Сорбционные свойства мха по отношению к микроорганизмам и тяжелым металлам
|30 |0,2054|0,02 |10 |3,93 |0,01964 |0,18 |12,4281 |
|60 |0,1980|0,02 |10 |3,90 |0,01949 |0,26 |17,9751 |
|120 |0,1996|0,02 |10 |3,90 |0,01949 |0,26 |17,9751 |
[pic]
Рис. 2.7.
[pic]
Рис.2.8.
По виду кинетических кривых сорбции можно говорить, что основной
вклад в сорбцию ионов металлов микроорганизмами вносит физическая
сорбция, чтобы говорить о ионообменной сорбции необходимы
дополнительные исследования. Равновесное состояние устанавливается в
течение часа. Также можно сказать, что сорбция меди идет быстрее.
Полученные результаты в экспериментах по изучению сорбции металлов
в системе мох-суспензия микроорганизмов (п.2.1.6.) сведены в таблицу
2.5. и представлены в виде изотерм сорбции на рис. 2.9.и 2.10..
Таблица 2.5
Данные по сорбции металлов в системе мох-суспензия микроорганизмов
|Навеска|Исходная |Объем |Объем ЭДТА 0,05 |Равновесная |Количество |
|мха, г |концентрац|аликвоты|моль/л пошедшего|концентрация |сорбированно|
| |ия соли |, мл |на титрование, |соли металла, |го металла, |
| |металла, | |мл |моль/л |мг-экв/г |
| |моль/л | | | | |
|Ацетат кадмия, Cd(CH3COO) |
|0,2156 |0,1 |10 |9,84 |0,09842 |0,80 |
|0,2643 |0,1 |10 |9,85 |0,09850 |0,76 |
|0,1986 |0,02 |10 |3,69 |0,01846 |0,77 |
|0,1921 |0,02 |10 |3,70 |0,01850 |0,75 |
|0,1896 |0,005 |25 |1,73 |0,00346 |0,77 |
|0,1955 |0,005 |25 |1,71 |0,00342 |0,79 |
|Сульфат меди, CuSO4 |
|0,2000 |0,1 |10 |9,80 |0,09805 |0,97 |
|0,1955 |0,1 |10 |9,81 |0,09811 |0,94 |
|0,1970 |0,02 |10 |3,63 |0,01816 |0,92 |
|0,1979 |0,02 |10 |3,64 |0,01819 |0,90 |
|0,2053 |0,005 |25 |1,62 |0,00323 |0,88 |
|0,1990 |0,005 |25 |1,61 |0,00322 |0,89 |
[pic]
Рис. 2.9
[pic]Рис.2.10.
По результатам этого эксперимента можно сделать вывод, что
совместное использование мха и микроорганизмов значительно повышает
эффективность биосорбции и улучшает поглощение тяжелых металлов из
растворов этих металлов. Так, если мхом сорбируется 0,655 мг-
экв(кадмия )/г, то при совместном использовании мха и микроорганизмов-
0,777 мг-экв/г и мл. Таким образом, эффективность сорбции
увеличивается на 16% . При аналогичном сравнивании результатов сорбции
по ионам меди эффективность увеличивается на 26%.
Экспериментальные данные по изучению кинетики сорбции металлов
микроорганизмами, адсорбированными на мхе сведены в таблицу 2.6. и
представлены в виде кинетических зависимостей концентрации металла от
времени на рис. 2.11. и 2.12..
Таблица 2.6.
Данные по кинетике сорбции металла в системе мох-суспензия
микроорганизмов
|Время|Навеска |Исходная |Объем |Объем ЭДТА 0,05 |Равновесная |Количество|
|, мин|мха, г |концентрац|аликвот|моль/л пошедшего|концентрация |сорбирован|
| | |ия соли |ы, мл |на титрование, |соли металла,|ного |
| | |металла, | |мл |моль/л |металла, |
| | |моль/л | | | |мг-экв/г |
|Ацетат кадмия, Сd(CH3COO)2 |
|5 |0,2251 |0,02 |10 |3,95 |0,01975 |0,13 |
|10 |0,2643 |0,02 |10 |3,95 |0,01974 |0,13 |
|20 |0,1986 |0,02 |10 |3,93 |0,01965 |0,18 |
|30 |0,1921 |0,02 |10 |3,93 |0,01965 |0,18 |
|60 |0,1896 |0,02 |10 |3,69 |0,01845 |0,78 |
|120 |0,1955 |0,02 |10 |3,69 |0,01845 |0,78 |
|Сульфат меди, CuSO4 |
|5 |0,2312 |0,02 |10 |3,79 |0,01897 |0,52 |
|10 |0,2087 |0,02 |10 |3,79 |0,01897 |0,52 |
|20 |0,1982 |0,02 |10 |3,79 |0,01895 |0,52 |
|30 |0,19 |0,02 |10 |3,75 |0,01873 |0,64 |
|60 |0,191 |0,02 |10 |3,68 |0,01841 |0,79 |
|120 |0,24 |0,02 |10 |3,67 |0,01833 |0,83 |
[pic]
Рис.2.11.
