Nghiên cứu loại bỏ ion mangan (Mn) bằng tảo Chlorella vulgaris

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này đã được thực hiện để xác định ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác nhau bao gồm mật độ tế bào ban đầu, nồng độ kim loại nặng ban đầu và pH đối với khả năng loại bỏ Mn của C.vulgaris.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu loại bỏ ion mangan (Mn) bằng tảo Chlorella vulgaris

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ ION MANGAN (MN) BẰNG TẢO CHLORELLA VULGARIS Trần Ngọc Sơn, Trịnh Đăng Mậu (1) Trần Nguyễn Quỳnh Anh, Trịnh Minh Phượng Đàm Minh Anh TÓM TẮT Tảo Chlorella vulgaris (C.vulgaris) được xem là một trong những giải pháp sinh học mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ kim loại nặng trong nước thải. Mangan (Mn) là một kim loại nặng phổ biến có thể gây ra vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Do đó, nghiên cứu này đã được thực hiện để xác định ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác nhau bao gồm mật độ tế bào ban đầu, nồng độ kim loại nặng ban đầu và pH đối với khả năng loại bỏ Mn của C.vulgaris. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hiệu suất xử lý Mn của C.vulgaris đạt cao nhất 80% được ghi nhận từ môi trường có mật độ tế bào ở mật độ 10,5 x 106 tế bào/ml, nồng độ ion Mn ban đầu 35 mg/l và pH = 6. Từ khóa: Vi tảo, Chlorella vulgaris, Mangan. Nhận bài: 23/6/2020; Sửa chữa: 27/6/2020; Duyệt đăng: 29/6/2020. 1. Giới thiệu trong BVMT nhờ khả năng hấp phụ ion kim loại trên Mn là một loại vi chất rất cần thiết cho cơ thể con bề mặt của tế bào[3]. Nhiều nghiên cứu trên thế giới người, tác động đến hệ hô hấp, phát triển hệ xương, kết luận rằng việc sử dụng vi tảo tách kim loại nặng ngăn chặn các gốc tự do và tác động đến việc hình thành trong nước thải, là biện pháp mang lại hiệu quả kinh một số loại enzyme quan trọng cho cơ thể. Tuy nhiên, tế, làm tăng chất lượng nước thải có thể tái sử dụng[2]. nồng độ Mn cao trong nguồn nước và các thủy vực sẽ Nghiên cứu khả năng loại bỏ kim loại nặng (Cd và Zn) gây ra rủi ro cho sức khỏe của cộng đồng. Tổ chức Y được Travieso và cộng sự (1999) tiến hành trên hai tế thế giới năm 2004 đã đưa ra khuyến cáo về mức Mn chủng C.vulgaris và Scenedesmus acutus cho thấy hiệu cho phép hàm lượng trong nước uống là không quá 0,2 quả xử lý lên đến 91%[4]. mg/l. Nghiên cứu của Gerke và cộng sự đã chỉ ra việc Hiệu quả xử lý kim loại của các chủng tảo phụ thuộc hấp thụ một lượng lớn Mn sẽ gây độc cho cơ thể và ảnh khá nhiều vào điều kiện môi trường. Nghiên cứu của hưởng đến sự phát triển tâm lý[1]. Çetinkaya và cộng sự cho thấy có sự khác nhau về hiệu Ô nhiễm kim loại Mn chủ yếu xuất phát từ hoạt quả xử lý kim loại ở các pH khác nhau [5]. Bên cạnh đó, động khai khác mỏ, luyện kim loại màu, sản xuất thép, các yếu tố như mật độ tảo và nồng độ ion kim loại ban vật liệu điện tử. Hàm lượng lớn Mn giải phóng sẽ gây đầu có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả xử lý của một số nguy hại cho hệ sinh thái và sức khỏe của con người. loài vi tảo [6]. Nghiên cứu của Lau và cộng sự khi tiến Hiện nay, có nhiều phương pháp hóa lý được sử dụng hành xử lý nước thải với mật độ tế bào tảo từ 0,5 đến để loại bỏ kim loại ra khỏi môi trường nước, bao gồm 10 x 106 tế bào/ml. Kết quả cho thấy, ở mật độ 10 x 106 điện hóa, trao đổi ion, kết tủa, hấp phụ bề mặt. Các tế bào/ml cho hiệu quả xử lý nước thải tốt nhất[7]. Bên phương pháp hóa lý thường có chi phí cao, không cạnh đó, nghiên