بخشی از مقاله
چکیده
فلزات سنگین یکی از آلاینده های پایدار غیر قابل تجزیه بیولوﮊیکی است که میتواند همراه پساب تصفیه شده یا فاضلاب صنایع مختلف به محیط زیست وارد شوند.یکی از راههای جلوگیری از ورود این مواد به محیط زیست تصفیه و حذف آنها از پساب ،روش رسوب دهی شیمیایی است که این روش به دلیل داشتن هزینه بالا و تولید لجن شیمیایی مسئله ساز می باشد. در نتیجه روش حذف بیولوﮊیکی به عنوان گزینهای که هم اقتصادی بوده و هم سازگار با محیط زیست می باشد مورد توجه قرار گرفته است.تصفیه بیولوﮊیکی که توسط جرم بیولوﮊیکی - قارچ،مخمر،باکتری،جلبک - انجام میشود دارای مکانیزمهای جذب، کمپلکس با سطح سلول، تعویض یونی و رسوب میکرونی است و دارای مزایایی از قبیل پائین بودن هزینه راهبری، پائین بودن حجم لجن بیولوﮊیکی و شیمیایی دفعی، راندمان بالا، قابلیت احیا جرم بیولوﮊیکی و بازیافت فلزات سنگین است.
کلمات کلیدی: جذب بیولوﮊیکی ، فلزات سنگین، جرم بیولوﮊیکی ، تصفیه پساب
مقدمه
فلزات سنگین یکی از آلایندههای پایدار غیرقابل تجزیه بیولوﮊیکی است که میتواند در محیط زیست به آب و خاک وارد شود و از آنجا جذب گیاه شود و بدین ترتیب وارد زنجیره غذایی شود، بنابراین برای هر کدام از فلزات سنگین حدی تعیین شده است که بالاتر از آن میتواند سمی و خطرناک باشد ]۳ ، ۲، ۱.[ امروزه سازمانهایی که حفاظت از محیط زیست را بر عهده دارند با وضع قوانینی از ورود بی رویه این عناصر به طرق مختلف به محیط زیست جلوگیری می کنند.یکی از راههای ورود این عناصر به محیط زیست پساب فاضلاب تصیفه شده یا تصفیه نشده بعضی از صنایع که در پروسه خود با این عناصر کار میکنند دیده میشود. روشهای معمولی جهت حذف فلزات سنگین از چنین پساب هایی، رسوب دهی شیمیایی هیدروکسید و یا سولفید، و تعویض یونی میباشد که این روشها علاوه بر هزینه بالا که سبب خودداری صاحبان صنایع از کاربرد چنین روشهایی میشود مشکل تولید لجن حاصله از رسوبات شیمیای را نیز به دنبال دارند چرا که مشکل موجود در محیط آبی تبدیل به یک مشکل جدید در قمست مواد زاید میشود که سازگار با محیط زیست نیستند ]۶، ۵، ۴. [
چنین مشکلاتی سبب شده است که روش حذف بیولوﮊیکی به عنوان گزینه ای که هم اقتصادی بوده و هم سازگار با محیط زیست است مورد توجه قرار گیرد ]۷.[تلاش در راستای استفاده از روش های حذف بیولوﮊیکی منجر به تولید جاذب های بیولوﮊیکی تجاری قوی مانند قB1لقح ه؟ئA - با استفاده از جلبک آب شیرین کططه؟ئأب هئئکطپئلاهض، پطx–Bطً - با استفاده از منابعی چون سیانو باکتریها، مخمز و جلبک - و جلAقضق1قعAعهقعB س 1قA - با استفاده از باسیلوس - شده است که به صورت گرانول جهت تصفیه فاضلاب و بازیاف فلزات به کار برده میشوند ]۸.[
جذب بیولوﮊیکی
روش حذف بیولوﮊیکی که توسط جرم بیولوﮊیکی صورت میگیرد، به دو روش انجام میشود وقتی که فلزات سنگین روی جرم بیولوﮊیکی زنده و غیر زنده باند می شود بدون اینکه ضرری برای جرم بیولوﮊیکی داشته باشد. جذب بیولوﮊیکی نامیده می شود ]۰۱ و ۹[ و زمانیکه حذف فلزات سنگین در زمان تماس طولانی جرم بیولوﮊیکی زنده با محلول فلزی از طریق داخل سلولی صورت گیرد تجمع بیولوﮊیکی نامیده می شود.به علت اینکه تجمع بیولوﮊیکی فرآیندی است که به رشد سلول وابسته بوده بنابراین مشخص کردن مقادیر حذف در این روش متفاوت از جذب بیولوﮊیکی بوده و کمکی پیچیدهتر به نظر میرسد ]۱۱.[مزایایی از قبیل پائین بودن هزینه راهبری، پائین بودن لجن بیولوﮊیکی و شیمیای دفعی، راندمان حذف بالای فلزات از پساب و همچنین عدم نیاز به مواد مغذی سبب شده است که جاذب های بیولوﮊیکی به عنوان یک روش جدید جهت حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی مورد استفاده قرار گیرند چنانچه ظرفیت مربوط به حذف یک جاذب بیولوﮊیکی با ظرفیت جذب یک رزین کاتیونی سنتتیک تجاری برابر میباشد ]۲۱.[