[pic] Рис.2.12.
По результатам эксперимента можно сделать следующие выводы: в
системе быстро наступает равновесное состояние, так уже через 60 мин
сорбируется 95% ионов меди, и 97% ионов кадмия; наличие на
кинетических кривых двух точек перегиба свидетельствует о наличие у
мха двух активных центров связывания и значимости ионообменной сорбции
в суммарном процессе.
Результаты эксперимента по получению кривых выживаемости
микроорганизмов Pseudomonas aeruginosa (2.1.9.) представлены на рис.
2.13. и 2.14..
[pic]
Рис. 2.13.
[pic] Рис.2.14.
Результаты данного эксперимента полностью соответствуют
литературным сведениям о выживаемости микроорганизмов при воздействии
на них ионов тяжелых металлов [5,7]. Сопоставляя результаты этого
эксперимента и эксперимента по изучению сорбции металлов
микроорганизмами (пп.2.1.5. и 2.1.6.) можно говорить о том, что сорбция
ведется и мертвой культурой, что подтверждает физический характер
сорбции при использовании микроорганизмов.
Результаты изучения адсорбции микроорганизмов мхом (п.2.1.10.)
сведены в таблицу 2.7..
Таблица 2.7
|Концентрация |Оптическая |Оптическая |Концентрация |Фактическая |
|микробной |плотность (D) |плотность (D) |микробной |концентрация,|
|суспензии после|разбавленной |суспензии после|суспензии после |определенная |
|разведения ее |суспензии до |проведения |проведения |путем высева |
|до 50мл, кл/мл |опыта |опыта |эксперимента, |на |
| | | |кл/мл |агаризованную|
| | | |(рис.2.15.) |среду, кл/мл |
|6,8*107 |0,092 |0,073 |5,07*107 |4,5*107 |
|6,8*107 |0,092 |0,069 |5,07*107 |5*107 |
|6,8*107 |0,092 |0,071 |5,07*107 |4*107 |
Согласно результатам этого эксперимента можно говорить о том, что
мох губительно воздействует на микроорганизмы так, в результате
исследований (п.2.1.10) концентрация микроорганизмов снизилась с
6,8*107 до 5,07*107 кл/мл. Данные свойства мха могут в дальнейшем
найти применение в медицине, при использовании мха как энтеросорбента.
Концентрация микробной суспензии, кл/мл*109
Рис. 2.15.
Можно сделать следующие выводы по итогам исследований:
1) Мох является хорошим природным ионообменником и обладает хорошими
сорбционными свойствами по отношению к тяжелым металлам, это
достигается наличием в структуре мха таких веществ как полиурониды
(полисахариды, содержащие карбоксильную группу в 6-пложении пиранового
или ангидроглюкозного цикла) и пектина. Ионообменная емкость мха по
меди 0,7 мг-экв/г, по кадмию 0,65 мг-экв/г.
2) Мох оказывает губительное воздействие на микроорганизмы.
3) Исследуемый штам микроорганизмов Pseudomonas aeruginosa В7 обладает
сорбционными свойствами по отношению к тяжелым металлам. Так, по
отношению к кадмию в результате исследований (п.2.1.5) сорбционная
емкость микроорганизмов – 0,114 мг-экв/мл суспензии, по меди – 0,29 мг-
экв/мл суспензии.
4) По виду кинетических кривых сорбции, согласно современным
представлениям о механизме процесса сорбции можно сделать вывод, что в
исследованных гетерогенных системах достаточно быстро устанавливается
равновесное состояние.
5) Совместное использование мха и микроорганизмов значительно повышает
эффективность биосорбции и улучшает поглощение тяжелых металлов из
растворов этих металлов.
2.3. Статистическая обработка
2.3.1. Расчет статистической ошибки определения сорбции
микроорганизмов мхом
n:=3 i:= 1..n
X1:=0.073 X2:=0.069 X3:=0.071- объем раствора ЭДТА
пошедшего на титрование;
X:=0.071 – среднее значение;
S:=0.0006
t:=3.14
D:=0.0015
Z:=0.103
2.3.2. Расчет статистической ошибки определения концентрации
металлов путем титрования
Рассчитаем ошибку в опыте по изучению сорбции меди мхом
(п.2.1.3) для исходной концентрации 0,1 моль/л (табл.2.1):
n:=3 i:= 1..n
X1:=9.85 X2:=9.86 X3:9.84 - объем раствора ЭДТА пошедшего на
титрование;
X:=9.85– среднее значение;
S:=0.0007
D:=0.002
Z:=0.109
-----------------------
[pic]