cứu của Bishnoi cho thấy ở pH = 6 và hiệu quả và tạo ra sản phẩm phụ gây ô nhiễm thứ cấp. nồng độ 40 mg/l thì vi tảo đạt hiệu quả tốt nhất trong Trong khi đó, các phương pháp sinh học như sử dụng xử lý kim loại nặng[8]. thực vật, vi sinh vật và nấm thường được các nhà khoa Tại Việt Nam, nghiên cứu loại bỏ ion kim loại bằng học lựa chọn trong việc loại bỏ các ion kim loại vì chi vi tảo mới được bắt đầu chú ý trong những năm gần phí thấp, thân thiện với môi trường và không tạo ra ô đây, với một số nghiên cứu đáng chú ý của tác giả Phạm nhiễm thứ cấp[2]. Duy Thanh và Đào Thanh Sơn. Trong nghiên cứu này Xử lý kim loại nặng bằng vi tảo được xem là một sử dụng chủng vi tảo C.vulgaris được phân lập ở ao trong những giải pháp sinh học mang lại hiệu quả cao nuôi tôm của Công ty Trường Định, quận Liên Chiểu, 1 Trường Đại học sư phạm - Đại học Đà Nẵng Chuyên đề II, tháng 6 năm 2020 55
TP. Đà Nẵng để đánh giá các yếu tố pH, mật độ vi tảo và nồng độ ion Mn ban đầu ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ Mn của tảo C.vulgaris. 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Vật liệu nghiên cứu Vi tảo C.vulgaris được phân lập từ tại quận Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng và nhân giống tại phòng thí nghiệm công nghệ Tảo, khoa Sinh – Môi trường, Trường Đại ▲Hình 1. Ảnh hưởng của mật độ tế bào tảo học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng. Tảo được nhân giống trong môi trường Bold Basal Media (BBM) [8] trong Kết quả trên cho thấy, hiệu suất xử lý ion kim loại bình thủy tinh có dung tích 500 ml, ở nhiệt độ 250C, Mn của tảo C.vulgaris sẽ tăng khi mật độ tế bào từ 6,5 x 106 tế bào/ml đến 10,5 x 106 tế bào/ml và giảm khi mật cường độ ánh sáng 1000 lux với chu kỳ chiếu sáng là độ tế bào lên đến 14,5 x 106. Điều này có thể giải thích 12:12. Khi tảo C.vulgaris đạt đến mật độ khoảng 10 x là do khi tăng mật độ lên 10,5 x 106 tế bào/ml thì sẽ làm 106 tế bào/ml sẽ được thu sinh khối bằng máy li tâm tăng diện tích bề mặt hấp thụ các liên kết kim loại có (Hettich, model EBA 20). Dung dịch Mn được chuẩn sẵn trên tế bào. Tuy nhiên, mật độ tế bào tảo quá cao bị từ Mn(NO3)2. (14,5 x 106) sẽ làm giảm khoảng cách giữa các vị trí hấp 2.2. Phương pháp nghiên cứu phụ trên bề mặt tế tảo trên cùng một đơn vị thể tích [9]. - Mật độ tế bào vi tảo được xác định bằng buồng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ ion Mn ban đầu đến đếm Neubauer. khả năng xử lý của vi tảo C.vulgaris - Hàm lượng kim loại Mn còn lại sẽ được xác định Để đánh giá ảnh hưởng của nồng độ Mn đến khả bằng phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử AAS năng xử lý của tảo C.vulgaris, thí nghiệm được tiến trên máy Analytik Jena 700P. hành ở pH 6.0, mật độ tế bào ban đầu là 10,5 x 106 tế - Hiệu quả loại bỏ kim loại được tính theo công thức: bào/ml. Nồng độ kim loại ion Mn ban đầu được sử dụng ở 03 mức là 35 mg/l, 50 mg/l và 65 mg/l. Kết quả phân tích thống kê cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa giữa 03 nồng độ với p-value
