Απομάκρυνση τοξικών μετάλλων με βιορόφηση ή βιοσυσσώρευση από υγρά απόβλητα

Abstract

The purpose of this PhD was the removal of toxic metals from wastewaters with the method of biosorption or bioaccumulation. Initially, identification of groups and ligands on cell’s surface took place with FT-IR and surface titration with sodium hydroxide. From this identification it was found that the main groups on the surface were amine groups, imine groups, amide groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, phosphodiesteric groups and some alkyl groups. It was also found that in some molecules of cell’s surface there are sodium, potassium, magnesium and calcium ions. The phenomena that take place are ion-exchange, complexation and chelation, ionic bonds and van der Waals forces. The influence of pH was also examined during the biosorption of nickel and manganese ions on bacterial (Pseudomonas sp. and Staphylococcus xylosys) and fungi (Blakeslea trispora) cells. The optimum pH values were found in the range 5-6. The influence of biomass concentration was examined and it was found that the biosorption capacity is reduced with the increase of biomass concentration. The equilibrium concentrations reached to a plateau independently from the biomass quantity added. From the parameter values of Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms it was found that greater affinity and biosorption capacity showed the cells of Pseudomonas sp for both metals (95 mg g-1 for nickel ions, 125 mg g-1 for manganese ions). [...]

Στόχος της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής ήταν η απομάκρυνση των τοξικών μετάλλων από τα υγρά απόβλητα μέσω της μεθόδου της βιορόφησης ή της βιοσυσσώρευσης. Αρχικά έγινε αναγνώριση των ενεργών ομάδων της επιφάνειας των κυττάρων και του μύκητα που χρησιμοποιήθηκαν με τη λήψη φασμάτων FT-IR καθώς και με επιφανειακή τιτλοδότηση με καυστικό νάτριο. Από την αναγνώριση αυτή βρέθηκε ότι η κυτταρική επιφάνεια αποτελείται κυρίως από αμινομάδες, ιμινομάδες, αμιδομάδες, καρβοξυλομάδες, υδροξυλομάδες, φωσφορικές ομάδες και αλκυλομάδες. Επίσης έγινε γνωστό ότι στα διάφορα μόρια του κυτταρικού τοιχώματος περιέχονται ιόντα ασβεστίου, μαγνησίου, καλίου και νατρίου. Επομένως τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα κατά τη βιορόφηση είναι ιοντοανταλλαγή, συμπλοκοποίηση, ιοντικοί δεσμοί και ασθενείς διαμοριακές ελκτικές δυνάμεις τύπου van der Waals. Μελετήθηκε η επίδραση του pH κατά τη βιορόφηση ιόντων νικελίου και μαγγανίου σε κύτταρα των βακτηρίων Pseudomonas sp. και Staphylococcus xylosus και του μύκητα Blakeslea trispora. Η βέλτιστη τιμή του pH βρέθηκε στην περιοχή 5-6. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση της συγκέντρωσης της βιομάζας και βρέθηκε ότι η βιοροφητική χωρητικότητα μειώνεται με την αύξηση της βιομάζας. Οι συγκεντρώσεις ισορροπίας επίσης έφταναν σε ένα πλατό ανεξάρτητα από τη συγκέντρωση της βιομάζας που προστίθενται. Από τις τιμές των παραμέτρων των μοντέλων Langmuir, Freundlich και Temkin φάνηκε ότι μεγαλύτερη συγγένεια και βιοροφητική ικανότητα έδειξαν τα κύτταρα Pseudomonas sp και προς τα δύο μέταλλα (95 mg g-1 για το νικέλιο, 125 mg g-1 για το μαγγάνιο). [...]