جذب بیولوژیکی فلز سنگین سرب توسط ریزجلبک اسپیرولینا از محلول های آبی

امروزه حذف فلزات سنگین از پساب صنایع به طور قابل توجهی رو به افزایش است که می تواند در راستای حفاظت محیط زیست و سلامت انسان ها نقش به سزایی داشته باشد. در سال های اخیر محققین به روش های بیولوژیکی و به خصوص روش های زیستی و میکروبی جهت حذف فلزات سنگین سمی متوسل شده اند. جذب زیستی فلزات سنگین، یک تکنولکوژی نسبتا جدید برای تصفیه پساب های صنعتی است و هدف از آن، حذف فلزات سمی و پاکسازی محیط زیست و همچنین بازیافت فلزات با ارزش است. این فرآیند، یک واکنش سریع بین فلز و سطح سلول (اتصال خارج از سلولی) است که  فلز به سطح ملکول ها مانند پروتیین سطحی می چسبد. فرآیند های بیولوژیکی مرسوم در پاکسازی زیستی فلزات شامل جذب بیولوژیکی، تجمع زیستیو ته نشینی زیستی است. در پژوهش حاضر تلاش بر این است که با بهینه سازی شرایط جذب برای ریزجلبک اسپیرولینا به صورت زنده توانایی آن در جذب فلز سنگین سرب از محلول های آبی مورد بررسی قرار گیرد. هدف از این پروژه ارایه ی راهکاری جهت حذف زیستی فلز سنگین سرب با استفاده از روش جذب بیولوژیکی به کمک ریزجلبک اسپیرولینا است.

  سه پارامتر غلظت جلبک (0.5، 1، 1.5 و 2 گرم بر لیتر)، غلظت سرب (20، 40 و 60 میلی گرم بر لیتر) و زمان تماس (30، 60، 90، 180 و 360 دقیقه) به عنوان پارامترهای آزمایش نهایی در نظر گرفته شد. به منظور انجام تست ها، 12 نمونه کشت گذاشته شد. با بررسی میزان رشد و بعد از رسیدن کشت ها به غلظت مورد نظر سه غلظت سرب به نمونه ها اضافه شده و پس از مدت زمان های معین از کشت نمونه برداری شده و میزان جذب اندازه گیری شد. در ادامه ایزوترم جذب برای تعیین ظرفیت تیوریکی جذب آلاینده رسم شد.

بهینه ی رشد در شرایط نور 3000 لوکس و پی اچ 10 رخ داده و ماکزیمم چگالی نوری رشد در این شرایط 1.421 است. نتایج جذب بیولوژیکی نشان داد که غلظت های بالاتر جلبک میزان جذب بیولوژیکی بالاتری داشته و ماکزیمم راندمان جذب در غلظت 2 گرم بر لیتر اسپیرولینا به دست آمد. بررسی اثر زمان تماس نشان می دهد که با افزایش زمان تماس میزان جذب بیولوژیکی افزایش یافته و از حدود 180 دقیقه به بعد این میزان کاهش می یابد که احتمالا به دلیل اثر سمیت فلز سنگین باقیمانده بر سلول های ریزجلبک اسپیرولینا است. حداکثر حذف فلز سنگین سرب در غلظت 2 گرم بر لیتر اسپیرولینا و دوز سرب 20 میلی گرم بر لیتر در مدت زمان تماس 180 دقیقه به میزان 81.33 درصد بوده است. نتایج نشان داد که ایزوترم لانگمویر برای فلز سرب، بهتر از سایر مدل ها می تواند داده های آزمایشی را برازش کند.

 فرایند جذب بیولوژیکی توسط اسپیرولینا شامل دو مرحله ی سریع جذب (20 دقیقه اول) و جذب آهسته در ادامه آن است. راندمان جذب تا حدود دقیقه ی 60 صعودی بوده و پس از آن به تدریج از شیب آن کاسته می شود. همچنین میزان جذب بالا در 30 دقیقه ی اول (بیش از 50 درصد جذب بیولوژیکی کل در همه ی نمونه ها) نشان دهنده ی وجود یک مرحله جذب سریع در دقایق اولیه است. دلیل جذب سریع در 30 دقیقه ی اول به دلیل جذب فیزیکی سریع در سایت های فعال سلول جلبک بوده که به سایت های منفی مشهور است و جذب با نیروی الکترو استاتیکی رخ می دهد.