بهبود حذف فنل در پساب‌های شور به کمک باکتری تثبیت شده

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده
فنل‌ها ترکیبات آلی و بسیار سمی هستند که با توجه به کاربرد گسترده، معمولاً در پساب صنایع مختلف یافت می‌شوند. اثر بازدارندگی فنل در غلظت‌های بالا و همچنین شوری بالای پساب‌های صنعتی، یک چالش جدی برای تصفیه پساب توسط میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. یکی از رایج‌ترین رویکردها جهت غلبه بر این مشکل، تثبیت میکروارگانیسم‌های تجزیه کننده فنل می‌باشد. هدف از این مطالعه، مقایسه حذف فنل یک باکتری بومی تحمل‌کننده نمک از جنس Janibacter به صورت آزاد و تثبیت‌شده است. به این منظور، فرایند تثبیت باکتری روی بستر میکا انجام شد و کارایی تثبیت به روش پروتئین سنجی محاسبه شد. همچنین حذف فنل توسط سلول آزاد و تثبیت شده مقایسه شد و اثر پارامترهای مختلف بر میزان حذف فنل مورد بررسی قرار گرفت. براساس اندازه‌گیری غلظت پروتئین، کارایی تثبیت روی میکا، 75/68 % به دست آمد. مدت زمان حذف 100 میلی‌گرم در لیتر فنل توسط سلول‌های آزاد 88 ساعت و سلول‌های تثبیت‌شده روی میکا، 40 ساعت اندازه‌گیری شد. سلول‌های تثبیت‌شده، برخلاف سلول‌های آزاد قادر به حذف فنل در دماهای پایین تا 16℃ ، غلظت نمک بیش از 5/7% و pHهای کمتر از 5/7 و بیش از5/8 بودند. نتایج مشابهی مبنی بر عملکرد بهتر سلول‌های تثبیت شده در مطالعات دیگر نیز به دست آمده است. در نتیجه، فرایند تثبیت به جهت محافظت از سلول‌ها در برابر اثرات سمی فنل، کارایی حذف فنل سلول‌ها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد و آن‌ها را نسبت به شرایط سخت محیطی مقاوم می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Basak, B., et al., Biodegradation of high concentration phenol using sugarcane bagasse immobilized Candida tropicalis PHB5 in a packed-bed column reactor. Ecotoxicol Environ Saf, 2019. 180: p. 317-325.
2. EPA, priority pollutant list. 2014.
3. Mainka, T., et al., Potential applications of halophilic microorganisms for biological treatment of industrial process brines contaminated with aromatics. J Ind Microbiol Biotechnol, 2021. 48(1-2).
4. Ke, Q., et al., Sustainable biodegradation of phenol by immobilized Bacillus sp. SAS19 with porous carbonaceous gels as carriers. J Environ Manage, 2018. 222: p. 185-189.
5. Suzana, C.u.S.M., et al., Immobilization of microbial cells: A promising tool for treatment of toxic pollutants in industrial wastewater. African Journal of Biotechnology, 2013. 12(28): p. 4412-4418.
6. Wang, H.Q., et al., Immobilization of Pseudomonas sp. DG17 onto sodium alginate-attapulgite-calcium carbonate. Biotechnol Biotechnol Equip, 2014. 28(5): p. 834-842.
7. Kotresha, D. and G.M. Vidyasagar, Phenol degradation in a packed bed reactor by immobilized cells of Pseudomonas aeruginosa MTCC 4997. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 2017. 10: p. 386-389.
8. Gomes e Silva, N.C., et al., Phenol biodegradation by Candida tropicalis ATCC 750 immobilized on cashew apple bagasse. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2019. 7(3).
9. Liu, Y.J., A.N. Zhang, and X.C. Wang, Biodegradation of phenol by using free and immobilized cells of Acinetobacter sp. XA05 and Sphingomonas sp. FG03. Biochemical Engineering Journal, 2009. 44(2-3): p. 187-192.
10. Fareed, A., et al., Immobilized cells of a novel bacterium increased the degradation of N-methylated carbamates under low temperature conditions. Heliyon, 2019. 5(11): p. e02740.
11. Pandey, K., P. Saha, and K.V.B. Rao, A study on the utility of immobilized cells of indigenous bacteria for biodegradation of reactive azo dyes. Prep Biochem Biotechnol, 2020. 50(4): p. 317-329.
12. Sharma, S.C.D., et al., Decolorization of azo dye methyl red by suspended and co-immobilized bacterial cells with mediators anthraquinone-2,6-disulfonate and Fe3O4 nanoparticles. International Biodeterioration & Biodegradation, 2016. 112: p. 88-97.
13. Jiang, B., et al., Efficient treatment of phenolic wastewater with high salinity using a novel integrated system of magnetically immobilized cells coupling with electrodes. Bioresour Technol, 2016. 218: p. 108-14.
14. Narges Abavisani, M.A.A., Seyed Mohammad Mehdi Dastgheib Isolation and identification of haloalkaliphilic phenol degrading bacteria and evaluating their applicability. 2015.
15. Khessairi, A., et al., Pentachlorophenol degradation by Janibacter sp., a new actinobacterium isolated from saline sediment of arid land. Biomed Res Int, 2014. 2014: p. 296472.
16. Zhang, G.Y., et al., Isolation and characterization of a newly isolated polycyclic aromatic hydrocarbons-degrading Janibacter anophelis strain JY11. J Hazard Mater, 2009. 172(2-3): p. 580-6.
17. Nock, S., J.A. Spudich, and P. Wagner, Reversible, site-specific immobilization of polyarginine-tagged fusion proteins on mica surfaces. FEBS letters, 1997. 414(2): p. 233-238.
18. Zaidan, U.H., et al., Silylation of mica for lipase immobilization as biocatalysts in esterification. Applied Clay Science, 2010. 47(3-4): p. 276-282.
19. Li, J., et al., A bio-hybrid material for adsorption and degradation of phenanthrene: bacteria immobilized on sawdust coated with a silica layer. RSC Advances, 2016. 6(109): p. 107189-107199.
20. Y. Fiamegos, C.S., G. Pilidis, <-4-Aminoantipyrine_spectrophotometric_method_of_phe.pdf>. Analytica Chimica Acta, 2002.
21. Bera, S. and K. Mohanty, Areca nut (Areca catechu) husks and Luffa (Luffa cylindrica) sponge as microbial immobilization matrices for efficient phenol degradation. Journal of Water Process Engineering, 2020. 33.
22. Sadeghi, M., et al., Improving the efficiency of saline wastewater treatment plant through adaptation of halophilic microorganisms. Desalination and Water Treatment, 2019. 157: p. 62-68.
23. Saal, K., et al., Characterization of glucose oxidase immobilization onto mica carrier by atomic force microscopy and kinetic studies. Biomolecular engineering, 2002. 19(2-6): p. 195-199.
24. Abarian, M., M. Hassanshahian, and A. Esbah, Degradation of phenol at high concentrations using immobilization of Pseudomonas putida P53 into sawdust entrapped in sodium-alginate beads. Water Sci Technol, 2019. 79(7): p. 1387-1396.
25. Ruan, B., et al., Immobilization of Sphingomonas sp. GY2B in polyvinyl alcohol-alginate-kaolin beads for efficient degradation of phenol against unfavorable environmental factors. Ecotoxicol Environ Saf, 2018. 162: p. 103-111.
26. Xia, L., et al., Effects of CaCl2 freeze-drying and acidic solutions on the reusability of calcium alginate beads; and degradation of phenol by immobilized Acinetobacter sp. PR1. Biochemical Engineering Journal, 2019. 151.