ВИЛУЧЕННЯ ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ІЗ ПРОМИВНИХ РОЗЧИНІВ МАТРИКСНИМИ СТРУКТУРАМИ ФЕРОБАКТЕРІЙ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2025.50.26-37Ключові слова:
матриксні структури феробактерій, іони важких металів, біосорбція, промивні води гальванічного виробництваАнотація
В результаті антропогенного навантаження в природні води разом із недостатньо очищеним стоком промислових підприємств, мийок автотранспорту, дощовим стоком надходять іони важких металів (ІВМ): Zn, Cd, Cr, Cu, Ni, та інш. – токсичні канцерогени, які характеризуються високою біохімічною активністю, здатністю до міграції та комплексоутворення. Існуючі способи їх вилучення які в основному базуються на фізико-хімічних та баромембранних методах є досить дорогими та складними при експлуатації. Розвиток біотехнологій дозволяє розглянути бактерії, гриби, дріжджі як інструмент для вилучення цих забруднень із природних вод та промивних розчинів гальванічного виробництва. На даний час відомо багато родів бактерій та грибів здатних вилучати іони важких металів з розчинів, зокрема, мікроорганізми родів Aeromonas, Bacillus thuringiensis, Escherichia, Pseudomonas. Enterobacter, Thiobacillus ferrooxidans; мицелии грибів Aspergillus flavus, Aspergillus niger. В роботі проведено аналітичний огляд публікацій за даною тематикою. Описано відомі механізми акумуляції йонів важких металів бактеріями та міцеліальними грибами. Метою роботи є дослідження можливості видалення іонів Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+ із промивних розчинів матриксними структурами феробактерій.
Об’єктами досліджень виступали водні розчини які містили іони Cr6+ (0,8 мг/дм3) та промивні розчини від цеху гальванічного виробництва. В роботі наведена методика проведення досліджень та схеми пілотних установок. В якості реагенту-осаджувача виступали матриксні структури феробакерій Gallionella та Lepthothrix.
В результаті досліджена кінетика вилучення Cr6+ матриксними структурами при різних їх концентраціях в одиниці об’єму досліджуваного розчину. Встановлено, що максимальний ефект очищення досягався при концентрації осаду 200 мг/дм3, найменший при концентрації С=40 мг/дм3. Визначено залежності ефективності очищення промивних вод гальванічного виробництва від ІВМ (Cu2+ до 16 мг /дм3, Zn2+до 50 мг/дм3, Ni2+ до 1,3 мг/дм3) на осаді матриксних структур феробакерій.
Посилання
Yanovich, D. O., & Shvec, T. M. (2017). Hrom u gidroekosistemah ta jogo vpliv na biotu vodojm (oglyad) Gidrobiologicheskij zhurnal. 53(2). 70-87. Retrievd from http://nbuv.gov.ua/UJRN/gbj_2017_53_2_9. [in Ukrainian]
Ministry of Health of Ukraine (2022). Hygienic standards for water quality of water bodies to meet drinking, household and other needs of the population. Order No. 721 of May 2, 2022. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0524-22#Text [in Ukrainian]
Zapolskij, A. K., & Obrazcov, V. V. (1989). Kompleksna pererobka stichnih vod galvanichnogo virobnictva. Kyiv: Tehnika. [in Ukrainian]
Filipchuk, V. L. (2004). Treatment of multicomponent metal-containing wastewater from industrial enterprises: [Monograph]. Rivne: UDUVGP. {in Ukrainian]
Hennebel, T., De Gusseme, B., Boon, N., & Verstraete, W. (2009). Biogenic metals in advanced water treatment. Trends in Biotechnology, 27(2), 90-98. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2008.11.002
Sahabi, D. M., Takeda, M., Suzuki, I., & Koizumi, J. (2010). Comparison of arsenate, lead, and cadmium adsorption onto aged biofilter media. Journal of Environmental Engineering, no. 136(5). 493–500. https://doi.org/10.1061/(asce)ee.1943-7870.0000184
Orlov, V. O., Kvartenko, O. M., Martinov, S. Yu., & Gordiyenko, Yu. I. (2004). Deironing of groundwater for drinking purposes: Monograph. Rivne: Vidavnichij centr UDUVGP. [in Ukrainian]
