Сорбционные свойства мха по отношению к микроорганизмам и тяжелым металламСорбционные свойства мха по отношению к микроорганизмам и тяжелым металлам| | | | | | | | |2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ | | | |2.1. Методы исследований | | | |2.1.1. Получение микробной суспензии | | | |Питательный агар, который готовится согласно прописи, заливают предварительно по| |5-10 мл в пробирки, которые оставляют наклонными в специальном штативе до | |полного застывания среды. Бактериологической петлей отбирают клетки | |микроорганизмов и вводят петлю в пробирку со скошенным агаром до дна. Слегка | |касаясь бактериологической петлей поверхности среды, проводят от дна пробирки | |вверх зигзагообразную линию, тем самым, засевая культуру микроорганизмов. После | |посева пробирки помещают в термостат (30(С) на 1 сутки (по истечению этого срока| |пробирки извлекают из термостата) и заливают в них по 2.0-3.0 мл | |физиологического раствора (ФР). Осторожно отделяют микробную культуру от агара | |постепенным встряхиванием и покачиванием пробирки. Полученную суспензию хранят в| |холодильнике. | | | | | |2.1.2. Определение количества жизнеспособных клеток методом высева на плотную | |среду | | | |Микробную суспензию разводят в стерильном физиологическом растворе, при этом | |используя один и тот же коэффициент разведения. | |Посев осуществляют из 5-ого, 6-ого и 7-ого разведений перенося 0, 1 мл | |суспензии на поверхность питательного агара в чашках Петри. Затем суспензию | |равномерно распределяют шпателем по питательному агару. Высев из каждого | |разведения осуществляют стерильной пипеткой. После посева чашки помещают в | |термостат (30(С) на сутки. | |Количество жизнеспособных клеток в 1 мл суспензии рассчитывают по следующей | |формуле: | | | |M=a * 10z/ V; ( 2.1 | |) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |БГТУ 02.00.ПЗ | | | | | | | | | |И|Кол|Ли|№ |Подп|Дат| | |з|.уч|ст|док. |ись |а | | |м|. | | | | | | |.| | | | | | | | |Ковалеви| | |Экспериментальная часть |Стади|Лист |Листов | |Разраб|ч А. | | | |я | | | |. | | | | | | | | |Н.конт| | | | | | |р. | | | | | | |Утв. | | | | | | где M – количество клеток в 1 мл исходной суспензии; а - количество колоний, которые выросли на чашках Петри; Z - порядковый номер разведения суспензии; V – объем суспензии, взятой для высева на чашку Петри, мл. Величину оптической плотности измеряют с помощью фотоколориметра ФЭК-56М. Для измерения светорассеяния выбирают светофильтр, который обеспечивает максимум пропускания света данной суспензией. В результате опытов получили, что максимум пропускания света обеспечивает длина волны 540 нм. 2.1.3 . Изучение сорбции металлов мхом Для эксперимента на аналитических весах взвешивают образцы мха массой 200+0,5 мг и помещают их в стеклянные флаконы с привинчивающимися крышками объемом 100мл. Затем в эти же флаконы заливают по 50 мл раствора металла различной концентрации (для эксперимента были выбраны следующие концентрации металлов: 0,1; 0,02;0,005; 0,0001; 0,00002; 0,00001 моль/л), которые готовят путем последовательного разведения исходного раствора соли металла (0,1 моль/л). Флаконы закрывают и оставляют на 24 часа при комнатной температуре (18+2(С) при периодическом перемешивании. После чего мох из суспензии отфильтровывают через бумажный фильтр в колбы для титрования и титруют по следующим методикам. 