Вы здесь

Інтенсифікація сорбції іонів міді та хрому дріжджами Saccharomyces cerevisiae в магнітному полі

Автор: 
Гойко Ірина Юріївна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2008
Артикул:
3408U003975
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
У роботі використовували дріжджі Saccharomyces cerevisiae 1968, люб’язно надані
Інститутом мікробіології і вірусології НАНУ, окремі феромагнітні елементи,
модельні розчини солей міді та хрому.
Для дослідження сорбційної здатності дріжджів готували робочі розчини металів у
фосфатному буфері на основі солей Cu(NO3)2, K2CrO4. Початкова концентрація
іонів ВМ була: іонів Cu 2+ – 50 мг/л та іонів Cr6+ 50 – 200 мг/л (характерні
для стоків гальванічного виробництва).
Для дослідження розподілу швидкостей водних розчинів від різних параметрів
готували розчини іонів Cu2+ в концентрації 50 мг/л Cu 2+ на основі солі
Cu(NO3)2 та розчини HNO3..
2.1. Визначення біосорбційної здатності дріжджів
Для оцінки біосорбційної здатності дріжджів біомасу отримували наступним чином.
Дріжджі S. cerevisiae вирощували на мінеральному середовищі Рідер такого
вмісту, г/л: (NH4)2SO4 – 3,0; MgSO4 – 0,7; NaCl – 0,5; K2 HPO – 0,1; KH2PO4 –
1,0; глюкози – 10,0 і дріжджового автолізату – 1,0 без додавання іонів міді в
аеробних умовах за температури 28° C. Дріжджі вирощували в 250 мл колбах
Ейрленмейєра на качалках при 220 об/хв. Добову культуру (початок стаціонарної
фази росту) центрифугували 4000 g протягом 20 хв. та двічі відмивали стерильною
водопровідною водою.
У біосорбційних тестах використовували отримані дріжджі як живі так і неживі.
Для отримання неживої культури дріжджів біомасу сушили до стану абсолютно сухої
речовини (АСР) за 105°С, суху біомасу розтирали у фарфоровій ступі до
однорідної порошкової маси та робили наважки по 25 мг. Біосорбційни тести
проводили за значення рН 2 та 4. Біомасу дріжджів наважкою по 25 мг АСР
додавали в індивідуальні розчини іонів Cu2+ та Cr6+ у фосфатному буфері.
2.1.1. Біосорбція іонів Cu2+та Cr6+
Для сорбції іонів Cu2+ у розчин Cu(NO3)2 з рН 4 вносили біомасу дріжджів S.
cerevisiae у співвідношенні до розчину іонів Cu2+ 1:1. Отриманою сумішшю
заповнювали скляну кювету з системою ФЕ, які були рівномірно розміщені в об’ємі
кювети за допомогою тримача, який не реагує з розчином. Система ФЕ складалася з
30 однакових циліндрів з вуглецевої сталі діаметром 525 мкм та 3000 мкм
завдовжки. Відстань між окремими елементами системи складала три діаметри
окремого елемента насадки.
Кювету з розчином та системою ФЕ поміщали у постійне МП напруженістю () 240
кА/м і витримували від 1 до 60 хв. Контрольні експерименти виконували з
аналогічною суспензією іонів Cu2+ з дріжджами та з системою елементів без МП. У
зв’язку з тим, що ФЕ можуть розташовуватись як паралельно так і перпендикулярно
напрямку МП дослідження проводили за умов різної геометрії системи (паралельній
і перпендикулярній).
Для сорбції іонів Cr6+ у розчин K2CrO4 із рН 2 водили АСР дріжджів у
співвідношенні до розчину іонів Cr6+ як 1:1.
Ступінь сорбції металів визначали за формулою:
де DС = С0 – С к ,
С0 та Ск – початкова та кінцева концентрації металів у розчині,
Кількісне визначення іонів Cu2+ в розчині здійснювали на атомно-адсорбційному
спектрофотометрі типу С-115-М1; Cr6+ – дифенілкарбазидним методом. У мірну
колбу, об’ємом 50 мг додавали 1 мл проби, нейтралізували 1N NaOH чи 1N H2SO4.
Потім доливали 0,5 мл H2SO4 (1:1), 0,15 мл H3PO4, 1,25 мл 0,5 % спиртового
розчину дифенілкарбозиду, доводили об’єм до мітки здистильованою водою. Через 5
– 10 хвилин визначали оптичну густину розчину при довжині хвилі 540 нм на
фотоелектроколориметрі ЛМФ–69. Вміст іонів Cr6+ у розчині отримували за
калібрувальною кривою [162].
2.1.2. Дослідження комбінованої дії МП та системи ФЕ на виживання дріжджів S.
сerevisiae
Для дослідження комбінованої дії МП та системи ФЕ на виживання дріжджів S.
сerevisiae використовували водну суспензію клітин, змитих з дводобової
культури, яку вирощували на агаризованому середовищі – суслі при 28 °С.
Отриманою суспензією клітин з концентрацією 106 КУО/мл заповнювали скляні
кювети з системою ФЕ. Кювету з системою ФЕ, у якій знаходилася суспензія
дріжджових клітин поміщали в постійне МП напруженістю 240 кА/м. Проби відбирали
через 5, 10, 15, 20, 30 хв. процесу.
2.2. Експериментальна установка
З метою проведення досліджень процесів біосорбції іонів Cu2+ та Cr6+ дріжджами
S.cerevisiae та вивчення нових ефективних способів очищення робочих середовищ
від іонів Cu2+ та Cr6+ була розроблена методика проведення експериментів і
створена відповідна експериментальна установка для дослідження та візуалізації
цих процесів. Установка (рис.2.1) дозволяє змінювати швидкість потоку рідини в
залежності від різних параметрів, напрямок потоку відносно зовнішнього
постійного МП, а також величину зовнішнього МП в межах від 0 до 800 кА/м. Окрім
того установка дозволяє візуально на екрані монітору спостерігати залежність
швидкості потоку рідини від різних параметрів та характеристик феромагнітних
елементів.
Рис. 2.1. Конструктивна схема експериментальної установки: 1 – полюсні
наконечники; 2 – намагнічуючі котушки; 3 – система освітлення; 4 – мікроскоп.
Установка має такі основні елементи: електромагнітну систему; проточну систему
з кюветою або тільки кювету; систему візуалізації. Електромагніт створює
однорідне магнітне поле в повітряному зазорі між його полюсними наконечниками 1
(рис. 2.1).
На полюсах електромагніту нерухомо закріплені дві намагнічуючі котушки 2, які
з'єднані паралельно. Магнітне поле, що створюється кожною з них, спрямовано в
одну площину. Величина МП, що створюється котушками, визначається струмом, який
протікає крізь обмотки котушок. Діапазон зміни МП у повітряному зазорі
електромагніту – від 0 до 800 кА/м при струмі від 0 А до 3,5 А. Калібровоч