عنوان پایان‌نامه

بررسی میزان حذف کادمیوم از پساب با استفاده از زیست توده قارچی تیمار شده با نانوذرات اکسید آهنFe۳O۴



    دانشجو در تاریخ ۰۵ دی ۱۳۹۴ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بررسی میزان حذف کادمیوم از پساب با استفاده از زیست توده قارچی تیمار شده با نانوذرات اکسید آهنFe۳O۴" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    زیست فناوری (بیوتکنولوژی) - میکروبی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5869;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72096;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5869;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72096
    تاریخ دفاع
    ۰۵ دی ۱۳۹۴
    دانشجو
    رامین مسعودی
    استاد راهنما
    جواد حامدی, حمید مقیمی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    آلودگی منابع آب به فلزات سنگین یکی از بحرانی‌ترین مشکلات زیست‌محیطی در بسیاری از جوامع بشری محسوب می‌شود. کادمیوم یکی از فلزات سنگین سمی است که از طریق پساب‌های صنعتی، خانگی و کشاورزی وارد محیط‌ زیست می‌شود. با توجه به بالا بودن سطح سمیت کادمیوم و تمایل آن به تجمع در بافت‌های زنده، حذف آن از منابع آب اهمیت زیادی دارد. هدف از این پژوهش ارزیابی توانمندی زیست‌توده قارچ تیمار شده با نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4) برای حذف یون‌های کادمیوم از پساب‌های آلوده است. برای انتخاب سویه مناسب، غربالگری از بین 200 جدایه مقاوم به کادمیوم انجام شد و در نهایت 5 جدایه که در محیط مایع PDB با غلظت mg/l 2000 کادمیوم، دارای بالاترین میزان رشد و مقاومت بودند انتخاب شدند، میزان جذب کادمیوم جدایه های منتخب با‌ روش آنالیز جذب اتمی سنجیده شد. جدایه منتخب نهایی پس از شناسایی مولکولی متعلق به جنس Actinomucor شناخته شد. این جدایه با کد UTMC 5048 در کلکسیون میکروارگانیسم های دانشگاه تهران ثبت و نگهداری گردید. در مرحله بعد نانوذره اکسید آهن بر روی زیست‌توده قارچ تثبیت شد و سپس ایزوترم، کینتیک، ترمودینامیک و اثر عوامل مختلف بر جذب از قبیل pH، غلظت کادمیوم، زمان تماس، دما و پیش تیمارهای مختلف بر روی نانوبیوکامپوزیت تولید شده مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی‌های فیزیکی و گروه های فعال در جذب به ترتیب با آنالیز SEM و FTIR بررسی شد.نتایج این پژوهش نشان داد که حداکثر ظرفیت جذب کادمیوم توسط زیست توده خشک قارچ mg/g 09/24 می باشد و تثبیت نانوذره اکسید آهن بر سطح زیست‌توده UTMC 5048 sp. Actinomucor ظرفیت جذب کادمیوم را به میزان 4/22 درصد افزایش می‌دهد. حداکثر ظرفیت جذب کادمیوم به‌وسیله نانوبیوکامپوزیت براساس معادله لانگمویر mg/g 49/29 تعیین شد. بررسی مدل های کینتیک نشان داد جذب کادمیوم به‌وسیله نانوبیوجاذب از کینتیک شبه درجه دوم پیروی می‌کند. همچنین با بررسی های ترمودینامیک مشخص شد که فرایند جذب کادمیوم به‌وسیله جاذب گرماده می‌باشد. افزایش pH، غلظت کادمیوم و دما موجب افزایش ظرفیت جذب کادمیوم به‌وسیله نانوبیو کامپوزیت شد. زمان رسیدن به تعادل در جذب کادمیوم به‌وسیله نانوبیوجاذب 120 دقیقه تعیین گردید. پیش تیمار جاذب تولید شده با NaOH و SDSموجب افزایش ظرفیت جذب شد در حالی که پیش تیمار با HNO3 و DMSO ظرفیت جذب کادمیوم را کاهش داد. تصاویر SEM نشان داد که نانوذرات اکسید آهن به نقاط مختلف دیواره قارچ متصل می‌شوند. براساس نتایج FTIR گروه‌های کربوکسیل، هیدروکسیل، آمین و Fe–Oدر اتصال نانوبیوکامپوزیت به یون‌های کادمیوم نقش دارند. مطالعات واجذب نشان داد که نانوبیوجاذب به میزان 87 درصد قابل بازیابی می‌باشد. بر -اساس نتایج حاصل می توان ادعا کرد که نانوبیو کامپوزیت UTMC 5048 sp. Actinomucor / Fe3O4 یک جاذب توانمند برای حذف یون های کادمیوم از پساب‌های آلوده است.
    Abstract
    Water contamination with heavy metals is one of the most critical environmental problem in many human societies. Cadmium is a toxic heavy metal that pollutes the environment via industrial, domestic and agricultural effluents. Regarding cadmium accumulation tendency in live tissues and its high toxicity, cadmium removal from water resources is an important subject. The aim of the current study was to evaluate the performance of fungal biomass treated with iron oxide (Fe3O4) nanoparticles in cadmium removal from contaminated aqueous solution.To select the fungal strain as the biosorbent, 200 cadmium resistant isolates were screened and 5 isolates with the highest resistance and growth rate in potato dextrose broth medium (2000 mg/l Cd) were selected. The cadmium uptake by the selected isolates was determined using atomic absorption analysis. Molecular identification of the finally selected isolate revealed that it belongs to the genus, Actinomucor. The fungal strain was deposited in university of Tehran microorganisms collection (UTMC) under the accession number, UTMC 5048. In the next step, iron oxide nanoparticles were immobilized on the fungal biomass and then the adsorption isotherm, kinetics, thermodynamics and effect of different factors including pH, cadmium concentration, contact time, temperature and different bio composite pretreat¬ments were investigated. Physical characteristics and functional groups involved in adsorption were analyzed by SEM and FTIR, respectively.The results of this study showed that the maximum Cd adsorption by dried fungal bio-mass was 24.09 mg/g and immobilization of iron oxide nanoparticles on Actinomucor sp. UTMC 5048 biomass increased cadmium adsorption capacity up to 22.4%. The maximum adsorption capacity of nano-biocomposite from Langmuir iso¬therm model was determined as 29. 49 mg/g. Kinetic studies indicated that¬ Cd ad¬sorption by nano-biosorbent fits pseudo-second-order model. Also through thermo¬dynamic analysis it was concluded that Cd adsorption was exothermic. Increasing cadmium concentration, pH and temperature enhanced Cd absorption capacity of by nano-biocomposite. Cd adsorption equilibrium time by nano-biosorbent was 120 min. Pretreatment of synthetic adsorbents with NaOH and SDS increased Cd uptake capacity .However, using DMSO and HNO3, adsorption capacity was reduced. SEM images showed that iron oxide nano particles bind to different spots on the fungal cell wall. The FTIR analysis indicated that nano-biocomposite functional groups such as carboxyl, hydroxyl, amine and Fe–O are involved in cadmium ions chelation. Desorption studies illustrated that nano-biosorbent are 87% reuseable. Based on the results, it can be concluded that the nano-biocomposite, Fe3O4/Actinomucor sp. UTMC 5048 is an efficient adsorbent for Cd removal from contaminated aqueous solution.