بهینه سازی جذب زیستی مالاشیت گرین از محلول های آبی توسط ریزجلبک های سبز scenedesmus quadricauda و chlorella vulgaris
چکیده
در مطالعه حاضر، از ریز جلبک های سبز scenedesmus quadricauda و chlorella vulgaris برای بهینه سازی شرایط برای جذب زیستی مالاشیت گرین بوسیله طرح آزمایش رویه های پاسخ استفاده شد. در این آزمایشات تاثیر همزمان چهار فاکتور اصلی غلظت اولیه مالاشیت گرین (2، 6 و 10 میلی گرم بر لیتر)، ph اولیه محلول حاوی مالاشیت گرین (3، 5/4 و 6)، وزن بیوماس جلبک ها (40، 80 و 120 میلی گرم بر لیتر) ومدت زمان انجام آزمایش (10، 50 و 90 دقیقه) بر روی راندمان حذف مالاشیت گرین با استفاده از روش باکس- بنکن مورد ارزیابی قرار گرفت.آنالیز واریانس داده های آزمایش طرح رویه های پاسخ برای اعتبارسنجی مدل پیشنهادی انجام گرفت. براین اساس، معادله های چندمتغیره مرتبه دوم و مدل های درجه دوم برای تعیین رابطه بین راندمان حذف مالاشیت گرین و چهار فاکتور موثر مستقل ارائه گردید. معادلات رگرسیون به دست آمده پس از آنالیز واریانس داده ها، مقادیر ضریب همبستگی بالای 9918/0 و 9936/0 را به ترتیب برای مدل های مرتبه دوم پیشنهادی برروی راندمان حذف مالاشیت گرین توسط s. quadricauda و c. vulgaris نشان دادند. مقادیر بی معنی آماره lof به ترتیب 6744/0 و 7177/0 برای s. quadricauda و c. vulgaris (05/0 ) نشان دهنده اعتبار مدل است. مقدار حداقل خطای استاندارد طرح به میزان 42/0 در اطرف نقطه مرکزی آزمایش نشان داد که مدل پیشنهادی به خوبی می تواند داده های آزمایش نسبت به شیوه طرح آزمایش را تحلیل و توصیف کند. به طورکلی، ضریب همبستگی بالا (99/0 )، مقدار آماره lof بی معنی (05/0<) و حداقل خطای استاندارد طرح، نشاندهنده دقت بالا و اعتبار مدل پیشنهادی به منظور پیش بینی راندمان حذف مالاشیت گرین توسط s. quadricauda و c. vulgaris از محلول های آبی هستند. از اینرو، این مدل به منظور آنالیزهای بعدی مورد استفاده قرار گرفت. براین اساس برای هردو جاذب، راندمان حذف مالاشیت گرین همواره با کاهش غلظت اولیه مالاشیت گرین از 10 به 2 میلی گرم بر لیتر، افزایش ph اولیه محلول حاوی مالاشیت گرین از3 به 6، وزن بیوماس جلبک ها به صورت تقریبی از 40 افزایش نشان داد تا 100 میلی گرم بر لیتر ومدت زمان انجام آزمایش از10 تا 90 دقیقه. در شرایط آزمایشی بهینه شده، حداکثر راندمان حذف مالاشیت گرین توسط ریز جلبک های سبز s. quadricauda و c. vulgaris به ترتیب 23/76 و 32/91 درصد تعیین شدند. این نتایج به روشنی نشان دهنده توانایی بیشتر c. vulgaris نسبت s. quadricauda برای حذف مالاشیت گرین از محلول های آبی است. در شرایط بهینه، مدل های سینتیک مختلفی همچون معادله شبه درجه اول، شبه درجه دوم و داخل ذره ای به عنوان مدل های رایج جهت تعیین چگونگی انجام واکنش در سطح جلبک ها استفاده شدند، که مدل شبه درجه دوم بهترین تناسب را با داده های آزمایش نشان داد (99/0<). روش اسپکتروسکوپی مادون قرمز برای فراهم آوردن اطلاعاتی درباره طبیعت واکنش انجام شده بین گروه های عاملی موجود درسطح دیواره سلولی گونه های جلبکی مورد آزمایش با یون های مالاشیت گرین انجام گردید. این مشاهدات نشان داد که چندین گروه عاملی خصوصا گروه های کربوکسیل، هیدروکسیل و آمین در سطح بیومس های جلبکی مسئول اتصال یونهای مالاشیت گرین به سطح جلبک ها در فرآیند جذب زیستی هستند. علاوه براین، تفاوت راندمان های حدف مالاشیت گرین توسط بیومس های جلبکی می تواند ناشی از تفاوت در برخوردهای رخداده بین مولکول های رنگی و بیومس های جلبکی باشد. نتایج این آزمایشات نشان می دهند که بیومس های جلبکی به کار رفته در این تحقیق، به عنوان مواد زیستی مناسب ودر عین حال ارزانقیمت و دردسترس برای حذف مالاشیت گرین از محلول های آبی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.