مطالعه جذب كادميم توسط بيوفيلم باكتريايي ثابت شده بر روي كلينوپتيلولايت از محيط آبي

زمينه و هدف: آلودگي‌هاي ناشي از فلزات سنگين مشكلات بسيار جدي را براي انسانها و بقاي موجودات زنده سبب شده است و بيوفيلم باكتريها قادر به جذب فلزات سنگين از محيط آبي و تجمع آن در ساختمان سلولي خود هستند. لذا هدف اين مطالعه بررسي توانايي بيوفيلم اشرشياكلي (عامل موثر در جذب فلزات) تثبيت شده بر روي زيوليت كلينوپتيلولايت براي حذف كادميم از محيط آبي است. روش بررسي: اين تحقيق يك مطالعه تجربي- آزمايشگاهي است. آزمايشات جذب در يك راكتور منقطع در مقياس آزمايشگاهي با استفاده از كلينوپتيلولايت به تنهايي و به همراه بيوفيلم باكتري انجام شد. اثر غلظت اوليه فلز، pH محيط مايع و زمان تماس بر روي راندمان حذف بررسي شد و نهايتاً نتايج توسط مدلهاي ايزوترمي تحليل گرديد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه ميزان جذب كادميم دركلينوپتيلولايت در مقايسه با كلينوپتيلولايت پوشيده شده با بيوفيلم كمتر است. در ضمن جذب متاثر از پارامترهايي چون غلظت اوليه فلز، pH محيط مايع و زمان تماس مي‌باشد. همچنين ميزان جذب براي كلينوپتيلولايت و بيوفيلم ثابت شده بر روي كلينوپتيلولايت به ترتيب برابر 8/6 و 6/9 ميلي‌گرم بر گرم براي غلظت اوليه كادميم بين 25 تا 100 ميلي‌گرم بر ليتر مي‌باشد. ضمناً مشخص شد كه با افزايش غلظت اوليه كادميم، ميزان جذب افزايش مي‌يابد در حاليكه درصد حذف روندكاهشي را نشان داد. حداكثر كارايي جذب در pH 6 بدست آمد و هر دو مدل لانگمير و فروندليچ، فرآيند جذب را بخوبي توصيف نمودند. نتيجه‌گيري: بر اساس نتايج حاصل مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه وجود بيوفيلم سبب افزايش كارايي جذبي كلينوپتيلولايت شده است و ضمناً بيو فيلم مورد بررسي بسيار اميد بخش براي حذف كادميم از محيط آبي است.

Background and Aim: Heavy metals pollution represents a serious problem for human health and for life in general and bacterial biofilms are able to adsorb heavy metals from dilute aqueous solutions and accumulate them within their cell structure. The aim of this study was to investigate the ability of Escherichia coli biofilm (an effective agent for metal adsorption) supported on clinoptilolite for the removal of cadmium from aqueous solutions. Materials and Methods: Adsorption experiments were carried out in a laboratory-scale batch model with clinoptilolite alone and clinoptilolite covered by a bacterial biofilm. The effects of initial heavy metal concentrations, pH, and agitation time on the removal efficiency were studied. Finally, experimental results were analyzed using isotherm equations. Results: The results of this study revealed that cadmium adsorption to clinoptilolite was lower than that of clinoptilolite covered by biofilm and adsorption of the cadmium was influenced by several parameters such as initial concentration of cadmium, biosorption time and solution pH. The uptake values for clinoptilolite and for clinoptilolite covered by biofilm were 6.8 mg/g and 9.6 mg/g respectively in the batch model, for initial cadmium concentrations of 25 and 100 mg/L. It was also observed that as the initial cadmium concentration increased, the uptake increased, but the removal rate decreased. Maximum adsorption efficiency was achieved at pH value of 6. The biosorption equilibrium for cadmium was best described by the Freundlich and Longmuir models. Conclusion: It is concluded that the presence of biofilm increased the uptake efficiency of clinoptilolite and the biofilm tested in our study seems very promising for the removal of cadmium from aqueous solution.