مکانیسم جذب
مکانیزم باند شدگی فلزات به علت پیچیدگی ماهیت جرم بیولوﮊیکی به آسانی قابل تصور نیست، بنابراین محل تجمع فلزات توسط میکروسکوﭖ الکترونی و اشعه ایکس و آنالیزهای دیگر مشخص میشود ]۳۱.[ مکانیزم جذب اصولاﹰ شامل کمپلکس با سطح سلول، تعویض یونی و رسوب های ریز - در حد میکرون - است ]۴۱ و ۵.[ 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 فرمهای یونی متفاوتی همچون حالت پروتونی جیدض و یا کاتیونی جیهش ,ییهه ,یی؟قض اشباع شوند به همین خاطر باتوجه به نوع میکروارگانیزم و فلز سنگین به کمک اسیدهای معدنی، باز و یا نمک یک املاح اولیهای بر روی جرم بیولوﮊیکی انجام میشود. از دیگر عوامل موثر در پدیده جذب نقش گروههای مختلف جرم بیولوﮊیکی در حذف و بازیافت فلزات سنگین توسط پدیده جذب است چرا که جرم های بیولوﮊیکی مختلف همچون باکتریها، قارچها، مخمرها، سیانو باکتریها و جلبکها انواع گوناگونی از فلزات سنگین با مقادیر مختلف را میتوانند جذب کنند ]۷۱، ۶۱، ۵۱، ۴، ۱.[
درجاذبهای بیولوﮊیکی تمام یونهای فلزی قبل از دسترسی به غشای پلاسمایی و سیتوپلاسم میبایست از میان دیواره سلولی بگذرند که خود این دیواره سلولی حاوی پلی ساکارید و پروتئینهای مختلفی بوده و لذا سایت های فعالی که قابلیت باند کردن یون فلزات را داشته در اختیار دارند ]۳۱.[ فرآیند جذب در باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی نیز متفاوت است چرا که دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی از دیواره سلولی گرم مثبتها نازک تر بوده و لذا لینک های عرضی محکمی ندارند اما دارای غشاﺀ بیرونی متشکل از لیپوپلی ساکارید - حبع - ، فسفولیپید و پروتئین میباشند ]۸۱.[ در حالیکه دیواره سلولی باکتریهای گرم مثبت با داشتن گلیکو پروتئین بیشتر در سطح خارجی خود نسبت به باکتریهای گرم منفی پتانسیل جذب بیشتری برای جذب بیولوﮊیکی فلزات سنگین از جمله یی2ه داشته که این مسئله باعث بروز اختلاف در ظرفیت جدید آنها شده است ]۰۲، ۹۱.[
مواد پلیمری خارج سلولی نیز به صورت انتخابی یونهای فلزی را با پتانسیل تجمعی بالا میتوانند باند کنند. این پلیمرها پتانسیل آنیونی داشته که فلزات کاتیونی را باند کرده و اغلب به صورت کپسولها و یا به صورت مجموعههای متراکمی در اطراف دیواره شکل میگیرند ]۱۲، ۸.[بنابراین اختلاف در خصوصیات دیواره سلولی میان جرمهای بیولوﮊیکی مختلف همچون جلبکها، باکتریها، سیانو باکتریها و قارچها و نیز اختلاف در خود تقسیمات بین گونهای تفاوت قابل ملاحظهای را در نوع و مقدار فلز جذب شده بوجود می آورد ]۲۲.[ از آنجایی که جذب بیولوﮊیکی مربوط به جداسازی توسط سطح سلول میباشد لذا تغییر در دیواره سلول میتواند به طور قابل توجهی در باند کردن یونهای فلزی تأثیر بگذارد، بدین منظور روشهایی جهت تغییر دیواره سلولی برای افزایش ظرفیت باند فلزات سنگین توسط جرم بیولوﮊیکی بکار گرفته میشود ]۴۱.[
