Biosorpcja i usuwanie Cd, Cu, |Pb oraz Zn z roztworów wodnych przez sorbenty uzyskane z grzyba pleśniowego Rhizopus nigricans i odpadowej biomasy drożdży Saccharomyces uvarum

• Autorzy: Pawlik-Skowrońska B. , Pirszel J. , Skowroński T.

Warianty tytułu

EN

Biosorption and removal of Cd, Cu, Pb and Zn from aqueous solutions by mould fungus Rhizopus nigricans and waste biomass of yeast Sacchromyces uvarum

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano i porównywano pojemność kationowymienną oaz sorpcję Cd, Cu, Pb i Zn przez biosorbenty uzyskane z grzyba pleśniowego Rhizopus nigricans oraz odpadowej biomasy drożdży z przemysłu fermentacyjnego Sccharomyces uvarum. Pojemność kationowymienną biomas grzybowych wyznaczano metodą miareczkowania potencjometrycznego, natomiast sorpcję metali ciężkich badano przy użyciu metody radiometrycznej (Cd i Zn) oraz atomowej spektroskopii absorpcyjnej (Cu i Pb). Stwierdzono, że sorbent z R. nigricans charakteryzuje się ok. 2,5-krotnie większą pojemnością kationowymienną (633 ueq/g s.m.) niż sorbent z S. Uvarum (247 ueq/g s.m.) wiąże proporcjonalnie większe ilości badanych metali (0,51 mmola Pb/g s.m. ; 0,27 mmola Zn/g s.m.; 0,23 mmola Cu/g s.m. ; 0,19 mmola Cd/g s.m.) oraz ma lepsze właściwości mechaniczne. Wielkość sorpcji Cd, Cu, Pb i Zn była zależna od Ph roztworu metali. Sorpcja Cd i Zn na obu sorbentach wzrastała wraz ze wzrostem pH w zakresie 4 - 7, sorpcja Pb osiągała podobne maksymalne wartości w zakresie pH 5 - 7, a zmniejszała się o ok. 50% przy pH 4, natomiast sorpcja Cu osiągała najwyższe wartości w zakresie pH 6 - 7. Stwierdzono, że ok. 17-krotny nadmiar kationów Ca(2+) i Mg(2+) powodował nieznaczne zmniejszenie sorpcji Cd, Cu i ZXn przez oba sorbenty, natomiast obniżał sorpcję Pb przez S. uvarum (o 25%). Obecność ortofosforanów nie powodowała zmian w wielkości sorpcji Cd, Cu i Zn, natomiast chlorki wpływały na obniżenie o 26% sorpcji kadmu przez badane sorbenty. Jednoczesna obecność obu tych ligandów nieorganicznych niwelowała do pewnego stopnia hamujący wpływ chlorków. Sorbent z R. nigricans zastosowany jako złoże w kolumnie efektywnie usuwał kadm z roztworu o stężeniu 1 mM Cd.

EN

The cation-exchange capacity and biosorption of Cd, Cu, Pb and Zn by sorbents prepared from mould fungus Rhizopus nigricans and waste yeast bomas of Saccharomyces uvarum were determined and compared. The cation-exchange capacities of fungal biomasses, were determined by means of potentiometric titration. Heavy metal sorption was measured using both radiometric method (Cd, Zn) and ASA (Pb, Cu). It was found that the biosorbent of R. nigricans possesses ca. 2.5-fold higher cation-exchange capacity (633 ueq/g dry wt.) than the sorbent of S. Uvarum (247 ueq/g dry wt.), can bind proportionally higher amounts of heavy metals )0,51 mmole Pb/g dry wt.; 0,27 mmole Zn/g dry wt.; 0,23 mmole Cu/g dry wt.; 0,19 mmole Cd/g dry wt.) and has better mechanical properties. The sorption of Cd, Cu, Zn and Pb by both fungal sorbents was pH-dependent. Cd and Zm sorption increased with the pH increase within the range 4 - 7. Pb sorption was highest within the pH range 5 - and decreased significantly (by 50%) at pH 4, while Cu sorption was highest within the pH range 6 - 7. The excess of Ca and Mg in heavy metal mixture did not cause any essential decrease of Cd, Cu and Zn sorption, however, the Pb sorption by S.uvarum decreased by 25%. The presence of orthophosphate did not decrease the Cd, Cu and Zn sorption, but chlorides caused a decrease of Cd sorption by 26%. The presence of phosphates in the heavy metal mixture containing chlorides caused higher metal sorption than in solution containing chlorides only. The sorbent of R. nigricans used as a bed in column removed efficiently cadmium from aqueous solution of the concentration 1 mM Cd.