2.1.3.1. Определение меди комплексонометрическим методом В качестве источника меди использовали сульфат меди. Ионы меди образуют с ЭДТА комплексы голубого цвета с константой устойчивости 6,3*1018 (ионная сила 0,1: 20 (С). Анализируемый раствор разбавляют водой до метки в мерной колбе. Равновесные растворы с исходной концентрацией 0,100 моль/л после фильтрования в количестве 48 мл разбавляют водой в мерной колбе до 100 мл. После перемешивания отбирают пипеткой аликвотную часть раствора в коническую колбу, прибавляют 20 мл дистиллированной воды, 5 мл буферного раствора, на кончике металлического шпателя 20-30 мг индикаторной смеси, растворяют ее и титруют раствором ЭДТА 0,0500 М до изменения окраски из зеленовато-желтого цвета в чисто-фиолетовую. Измеряют объем ЭДТА и вводят 1 каплю 2 М раствора NH4ОН, если цвет раствора остается фиолетовым, титрование прекращают; если от добавления аммиака окраска изменилась в желтую или желто-зеленую, продолжают титрование раствором ЭДТА до устойчивой фиолетовой окраски. В качестве буферного раствора используют ацетатный буфер (ацетат аммония, 50% раствор) с pH6. Титрование ведут на холоду (при комнатной температуре 18+2(С). В качестве металлоиндикатора используют мурексид (смесь с хлоридом натрия в соотношении 1:100). Массу определяемого вещества рассчитывают по формуле (2.2.): m= (V1*Vж*c1*M)/(V2*1000) ( 2.2 ) где – V1 – объем раствора ЭДТА, пошедшего на титрование; V2 - объем анализируемого равновесного раствора (аликвотная часть); c1 - молярная концентрация ЭДТА; M – молярная масса определяемого вещества; Vж - объем мерной колбы, из которой отбирали аликвотную часть. 2.1.3.2. Определение кадмия комплексонометрическим методом В качестве источника кадмия в работе использовали ацетат кадмия. Отбирают аликвотную часть анализируемого раствора из мерной колбы вместимостью 100 мл, прибавляют 2-3 мл буферного раствора с pH 10 (аммиачный буферный раствор: 67г NH4Cl и 570 мл 25%-ного NH3 в 1 л раствора), 15 мл воды, перемешивают и прибавляют на кончике шпателя 20- 30 мг смеси индикатора эриохромового черного Т и хлорида натрия. Перемешивают до полного растворения индикаторной смеси и титруют раствором ЭДТА 0,0500 М до изменения окраски раствора из винно-красной в голубую. Массу определяемого вещества рассчитывают по вышеуказанной формуле (2.2). 2.1.4. Определение кинетики сорбции металлов мхом В стеклянные флаконы помещают навески по 200+0,5 мг мха, взвешенные на аналитических весах. Добавляют по 50 мл раствора металла 0,02 моль/л и тщательно перемешивают. Через 5, 10, 20, 30, 60 и 120 мин мох отфильтровывают из анализируемых растворов. Фильтраты меди и кадмия оттитровывают раствором ЭДТА по вышеописанной методике. 2.1.5. Изучение сорбции металлов микроорганизмами В мерную колбу на 50 мл сначала добавляют 1 мл микробной суспензии, затем доводят объем до метки исследуемым раствором металла. После этого вливают содержимое мерной колбы во флаконы на 100 мл с привинчивающимися крышками. Флаконы оставляют на 24 часа, по истечении которых растворы центрифугируют при 8000 об/мин в течение 10 минут. Далее раствор, отделенный от микроорганизмов, оттитровывают раствором ЭДТА по вышеописанной методике. 