Biosorpcja z wykorzystaniem biomasy alg jako metoda usuwania jonów Cr(VI) i Cr(III) ze ścieków przemysłowych. Przegląd literatury

• Autorzy: Urbańska, M.

Warianty tytułu

EN

Biosorption with use of algae biomass as method to remove of Cr(VI) and Cr(III) ions from industrial wastewater. A literature review

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Działalność przemysłowa przyczynia się do powstawania dużej ilości odpadów i ścieków zawierających metale ciężkie, w tym związków chromu. Szczególnie istotne jest usuwanie ze środowiska przyrodniczego jonów chromu(VI), z uwagi na ich kancerogenny i teratogenny charakter. Tradycyjne sposoby oczyszczania ścieków przemysłowych są drogie i mało skuteczne, zwłaszcza przy niskich stężeniach zanieczyszczeń. Poszukuje się więc nowych, tańszych i prostszych metod. Rozwiązaniem może być biosorpcja oparta na wiązaniu jonów metali ciężkich z roztworów wodnych przez łatwą i tanią w uzyskaniu biomasę organizmów martwych. W pracy przedstawiono przegląd ważniejszych pozycji literaturowych dotyczących usuwania jonów Cr(VI) i Cr(III) z roztworów wodnych z wykorzystaniem biomasy alg.

EN

Industrial activity generates a large amount of waste and wastewater containing heavy metals, including many chromium compounds. There is especially significant to remove chromium(VI) ions from the natural environment because of their carcinogenic and teratogenic character. Traditional methods of treatment of industrial wastewater are expensive and unlikely to be helpful especially at low concentrations of pollutions. Thus, a new, cheaper and simpler methods are sought. The solution can be a biosorption which is based on binding of heavy metals from water solutions by easy and cheep to obtain dead biomass of organisms. The paper presents an overview of the most important of literature on removal of Cr(VI) and Cr(III) ions from aqueous solutions by algae biomass.

Słowa kluczowe

PL

chrom; oczyszczanie ścieków; biosorpcja; algi

EN

chromium; wastewater treatment; biosorption; algae

• Czasopismo: Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 22, No. 3
• Strony: 323--335
• Opis fizyczny: Bibliogr. 61 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Urbańska, M.

• Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy, Zakład Biotechnologii ul. Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz,Poland,