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ các nhóm chức trên bề mặt tảo sẽ liên kết với các ion H+, do đó làm cản trở các ion Mn liên kết với bề mặt của tảo [9]. 4. Kết luận Nghiên cứu tiến hành đánh giá các yếu tố mật độ ban đầu, nồng độ kim loại nặng ban đầu và pH đến khả năng loại bỏ ion Mn bằng tảo C.vulgaris. Hiệu suất xử lý của tảo đạt cao nhất 80% ở mật độ 10,5 x 106 tế bào/ ▲Hình 3. Ảnh hưởng pH ml, nồng độ ion Mn ban đầu 35 mg/l và pH = 6. Nghiên cứu cũng chỉ ra, tiềm năng ứng dụng tảo C.vulgaris 6. Hình 3 cho thấy, hiệu suất loại bỏ ion kim loại Mn sẽ trong xử lý quy mô công nghiệp và xử lý các kim loại giảm dần từ khoảng 80% ở pH = 6 xuống còn 61,61 % ở nặng khác. pH = 5 và chỉ đạt 47,42% ở pH = 4 tại thời điểm 120 giờ. Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Điều này được giải thích là do khả năng hấp phụ Phát triển khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng của bề mặt tảo phụ thuộc vào nồng độ H+. Ở pH thấp, trong đề tài có mã số B2018-ĐN03-28■ TÀI LIỆU THAM KHẢO nutrients and metals by immobilized Anabaena doliolum 1. Li Y., “Removal of Manganese ( II ) from Acid Mine and Chlorella vulgaris. World Journal of Microbiology and Wastewater: A Review of the Challenges and Opportunities Biotechnology, vol. 9, no. 2, pp. 196–201. with Special Emphasis on”. 7. Lau P.S, Tam, Wong Y.S (1995). Effect of algal density 2. Suresh Kumar K., Dahms H.U., Won E.J., Lee J.S., Shin on nutrient removal from primary settled wastewater. K.H (2015). Microalgae - A promising tool for heavy metal Environmental Pollution, vol. 89, no. 1, pp. 59–66. remediation. Ecotoxicology and Environmental Safety. 8. Bishnoi N R, Pant A, Garima (2004). Biosorption of 3. Sandau E., Sandau P., Pulz O (1996). Heavy metal copper from aqueous solution using algal biomass. sorption by microalga. Acta Biotechnologica. vol. 16, no. Journal of Scientific and Industrial Research, vol. 63, no. 4, pp. 227–235. 10, pp. 813–816. 4. Travieso L, Cañizares R.O, Borja R, Benítez F, Domínguez 9. Andersen R A, Algal Culturing Techniques. A.R, Dupeyrón R, Valiente Y. V (1999). Heavy metal 10. Esposito A, Pagnanelli F, Lodi A, Solisio C, Vegliò F removal by microalgae. Bulletin of Environmental (2001) “Biosorption of heavy metals by Sphaerotilus Contamination and Toxicology, vol. 62, no. 2, pp. 144–151. natans: An equilibrium study at different pH and 5. Çetinkaya Dönmez G, Aksu Z, Öztürk A, Kutsal T biomass concentrations”, Hydrometallurgy, vol. 60, no. (1999). A comparative study on heavy metal biosorption 2, pp. 129–141. characteristics of some algae. Process Biochemistry, vol. 34, 11. Monteiro C.M, Castro P.M.L, Malcata F.X (2012). Metal no. 9, pp. 885–892. uptake by microalgae: Underlying mechanisms and 6. Mallick N, Rai L.C (1993). Influence of culture density, practical applications. Biotechnology Progress, vol. 28, no. pH, organic acids and divalent cations on the removal of 2, pp. 299–311. STUDY ON UPTAKE OF MANGAN ION BY CHLORELLA VULGARIS Tran Ngoc Son, Trinh Dang Mau, Tran Nguyen Quynh Anh, Trinh Minh Phuong, Dam Minh Anh The University of Danang – University of Science and Education ABSTRACT Chlorella vulgaris (C.vulgaris) has been considered as a promising biosorbent material due to high sorption capacity and being ready availability in removal of heavy metals in wastewater. Mangan (Mn) is a common chemical that could cause serious problems for human health and ecosystem. Therefore, the present study was carried out to investigate effects of different environmental factors including initial cell density, initial concentrations of heavy meta and pH on the capacity of Mn removal by C.vulgaris. The experimental results showed the highest proportion (80%) of Mn removal was observed from aqueous solution with initial cell density of 10,5 x 106 cells/mL, initial Mn concentration of 35 mg/l and pH = 6,0. Key words: Microalgae; Chlorella vulgaris; Mangan. Chuyên đề II, tháng 6 năm 2020 57