Thapa Chhetri R., Suzuki I., Fujita T., Takeda M., Koizumi J., Fujikawa Y., Minami A., Hamasaki T., Sugahara M. Bacterial Diversity in Biological Filtration System for the Simultaneous Removal of Arsenic, Iron and Manganese from Groundwater // Journal of Water and Environment Technology, 2014. 12(2), 135–149. https://doi.org/10.2965/jwet.2014.135
Veglió, F., Beolchini, F., & Gasbarro, A. (1997). Biosorption of toxic metals: an equilibrium study using free cells of Arthrobacter sp. Process Biochem., 32(2), 99-105 https://doi.org/10.1016/s0032-9592(96)00047-7
Brady, D., & Duncan, J. R. (1994). Bioaccumulation of metal-cations by Saccharomyces cerevisiae. Appl Microbiol Biotechnol., 41(1), 149–54. https://doi.org/10.1007/bf00166098
Ferraz, A. I., Tavares, T., & Teixeira, J. A. (2004). Cr(III) removal and recovery from Saccharomyces cerevisiae. Chem Eng J., 105(1-2). 11–20. https://doi.org/10.1016/j.cej.2004.07.009
Wessam M. Morsi1, Ghoniemy E. A., Mohammaden T. F., El-Shahat M. Ramadan, Lkhawaga M. M., Rez M. M. (2020). Fungi Influence in the Bio-removal of Chromium Ions from Chemical Laboratories Wastewater. Current Science International. 9(2). 295-311 https://doi.org/10.36632/csi/2020.9.2.25
Kupka, D., & Kupsáková, I. (1999). Iron (II) oxidation kinetics in Thiobacillus ferrooxidans in the presence of heavy metals, Process Metallurgy, 9, 387-396 https://doi.org/10.1016/s1572-4409(99)80039-x
Leduc, L. G., Ferroni, G. D., & Trevors, J. T. (1997). Resistance to heavy metals in different strains of Thiobacillus ferrooxidans. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 13(4), 453–455. https://doi.org/10.1023/a:1018584402487
Kvartenko, А., & Prysiazhniuk, I. (2019). Prediction of the process of biologi-cal deferrization of underground water in a bioreactor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(10(101)), 14-22 https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177537
Shestopalov, O. V., Pitak, I. V., & Novozhilova, T. B. (2016). Biotehnologichnij zahist ta ohorona navkolishnogo seredovisha: Navchalnij posibnik Kharkiv: Tehnologichnij centr. [in Ukrainian]
Öztürk, A. (2007). Removal of nickel from aqueous solution by the bacterium Bacillus thuringiensis. Journal of Hazardous Materials, Volume 147 (1–2). 518-523, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.047
Priyadarshanee, M., & Das, S. (2020). Biosorption and removal of toxic heavy metals by metal tolerating bacteria for bioremediation of metal contamination: A comprehensive review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(1), 104686. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104686
Tiwari, M., Jain, P., Hariharapura, R. C., Narayanan, K., Bhat, U., Udupa, K. N., & Rao, J. V. (2016). Biosynthesis of copper nanoparticles using copper-resistant Bacillus cereus, a soil isolate. Process Biochem., 51(10), 1348–1356. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2016.08.008
Li, G., He, D., Qian, Y., Guan, B., Gao, S., Cui, Y., Yokoyama, K., & Wang, L. (2011). Fungus-mediated green synthesis of silver nanoparticles using Aspergillus terreus. Int. J. Mol. Sci., 13(1), 466–476. https://doi.org/10.3390/ijms13010466
Sawle, B. D., Salimath, B., Deshpande, R., Bedre, M. D., Prabhakar, B. K., & Venkataraman, A. (2008). Biosynthesis and stabilization of Au and Au–Ag alloy nanoparticles by fungus Fusarium semitectum. Sci. Technol. Adv. Mater., 9(3), 035012. https://doi.org/10.1088/1468-6996/9/3/035012
Kimber, R. L., Lewis, E. A., Parmeggiani, F., Smith, K., Bagshaw, H., Gianolio, D., Haigh, S. J., Pattrick, R. A. D., Turner, N. J., & Lloyd, J. R. (2018). Biosynthesis and characterization of copper nanoparticles using Shewanella oneidensis: Application for click chemistry. Small 14(10). Portico. https://doi.org/10.1002/smll.201703145
Roa, G, & Mutharasan, F. (1988). Directed metabolic from with high butanol yield and selectivity in continuos cultures of Clostridium acetobutylium. Biotechnol. Lett., 10(5), 313-318. https://doi.org/10.1007/bf01026157
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олександр Квартенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
