بهینه سازی فرآیند حذف رنگزا از پساب رنگی با استفاده از باکتری نمک دوست هالوموناس سویه D2 در کشت ایستا

امروزه پساب صنعت های مختلف شامل مواد معدنی و آلی خطرناک از جمله ترکیب های آروماتیک نظیر فنول ها، فلز های سنگین و رنگزا ها می باشند که بیشتر در غلظت های خیلی کم نیز سبب سرطان و مسمومیت می شوند. با توجه به روند افزایشی این آلاینده ها و بویژه ترکیب های رنگزا در محیط زیست، مطالعه و توسعه روش های جلوگیری از ورود و یا حذف این آلاینده ها دارای اهمیت می باشد. تولوئیدین قرمز یک رنگزا دارای گروه آزو است که بطور گسترده در صنایع نساجی برای رنگ آمیزی الیاف سلولزی استفاده می شود. ب طور کلی روش های مختلف شیمیایی، فیزیکی، زیستی، نوری و یا تلفیقی برای حذف انواع آلاینده ها و رنگزا ها از محیط زیست وجود دارد. در سال های اخیر روش های زیست پالایی نظیر تجزیه زیستی بعنوان یک روش کارآمد برای حذف این آلاینده ها مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، هدف های مطالعه حاضر، شامل بررسی میزان حذف رنگزا تولوئیدین قرمز از یک پساب رنگزای سنتزی، بررسی متغیرهای اثرگذار بر میزان حذف زیستی و بهینه سازی با استفاده از تکنیک سطح پاسخ می باشد که برای این بررسی باکتری نمک دوست هالوموناس سویه D2 مورد استفاده قرار گرفته است.

در این تحقیق، بررسی وضعیت تاثیرگذاری متغیرها و بهینه سازی شرایط عملکردی با استفاده از روش آماری و نرم افزار Design Expert  نسخه 7 انجام شده و میزان تجزیه زیستی رنگزا با در نظر گرفتن 30 آزمایش با استفاده از روش رویه پاسخ (RSM) و طرح ترکیب مرکزی (CCD) بررسی شده است. با توجه به منبع های مطالعاتی و تحقیق های انجام شده قبلی در این راستا که بصورت یک عامل در یک زمان (OFAT) انجام شده اند، اثر 4 متغیر غلظت رنگزا (ppm 30-10)، غلظت نمک (10%-2)، pH (5/9-5/5) و دما (40-20) در حذف زیستی رنگزا مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش های حذف زیستی در فاز آبی برای یک پساب سنتزی مدل، در مقیاس ارلن و کشت ایستا در انکوباتور برای مدت زمان 10 روز انجام شده است. در ادامه تجزیه و تحلیل نتایج با روش آنالیز واریانس انجام شده است.

بر طبق نتایج به دست آمده و آنالیز واریانس، از بین 4 فاکتور انتخابی دو متغیر غلظت نمک و دما بیشترین تاثیر در میزان حذف زیستی رنگزا توسط باکتری در محدوده انتخابی داشته اند و همین طور با توجه به نتایج آنالیز آماری می توان گفت که غلظت رنگزا و pH احتمالا اثرگذار بوده اند. همچنین اثر های متقابلی مربوط به غلظت رنگزا و pH، غلظت نمک و pH،  غلظت نمک و دما (در سطح 5%) بر میزان تجزیه زیستی پساب رنگی تاثیرگذار می باشد. از طرفی بیشترین میزان حذف زیستی رنگزا در پایان روز دهم معادل %4/62 محاسبه شد و شرایط بهینه برای بیشترین حذف زیستی رنگزا در این روز درpH  معادل 5/8 و دمای 35 درجه سانتی گراد، غلظت نمک و رنگزا به ترتیب معادل %4 و ppm 8/16 به دست آمده است. در ادامه با استفاده از روش سطح پاسخ، تابع چند جمله ی درجه دوم برای میزان درصد حذف رنگزا از پساب در مدت زمان 10 روز با ضریب تعیین R2 معادل 95/0 بیان شد. همچنین متوسط خطا در بررسی میزان تجزیه زیستی پساب رنگزا با استفاده از مدل مطرح شده و داده های آزمایشگاهی بطور متوسط 9/9 درصد محاسبه شد.

بر اساس نتایج، تابع درجه دوم پیشنهادی در این تحقیق برای باکتری نمک دوست هالوموناس سویه D2 در حذف زیستی رنگزای تولوئیدین قرمز، می تواند بعنوان یک مدل با دقت بالا و قابلیت پیش بینی موثر شرایط مختلف، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین باکتری هالوموناس سویه D2 در این تحقیق، مشابه نتایج به دست آمده از تحقیق قبلی ما با استفاده از سویه Gb توانایی بالایی در تجزیه زیستی رنگزا در محیط های نامساعد و شور نشان داد، با این تفاوت که شرایط بهینه متفاوت بوده و سویه D2 برای استفاده در محیط های بازی پیشنهاد می شود.