2.1.6. Определение кинетики сорбции металлов микроорганизмами В мерную колбу на 50 мл сначала добавляют 1 мл микробной суспензии, затем доводят объем до метки исследуемым раствором металла. После этого вливают содержимое мерной колбы во флаконы на 100 мл с привинчивающимися крышками. Через 5, 10, 20, 30, 60 и 120 мин отфильтровывают культуру микроорганизмов на микробном фильтре и фильтраты оттитровывают раствором ЭДТА. 2.1.7. Изучение сорбции металлов в системе мох-суспензия микроорганизмов В стеклянные флаконы помещают пробы мха 200+0,5 мг предварительно взвешенные на аналитических весах. Потом в эти же стеклянные флаконы добавляют 50 мл раствора металла различной концентрации. И затем добавляют 1 мл микробной суспензии. После этого систему при периодическом перемешивании оставляют на 24 часа. Через сутки исследуемые растворы отфильтровывают на микробном фильтре и титруют раствором ЭДТА по методикам указанным в пп. 2.1.3.1. и 2.1.3.2.. 2.1.8. Определение кинетики сорбции металлов микроорганизмами, адсорбированными на мхе В стеклянные флаконы с привинчивающимися крышками помещают навески мха массой 200+0,5 мг, 1 мл микробной суспензии и 50 мл раствора металла 0,02 моль/л. Через 5, 10, 20, 30, 60, 120 мин культуру микроорганизмов отфильтровывают через микробный фильтр и фильтраты оттитровывают раствором ЭДТА. 2.1.9. Получение кривой выживаемости микроорганизмов Выживаемость микроорганизмов изучают посевом их на чашки Петри с питательным агаром. Микробную суспензию используют после обработки ее металлами в опыте по изучению сорбции металлов микроорганизмами. 2.1.10. Изучение адсорбции микроорганизмов мхом В мерную колбу на 50 мл сначала добавляют 1 мл микробной суспензии и доводят объем до метки дистиллированной водой. Затем переливают раствор микробной суспензии в качальную колбу и добавляют навески мха массой 200+0,5 мг. Все колбы ставят на качалку на 2 часа. Измеряют оптическую плотность и делают высев на жизнеспособность. Результаты представлены в таблице 2.8. 2.2. Результаты исследований и их обсуждение В качестве сорбента-носителя микроорганизмов использовался мох из класса мхи (Мusci) подкласса сфагновые, семейства сфагновые, Sphagnum cuspidatum. Данный вид мха был выбран в связи с тем, что он обладает значительным ареалом распространения в нашей республике. В качестве микроорганизмов, способных к поглощению тяжелых металлов, изучались Pseudomonas aeroginosa B7. Это прямые или слегка изогнутые палочки, размером 0,5-1 мкм. Граммотрицательные, обладают подвижностью за счет одного полярного жгутика, тип дыхания - аэробы, метаболизм чисто дыхательного типа с использованием кислорода как конечного акцептора электронов, данные бактерии могут выделять в среду сине-зеленый пигмент. Данные бактерии широко распространены, так, например, они часто встречаются при гнойных инфекциях в медицинских учреждениях. Полученные экспериментальные данные в опыте по изучению сорбции металлов мхом (2.1.3.) сведены в таблицу 2.1. и представлены в виде изотерм сорбции на рисунках 2.1. и 2.2.. Таблица 2.1 Данные ионообменной сорбции металлов мхом |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 | | | | | |Сульфат меди, CuSO4 | |0,2012 |0,1 |10 |9,85 |0,09855 |0,72 | |0,1998 |0,1 |10 |9,86 |0,09863 |0,68 | |0,2001 |0,02 |10 |3,73 |0,01865 |0,67 | |0,2020 |0,02 |10 |3,74 |0,01868 |0,66 | |0,1995 |0,005 |25 |1,95 |0,00389 |0,55 | |0,1987 |0,005 |25 |1,99 |0,00397 |0,51 | |Ацетат кадмия, Cd(CH3COO)2 | |0,2013 |0,1 |10 |9,86 |0,09864 |0,69 | |0,2210 |0,1 |10 |9,87 |0,09871 |0,66 | |0,1899 |0,02 |10 |3,75 |0,01876 |0,62 | |0,2430 |0,02 |10 |3,76 |0,01880 |0,60 | |0,2150 |0,005 |25 |1,93 |0,00386 |0,57 | |0,2000 |0,005 |25 |1,95 |0,00390 |0,55 | [pic] Рис.2.1. [pic] Рис.2.2. Изотермы сорбции – это кривые, показывающие зависимость количества сорбированного вещества (мг-экв) в расчете на 1 г сорбента от равновесной концентрации этого вещества в моль/л. Полученные результаты полностью соответствуют существующим сведениям об ионообменной емкости мха, которая по литературным сведениям считается равной 1мг-экв/г. На основании представленных рис.2.1. и 2.2. можно говорить, что 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. Сравнивания результаты сорбции ионов меди и ионов кадмия можно сделать вывод, что из исследованных тяжелых металлов лучше сорбируется мхом медь (Cu), чем кадмий (Cd). Это может быть связано в первую очередь с тем, что ионы меди лучше удерживаются карбоксильными группами мха в составе клеточной стенки мха, которые и отвечают в основном за ионообменную активность мха. Полученные экспериментальные данные в опыте по изучению кинетики сорбции металлов мхом (2.1.4.) сведены в таблицу 2.2. и представлены в виде кинетических кривых сорбции на рисунках 2.3 и 2.4.. Таблица 2.2 Данные по кинетике сорбции металлов мхом |Врем|Навеска|Исходная |Объем |Объем ЭДТА 0,05 |Равновесная |Количество | |я, |мха, г |концентрац|аликвоты|моль/л пошедшего|концентрация |сорбированно| |мин | |ия соли |, мл |на титрование, |соли металла, |го металла, | | | |металла, | |мл |моль/л |мг-экв/г | | | |моль/л | | | | | |Ацетат кадмия, Cd(CH3COO)2 | |5 |0,2014 |0,02 |10 |3,99 |0,01997 |0,01 | |10 |0,2218 |0,02 |10 |3,94 |0,01972 |0,14 | |20 |0,1899 |0,02 |10 |3,92 |0,01958 |0,21 | |30 |0,2434 |0,02 |10 |3,86 |0,01931 |0,35 | |60 |0,2156 |0,02 |10 |3,81 |0,01903 |0,49 | |120 |0,2213 |0,02 |10 |3,81 |0,01903 |0,49 | |Сульфат меди, CuSO4 | |5 |0,2266 |0,02 |10 |3,82 |0,01912 |0,44 | |10 |0,2312 |0,02 |10 |3,80 |0,01901 |0,50 | |20 |0,1899 |0,02 |10 |3,77 |0,01885 |0,57 | |30 |0,2001 |0,02 |10 |3,75 |0,01874 |0,63 | |60 |0,2166 |0,02 |10 |3,73 |0,01863 |0,69 | |120 |0,1959 |0,02 |10 |3,73 |0,01863 |0,69 | [pic]Рис.2.3. [pic]Рис.2.4. Под кинетическими кривыми сорбции принято понимать кривые, показывающие зависимость количества сорбированного вещества (ионов металла) от времени проведения сорбции, t, мин. По виду кинетических кривых можно говорить о том, что в системе «мох-раствор металла» достаточно быстро устанавливается равновесное состояние (рис.2.3, 2.4.). Так, уже через полчаса сорбируется 91% ионов меди и 72% кадмия. Также по виду кривой 2.3. можно говорить о присутствии у мха двух активных центров связывания ионов металла, об этом свидетельствуют две точки перегиба на кривой, т.е. основной вклад в сорбцию вносит ионообменная сорбция, а не физическая, т.