Bibliografia

• AKSU Z., EGRETLI G., KURSAL T. 1998: A comparative study of copper(II) biosorption on Ca-alginate, agarose and immobilized C. vulgaris in a packed-bed column. Proc. Biochem. 33: 393–400.
• ANDERSON R.A. 1997: Chromium as an essential nutrient for humans. Regul. Toxicol. Pharmacol. 26: 35–41.
• ARAVINDHAN R., MADHAN B., RAO J.R., NAIR B.U., RAMASAMI T. 2004: Bioaccumulation of Chromium from Tannery Wastewater: An Approach for Chrome Recovery and Reuse. Environ. Sci. Technol. 38: 300–306.
• BAI R.S., ABRAHAM T.E. 2002: Studies on enhancement of Cr(VI) biosorption by chemically modified biomass of Rhizopus nigricans. Wat. Res. 36: 1224–1236.
• BARNHART J. 1997: Occurrences, uses, and properties of chromium. Regul. Toxicol. Pharmacol. 26: 3–7.
• BERNARDO G.R., RENE R.M., ma CATALINA A.D. 2009: Chromium (III) uptake by agro-waste biosorbents: chemical characterization, sorption-desorption studies, and mechanism. J. Hazard. Mater. 170: 845–854.
• BISHNOI N.R., KUMAR R., KUMAR S., RANI S. 2007: Biosorption of Cr(III) from aqueous solution using algal biomass Spirogyra spp. J. Hazard. Mater. 145: 142–147.
• CABATINGAN L.K., AGAPAY R.C., RAKELS J.L.L., OTTENS M., Van der WIELEN L.A.M. 2001: Potential of biosorption for the recovery of chromate in industrial wastewaters. Ind. Eng. Chem. Res. 40: 2302–2309.
• CAZÓN J.P.H., BENÍTEZ L., DONATI E., VIERA M. 2012: Biosorption of chromium(III) by two brown algae Macrocystis pyrifera and Undaria pinnatifida: Equilibrium and kinetic study. Eng. Life Sci. 12: 95–103.
• CHMIELEWSKI P., JEZIERSKI A. 2003: Słownik chemiczny. Wydawnictwo Europa, Wrocław.
• CHUN L., HONGZHANG C., ZUOHU L. 2004: Adsorptive removal of Cr(VI) by Fe-modified steam exploded wheat straw. Process Biochem. 39: 541–545.
• COSSICH E.S., Da SILVA E.A., TAVARES C.R.G., CARDOZO L., RAVAGNANI T.M.K. 2004: Biosorption of chromium(III) by biomass of seaweed Sargassum sp. in a fixed-bed column. Adsorption 10: 129–138.
• COSTA M. 2003: Potential hazards of hexavalent chromate in our drinking water. Toxicol. Appl. Pharmacol. 188: 1–5.
• DAVIS T.A., VOLESKY B., MUCCI A. 2003: A review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae. Water Res. 37: 4311–4330.
• DÖNMEZ G.C., AKSU Z., ÖZTÜRK A., KUTSAL T. 1999: A comparative study on heavy metal biosorption characteristics of some algae. Process Biochem. 34: 885–892.
• ESPOSITO A., PAGNANELLI F., LODI A., SOLISIO C., VEGLIŇ F. 2001: Biosorption of heavy metals by Sphaerotilus natans: an equilibrium study at different pH and biomass concentrations. Hydrometallurgy 60: 129–141.
• ESPOSITO A., PAGNANELLI F., VEGLIO F. 2002: pH-related equilibria models for biosorption in single metal systems. Chem. Eng. Sci. 57: 307–313.
• FILIPIUK D., FUKS L., MAJDAN M. 2006: Biosorpcja jako metoda odzysku i usuwania metali ciężkich z wodnych ścieków przemysłowych. Przem. Chem. 85: 417–422.
• GARDEA-TORRESDEY J.L., TIEMANN K.J., ARMENDARIZ V., BESS-OBERTO L., CHIANELLI R.R., RIOS J., PARSONS J.G., GAMEZ G. 2000: Characterization of Cr(VI) binding and reduction to Cr(III) by the agricultural byproducts of Avena monida (Oat) biomass. J. Hazard. Mater. 80: 175–188.
• GOKHALE S.V., JYOTI K.K., LELE S.S. 2008: Kinetic and equilibrium modeling of chromium(VI) biosorption on fresh and spent Spirulina platensis/Chlorella vulgaris biomass. Bioresour. Technol. 99: 3600–3608.
• GOYAL N., JAIN S.C., BANERJEE U.C. 2003: Comparative studies on the microbial adsorption of heavy metals. Adv. Environ. Res. 7: 311–319.
• GUPTA S., BABU B.V. 2009: Removal of toxic metal Cr(VI) from aqueous solutions using sawdust as adsorbent: Equilibrium, kinetics and regeneration studies. Chem. Eng. J. 150: 352–365.
• GUPTA V.K., RASTOGI A. 2009: Biosorption of hexavalent chromium by raw and acid-treated green algae Oedogonium hatei from aqueous solutions. J. Hazard. Mater.163: 396–402.
• HAN X., WONG Y.S., TAM N.F.Y. 2006: Surface complexation mechanism and modeling in Cr(III) biosorption by a microalgal isolate, Chlorella miniata. J. Colloid Interface Sci. 303: 365–371.
• IANIS M., TSEKOVA K., VASILEVA S. 2006: Copper biosorption by Penicillium cyclopium: equilibrium and modelling study. Biotechnol. Biotechnol. Eq. 20: 195–201.
• JACUKOWICZ-SOBALA I. 2009: Współczesne metody usuwania chromu ze ścieków. Przem. Chem. 88: 51–60.
• JAIN M., GARGA V.K, KADIRVELU K. 2009: Equilibrium and kinetic studies for sequestration of Cr(VI) from simulated wastewater using sunflower waste biomass. J. Hazard. Mater. 171: 328–334.
• KAPOOR A., VIRARAGHAVAN T., CULLIMORE D.R. 1999: Removal of heavy metals using the fungus Aspergillus niger. Bioresource Technol. 70: 95–104.
• KRATOCHVIL D., PIMENTEL P., VOLESKY B. 1998: Removal of trivalent and hexava-lent chromium by seaweed biosorbent. Environ. Sci. Technol. 32: 2693–2698.
• LOUKIDOU M.X., ZOUBOULIS A.I., KARAPANTSIOS T.D., MATIS K.A. 2004: Equilibrium and kinetic modeling of chromium(VI) biosorption by Aeromonas caviae.Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 242: 93–104.
