجدداً ازآن در عملیات جذب استفاده گردد(Viraraghavan, 1995 .,Valdman. E ,2001،.( Kapoor. A
میکروارگانیسمهای که برای بازیافت فلزات سنگین وجذب مؤثرآنها قابل استفاده اند شامل جلبک، مخمر، قارچ وباکتری میباشند.درمیان جرمهای بیولوژیکی،قارچها به دلیل دارا بودن دیواره سلولی ویژه ،قابلیت جذب بالا،سادگی ودردسترس بودن به عنوان یک روش نوین دربازیافت وجذب فلزات از پسماندبه طور روز افزون مورد توجه قرار گرفته اند)( Mungasavalli. D, 2007 مرندی.ر،امیرافشار.ح،.(1387از جمله فرآینده های جذب توسط قارچ ها جذب سطحی کاتیون های فلزی،تعویض یونی، جهت غیر فعال نمودن قارچ ها از روش های مختلفی استفاده می گردد که شامل جوشاندن درسود، فرمالدئید واسید و همچنین اتوکلاوکردن می باشدکه هر یک در جذب فلزی خاص و باتوجه به نوع میکروب انتخاب می شود.
A.Kapoor and.Viraraghavan, 1997 (،I Haluk Ceribasi and Ulku Yetis 2001 ،( Park,J.K.,Jin, Y.B., Chang, H.N,1999 عواملی مانند مدت زمان تماس،pH، غلظت اولیه فلزات سنگین،میزان جاذب استفاده شده،سرعت مخلوط کردن جاذب، محلول حاوی فلزات برکارایی بیوجاذب ها مؤثر می باشند).)Nuhoglu. Y, and Malkoc, E,2009
بنابراین با افزایش چشمگیر و جهشی صنایع در جهان و منطقه،که در پی آن دفع زائدات و پساب حاوی فلزات سنگین به محیط زیست اتفاق می افتد تصمیم گرفته شد تا برای دفع و حذف این فلزات مخاطره آمیز از روش های سازگار با محیط زیست که آلودگی ثانویه نداشته و همچنین ارزان قیمت باشد ،استفاده شود.که روش بیولوژیکی ازاین نظر بهترین روش می باشد .درمیان جرمهای بیولوژیکی هم قارچها به دلیل دارا بودن دیواره سلولی ویژه، قابلیت جذب بالا، سادگی، دردسترس وروش نوین بودن برای حذف فلزات سنگین در این تحقیق مورد بحث و مطالعه قرار گرفته شد.
برای حذف فلزات سنگین از قارچ های مختلفی استفاده می شودکه در این تحقیق هم قارچ هایی ،مثلAspergillus niger
،R.Arrhizur ،Bjerkandera sp ،c.cladosporioide ،Mucor Indicus ،G.murorum ، allochochthonousAutochthonous،Phanerochaete chrysosporiumمورد بررسی قرار گرفته است.
-2 روش بررسی
در این مطالعه کلیه مقالات موجود در پایگاه های داخلی از جمله ایران مدکس((Iranmedex، ایران داک (Irandoc) و SID و
پایگاه های اطلاعاتی خارجی از جمله Google Scholar ،Scopus ، Science Direct ، پایگاه علمی اطلاع رسانی سازمان بهداشت جهانی (Medicus /WHO/EMR)، راهنمای دسترسی به مجلات آزاد ( Open Access Journal Directory (of،Elsiver، Pubmed مورد بررسی قرار گرفت. جهت جستجو از کلید واژه های فلزات سنگین، جذب، قارچ، heavy metal، ) استفاده گردید. لازم به ذکر است که کلیه مقالات جمع آوری شده مربوط به سالهای 1999 تا 2013 می باشد.
یافته ها و بحث
نتایج حاصل از مطالعات گوناگون در خصوص حذف فلزات سنگین توسط بیومس قارچی به طور دسته بندی شده در جدول 1 آورده شده است.
:Aspergillus niger )1 براساس جدول (1)طی 6 مطالعه انجام شده داخلی و خارجی ، قارچ Aspergillus niger برای حذف فلزاتی مثل(Cr6+ Zn2+ ,co2+,cd2+, Hg2+،As5+ As3+ ،Cu ,Pb ،Ni ،Cd )اغلب از محلول های آبی بکارگرفته شده است که هرکدام از این مطالعات براساس نوع فلزات حذف شده،شرایط بهینه حذف ونسبت حذف به ترتیب در جدول((1 ذکر شده است که شرایط بهینه برای حذف اغلب فلزات برای این قارچ بدین صورت می باشدکه PH بهینه حذف فلزات 5-7 دمای بهینه ، دما در بیشترین مقدار به طوری که در اغلب تحقیقات به دلیل هزینه بالا و زمان بر بودن دمای خیلی زیاد،دمای 45تا 55در جه سیلسیوس دمای بهینه انتخاب می شود همچنین در مورد قارچ مورد نظر، اغلب بیومس های غیر فعال برای حذف فلزات بکار برده می شود.تنها در تحقیق ملک حسینی از بیومس فعال برای حذف( (Hg2+بکار گرفته شده که درصد حذفش %99 است. (
مرندی.ر،حجتی.آ،اخوان سپهری.ع،.1388 یوسفی.ج،یونسی.ح،حاج احمدی.ز.1390 ملک حسینی.ح،1386 امینی.م وهمکارانش . 1391
(D.pokhrel,t.viraraghavan,2006. Nur Liyana.I,Nur ain izzati mohd.z,soon guan .t, 2005.