к. в случае физической сорбции точек перегиба бы не было. Результаты изучения сорбции металлов микроорганизмами (2.1.5.) сведены в таблицу 2.3. и представлены в виде изотерм сорбции металлов на рис.2.5.и 2.6.. Таблица 2.3 Данные по сорбции металлов микроорганизмами |Навеск|Исходная |Объем |Объем ЭДТА |Равновесная |Количество|Количество| |а мха,|концентрац|аликвоты|0,05 моль/л |концентрация|сорбирован|сорбирован| |г |ия соли |, мл |пошедшего на |соли |ного |ного | | |металла, | |титрование, |металла, |металла, |металла | | |моль/л | |мл |моль/л |мг-экв/мл |мг-экв/см3| | | | | | | | | | | | | | | |плотно | | | | | | | |упакованны| | | | | | | |х клеток | |Ацетат кадмия, Cd(CH3COO)2 | |0,1945|0,1 |10 |9,98 |0,09979 |0,11 |8,0046 | |0,2230|0,1 |10 |9,99 |0,09986 |0,08 |5,6172 | |0,1981|0,02 |10 |3,96 |0,01979 |0,11 |7,5130 | |0,2054|0,02 |10 |3,97 |0,01986 |0,07 |4,9151 | |0,1980|0,005 |25 |2,38 |0,00476 |0,12 |8,4258 | |0,1996|0,005 |25 |2,40 |0,00480 |0,10 |7,0215 | Продолжение таблицы 2.3 |Сульфат меди, CuSO4 | |0,2032|0,1 |10 |9,93 |0,09933 |0,33 |23,1711 | |0,1975|0,1 |10 |9,94 |0,09941 |0,29 |20,3625 | |0,1987|0,02 |10 |3,89 |0,01947 |0,27 |18,6071 | |0,2005|0,02 |10 |3,90 |0,01948 |0,26 |18,2560 | |0,2400|0,005 |25 |2,24 |0,00449 |0,25 |17,6943 | |0,2265|0,005 |25 |2,26 |0,00451 |0,24 |16,8517 | [pic]Рис.2.5. [pic] Рис. 2.6. Основываясь на результатах эксперимента можно говорить о том, что 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. Однако стоит отметить, что в настоящее время существуют более эффективные формы микроорганизмов, которые используются для биосорбции металлов из растворов, в том числе и штаммы данного рода. Из исследованных тяжелых металлов лучше сорбируется мхом и микроорганизмами медь (Cu), чем кадмий (Cd) (см. рис.2.5 и 2.6.) Можно сделать предположение о том, что это связано в первую очередь с тем, что в небольших количествах медь является одним из важнейших биогенных элементов, необходимых для развития микроорганизмов и наряду с сорбцией имеет место утилизация микроорганизмами ионов меди. Результаты изучения кинетики сорбции микроорганизмами ионов металлов сведены в таблицу 2.4. и представлены в виде кинетических кривых. Таблица 2.4 Данные по кинетике сорбции металлов микроорганизмами |Время|Навеск|Исходная|Объем |Объем ЭДТА|Равновесна|Количество|Количество | |, мин|а мха,|концентр|аликво|0,05 |я |сорбирован|сорбированного| | |г |ация |ты, мл|моль/л |концентрац|ного |металла | | | |соли | |пошедшего |ия соли |металла, |мг-экв/см3 | | | |металла,| |на |металла, |мг-экв/мл |плотно | | | |моль/л | |титрование|моль/л | |упакованных | | | | | |, мл | | |клеток | |Ацетат кадмия, Cd(CH3COO)2 | |5 |0,1874|0,02 |10 |4,00 |0,01999 |0,01 |0,3511 | |10 |0,1755|0,02 |10 |3,98 |0,01990 |0,05 |3,3703 | |20 |0,2100|0,02 |10 |3,98 |0,01988 |0,06 |4,3534 | |30 |0,1990|0,02 |10 |3,97 |0,01985 |0,07 |5,1257 | |60 |0,1980|0,02 |10 |3,96 |0,01982 |0,09 |6,2492 | |120 |0,1996|0,02 |10 |3,96 |0,01981 |0,10 |6,7407 | |Сульфат меди, CuSO4 | |5 |0,1955|0,02 |10 |3,97 |0,01985 |0,07 |5,1959 | |10 |0,2230|0,02 |10 |3,96 |0,01978 |0,11 |7,5833 | |20 |0,1906|0,02 |10 |3,94 |0,01971 |0,15 |10,2515 | |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] |
|