++2 (646035), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рис.2.1.
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
Время, мин | Навеска мха, г | Исходная концентрация соли металла, моль/л | Объем аликвоты, мл | Объем ЭДТА 0,05 моль/л пошедшего на титрование, мл | Равновесная концентрация соли металла, моль/л | Количество сорбированного металла, мг-экв/г | ||||||
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 |
Рис.2.3.
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
Навеска мха, г | Исходная концентрация соли металла, моль/л | Объем аликвоты, мл | Объем ЭДТА 0,05 моль/л пошедшего на титрование, мл | Равновесная концентрация соли металла, моль/л | Количество сорбированного металла, мг-экв/мл | Количество сорбированного металла мг-экв/см3 плотно упакованных 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 |
Рис.2.5.
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, мин | Навеска мха, г | Исходная концентрация соли металла, моль/л | Объем аликвоты, мл | Объем ЭДТА 0,05 моль/л пошедшего на титрование, мл | Равновесная концентрация соли металла, моль/л | Количество сорбированного металла, мг-экв/мл | Количество сорбированного металла мг-экв/см3 плотно упакованных 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 |