Отримання магнітокерованого біосорбенту на основі мікроорганізмів активного мулу

• Main Authors: Svitlana Gorobets, Kseniia Hetmanenko, Daryna Ponomarenko, Oleksii Kovalyov, Irina Borovik
• Format: Article
• Language: English
• Published: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute 2018-12-01
• Series: Innovative Biosystems and Bioengineering
• Subjects: Activated sludge; Magnetic nanoparticles; Biomineralization; Μagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1; Mam-proteins; Biosorption, Magnetic sorbent; High gradient magnetic separation
• Online Access: http://ibb.kpi.ua/article/view/147292

Проблематика. Забруднення стічних вод важкими металами є характерним для багатьох галузей промисловості, і їх видалення є важливим для екологічної безпеки довкілля. Як недорогий і екологічно нешкідливий сорбент можна застосовувати відходи біомаси, зокрема надлишковий активний мул, утилізація якого зазвичай є основною статтею затрат на утримання водоочисних споруд. Сорбенти з магнітними властивостями можуть бути вилучені швидким і ефективним методом магнітної сепарації. З огляду на те, що механізм біомінералізації біогенних магнітних наночастинок (БМН) єдиний для представників усіх царств живих організмів, важливо дослідити, яка частка мікроорганізмів активного мулу є потенційними продуцентами БМН. Мета. Мета роботи полягає в пошуку потенційних продуцентів БМН серед мікроорганізмів активного мулу з використанням методів порівняльної геноміки, а також в отриманні магнітокерованого біо­сорбенту (МКБС) та дослідженні його ефективності у вилученні іонів Fe2+ із розчину солі FeSO4 (500 мг/л). Методика реалізації. Для оцінки ступеня подібності білків біомінералізації БМН у магнітотаксисної бактерії Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 та мікроорганізмів активного мулу використано методи попарного та множинного вирівнювання з використанням вільної в доступі програми BLAST (National Center for Biotechnological Information, США). Для отримання магнітокерованого біосорбен­ту на основі мікроорганізмів активного мулу використовували метод високоградієнтної магнітної сепарації (ВГМС). Результати. Проведений біоінформаційний аналіз показав, що серед досліджуваних мікроорганізмів активного мулу, геноми яких у базі даних GenBank NCBI розшифровано на 25 % і більше, потенційними продуцентами БМН виявились усі мікроорганізми (Stentor coeruleus, Bodo saltans, Sphaerotilus natans, Beggiatoa alba B18LD, Oscillatoria acuminata PCC 6304, Oscillatoria sp. PCC 10802, Oscillatoria nigro-viridis PCC 7112, Rivularia sp. PCC 7116, Anabaena sp. CRKS33, Anabaena sp. WA113, Anabaena sp. AL93, Anabaena sp. PCC7108, Anabaena MDT 14b, Thiothrix nivea DSM 5205, Duganella zoogloeoides ATCC 25935). Серед них 12 мікроорганізмів є потенційними продуцентами внутрішньоклітинних кристалічних БМН. Показано, що ефективність сорбції іонів Fe2+ біомасою активного мулу, не розділеною на високоградієнтному магнітному сепараторі, магнітокерованою та немагнітокерованою фракціями актив­ного мулу не відрізняється. Висновки. Результати проведених досліджень показали, що з відходів біомаси, зокрема з надлишкового активного мулу, можливо створювати магнітокерований сорбент без додаткового магнітомічення штучними магнітними нанаочастинками, що дає змогу вилучати цей сорбент методами ВГМС у швидкісному режимі. Результати дослідження сорбції іонів Fe2+ МКБС на основі мікроорганізмів активного мулу експериментально підтверджують рівнозначність ефективності сорбції магнітокерованою, немагнітокерованою фракціями активного мулу та біомасою активного мулу, до якої не застосовували ВГМС; ефективність сорбції становить більше 97 %.