Słowa kluczowe

PL

metale ciężkie; biosorpcja; usuwanie metali ciężkich; grzyb pleśniowy; Rhizopus nigricans; Saccharomyces uvarum

EN

heavy metal; biosorption; removal; fungi; Rhizopus nigricans; Saccharomyces uvarum

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archiwum Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 26, no. 1
• Strony: 39--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Pawlik-Skowrońska B.

autor

Pirszel J.

autor

Skowroński T.

• Stacja Badawcza Instytutu Ekologii PAN, ul. Niecała 18/3, 20-080 Lublin

Bibliografia

• [1] Brady D., A.D. Stoli, L. Starke, J.R. Duncan: Chemical and enzymatic extraction of heavy metal binding polymers from isolated cell walls of Saccharomyces cerevisiae, Biotechnol. Bioeng., 44, 297-302 (1994).
• [2] Brady J.M., J.M. Tobin: Adsorption of metal ions by Rhizopus arrhizus biomass: charac-terization studies, Enzyme Microb. Technol., 16, 671 - 675 (1994).
• [3] Deneux-MustinS., J. Rouiller, S. Durecu, C. Munier-Lamy, J. Berthelin: Value of potentiometric titration to determine the metal binding ability of microbial biomass from soil, water and sediments, Surface Geosciences, 319, 1057-1062 (1994).
• [4] Fourest E., J.-C. Roux: Heavy metal biosorption by fungal mycelial by-products: mecha-nisms and influence of pH, Appl. Microbiol. Biotechnol., 37, 399 - 403 (1992).
• [5] Gadd G.M.: Biosorption, Chemistry and Industry, 7, 421 - 426 (1990).
• [6] Galun M., E. Galun, B.Z. Siegel, P. Keller, H. Lehr, S.M. Siegel: Removal of metal ions from aqeous solutions by Penicillium biomass: kinetic and uptake parameters, Water Air Soil Pollut, 33, 359-371 (1987).
• [7] Krantz-Riilcker C, B. Allard, J. Schnurer: Interact ions between a soilfunfus Trichoder- ma harzianum and lib metals adsorption to mycelium and production of complexing metabolites, BioMetals, 6, 223-230 (1993).
• [8] Pawlik-SkowrońskaB, J. Pirszel, T. Skowroński: The sorption and removal of heavy metals by algal biomasses, Oceanol. Stud., 1, 91-93 (1998).
• [9] Pirszel J., B. Pawlik, T. Skowroński: Cation-exchange capacity of algae and cyanobacteria: a parameter of their metal sorption abilities, J. Ind. Microbiol., 14, 319 - 322 (1995).
• [10] Shumate S.E., G.W. Strandberg: Biological removal of metal ions from aqueous process streams, Biotechnol. Bioeng. Symp., 8, 13 - 20 (1978).
• [11] Siegel S.M., M. Galun, B.Z. Siegel: Filamentous fungi as metal biosorbent. A review, Water, Air, Soil Pollut., 53, 335-344 (1990).
• [12] Skowroński T.: Adsorption of cadmium on green alga Stichococcus bacillaris, Chemosphere, 15,69-76 (1984).
• [13] Skowroński T, M. Przytocka-Jusiak: Cadmium removal by green alga Stichococcus bacillaris, Chemosphere, 15, 77 - 79 (1986).
• [14] Skowroński T, S. Szubińska, M. Jakubowski, B. Pawlik: Cadmium availability to the cyanobacterium Synechocystis aquatilis in solutions containing chloride, Environ. Pollut., 76, 163-167 (1992).
• [15] Tobin J.M., D.G. Copper, R.J. Neufeld: Investigation of metal uptake by denatured Rhizopus arrhizus biomass, Enzyme Microb. Technol., 12, 591-595 (1990).
• [16] Tobin J.M., D.G. Cooper, R.J. Neufeld: Uptake of metal ions by Rhizopus arrhizus biomass, Appl. Environ. Microbiol., 47, 824 - 827 (1984).
• [17] Volesky B., H. May, Z.R. Holan: Cadmium biosorption by Saccharomyces cerevisiae, Biotechnol. Bioeng., 41, 826-829 (1993).
• [18] Volesky B., Z.R. Holan: Biosorption of heavy metals. Review, Biotechnol. Prog., 11, 235-250 (1995).
• [19] Wolska-Mitaszko B.: Metabolizm polimerów ściany komórkowej drożdży. I. Metabolizm glukanów, Postępy Mikrobiologii, 24, 187 - 208 (1985).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).