• MOHAN D., PITTMAN C.U. Jr. 2006: Activated carbons and low cost adsorbents for remediation of tri- and hexavalent chromium from water. J. Hazard. Mater. B137: 762–811.
• OWLAND M., AROUA M.K., Wan DAUD W.A., BAROUTIAN S. 2009: Removal of Hexavalent Chromium-Contaminated Water and Wastewater: A Review. Water Air Soil Poll. 200: 59–77.
• OZER T.B., ERKAYA I.A., UDOH A.U., DUYGU D.Y., AKBULUT A., BAYRAMOGLU G., ARICA M.Y. 2012: Biosorption of Cr(VI) by free and immobilized Pediastrum boryanum biomass: equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 19: 2983–2993.
• PARK D., YUN Y.S., PARK J.M. 2004: Reduction of Hexavalent Chromium with the Brown Seaweed Ecklonia Biomass. Environ. Sci. Technol. 38: 4860–4864.
• PARK D., YUN Y.S., JO J.H., PARK J.M. 2006a: Effect of Ni(II) on the reduction of Cr(VI) by Ecklonia biomass. Bioresource Technol. 97: 1592–1598.
• PARK D., YUN Y.S., JO J.H., PARK J.M. 2006b: Biosorption Process for Treatment of Electroplating Wastewater Containing Cr(VI): Laboratory-Scale Feasibility Test. Ind. Eng. Chem. Res. 45: 5059–5065.
• PIOTROWSKI T., ŚWIETLIK R. 2008: Zielona chemia wsparciem dla zrównoważonego rozwoju przemysłu chemicznego. Ekologia i Technika 16: 238–241.
• PODEDWORNA J., ŻUBROWSKA-SUDOŁ M. 2011: Dlaczego warto w technologii ścieków wykorzystywać bioreaktory ze złożem ruchomym? Gaz, Woda i Technika Sanitarna 9: 324–327.
• ROMERA E., GONZÁLEZ F., BALLESTER A., BLÁZQUEZ M.L., MUŃOZ J.A. 2007: Comparative study of biosorption of heavy metals using different types of algae. Bioresource Technol. 98: 3344–3353.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 28 stycznia 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz.U. z 2009 r. nr 27, poz. 169.
• Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz.U. z 2010 r. nr 72, poz. 466.
• SAHMOUNE M.N., LOUHAB K., BOUKHIAR A. 2009: Biosorption of Cr(III) from aqueous solutions using bacterium biomass Streptomyces rimosus. Int. J. Environ. Res. 3: 229–238.
• SAHMOUNE M.N., LOUHAB K., BOUKHIAR A. 2010: Advanced Biosorbents Materials for Removal of Chromium from Water and Wastewaters. Environ. Prog. Sustainable Energy 30: 284–293.
• SARI A., TUZEN M. 2008: Biosorption of total chromium from aqueous solution by red algae (Ceramium virgatum): Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. J. Hazard. Mater. 160: 349–355.
• SCHIEWER S., VOLESKY B. 1995: Modeling of the Proton-Metal Ion Exchange in Biosorption. Environ. Sci. Technol. 29: 3049–3058.
• SELVARAJ K., MANONMANI S., PATTABHI S. 2003: Removal of hexavalent chromium using distillery sludge. Bioresource Technol. 89: 207–211.
• SIVAPRAKASH A., ARAVINDHAN R., RAGHAVARAO J., UNNINAIR B. 2009: Kinetics and equilibrium studies on the biosorption of hexavalent chromium from aqueous solutions using Bacillus subtilis biomass. Appl. Ecol. Environ. Res. 7: 45–57.
• SUD D., MAHAJAN G., KAUR M.P. 2008: Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions – A review. Bioresource Technol. 99: 6017–6027.
• TAMILSELVAN N., SAURAV K., KANNABIRAN K. 2012: Biosorption of Cr(VI), Cr(III), Pb(II) and Cd(II) from Aqueous Solutions by Sargassum wightii and Caulerpa racemosa Algal Biomass. J. Ocean Univ. China 11: 52–58.
• URBAŃSKA M., KŁOSOWSKI G. 2012: Algi jako materiał biosorpcyjny – usuwanie i odzysk metali ciężkich ze ścieków przemysłowych. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 51: 62–77.
• USGS Minerals Information Chromium, Chromium Statistics and Information (http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/chromium; dostęp z 23.05.2013).
• VASUDEVAN P., PADMAVATHY V., DHINGRA S.C. 2003: Kinetics of biosorption of cadmiumon Baker’s yeast. Bioresource Technol. 89: 281–287.
• VEGLIO’ F., BEOLCHINI F. 1997: Removal of metals by biosorption: a review. Hydrometallurgy 44: 301–316.
• VIJAYARAGHAVAN K., YUN Y.S. 2008: Bacterial biosorbents and biosorption. Biotechnol. Adv. 26: 266–291.
• WANG J., CHEN C. 2006: Biosorption of heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: A review. Biotechnol. Adv. 24: 427–451.
• WANG X.S., LI Z.Z., SUN C. 2008: Removal of Cr(VI) from aqueous solutions by low-cost biosorbents: marine macroalgae and agricultural by-products. J. Hazard. Mater. 153: 1176–1184.
• WANG X.S., LI Z.Z., TAO S.R. 2009: Removal of chromium(VI) from aqueous solution using walnut hull. J. Environ. Manage. 90: 721–729.
• WHO Chromium in drinking-water 2003. Background document for preparation of WHO Guidelines for drinking-water quality, Geneva (http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/chromiumsum.pdf; dostęp z 23.05.2013).
• YUN Y.S., PARK D., PARK J.M., VOLESKY B. 2001: Biosorption of trivalent chromium on the brown seaweed biomass. Environ. Sci. Technol. 35: 4353–4358.
• ZHOU M., LIU Y., ZENG G., LI X., XU W., FAN T. 2007: Kinetic and equilibrium studies of Cr(VI) biosorption by dead Bacillus licheniformis biomass. World J. Microbiol. Biotechnol. 23: 43–48.
• ZIELINSKA A., MICHALAK I., CHOJNACKA K. 2007: Zastosowanie alg w oczyszczaniu ścieków i w żywieniu zwierząt. Chemik 11: 534–543.