Remediation of anionic surfactants and ammonium by biological materials
Anyonik yüzey aktif maddelerin ve amonyumun biyolojik materyallerle remediasyonu
- Tez No: 312255
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TURGAY TEKİNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: biyoremediasyon, çevresel biyoteknoloji, anyonik yüzey aktif maddeler, heterotropik amonyum yok edilimi, Artemia salina, bioremediation, environmental biotechnology, anionic surfactants, heterotrophic ammonium removal, Artemia salina
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Yüzey aktif maddeler deterjanların esas bileşenleri olup evsel ve endüstriyel atık olarak deşarj edilmektedir. Amonyak (veya iyonize olmuş formu amonyum) ise insan ve hayvan metabolizması sonucu oluşan bir yan ürün olup, su ürünleri yetiştiriciliği ve kuluçkahane bulunan işletmelerde oluşmakta ve deşarj edilmektedir. Toprak ve su kaynaklarının yüzey aktif maddeler ve amonyum ile kirlenmesi bu maddelerin zararlı etkilerinden dolayı büyük problemlere yol açmaktadır. Bu maddeler birçok organizmanın sağlığı için tehdit oluşturmaktadır ve tatlı su ekosistemindeki organizmaların toplu ölümlerine yol açabilmektedir. Bu durum ciddi sorunlara sebebiyet verdiğinden dolayı atık su sistemlerindeki amonyum ve yüzey aktif maddelerin konsantrasyonunun azaltılması için etkili yollara ihtiyaç vardır.Atık su sistemlerinin arıtılmasında kullanılan kimyasal ve biyolojik metotlar mevcuttur. Biyolojik metotlar kimyasal metotlara göre daha çevreci özelliklere sahiptir. Biyolojik arıtım metotları arasında özel bakteri suşlarının kimyasal atıkların yıkımı amacıyla kullanımı endüstriyel ve belediye atık sularının arıtımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bazen bu bakteri karışımları zorlu çevresel koşullara karşı dayanıklı olamamakta ve istenilen atığa yönelik bir arıtım sağlayamamaktadır. Zorlu çevre koşullarına daha dayanıklı ve biyoyıkım amacıyla kullanılabilecek daha iyi ve daha güçlü bakterilerin bulunması ve izole edilmesi olası bir stratejidir. Uygun çevresel ve fiziksel koşullar sağlandığında bu yöntem atık suların arıtımında başarı sağlayabilmektedir. Bu amaçla iki adımlı bir yaklaşım takip edilmiştir.Projenin ilk kısmında, belirli bir endüstriyel atık suyunun anyonik yüzey aktif maddelerden arındırılması için etkili bir biyolojik yöntem geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu kısımda çözüme yönelik iki ana strateji geliştirilmiştir: daha biyobozunur ve daha çevreci bir deterjanın bulunması ve uygulanması, ve arıtılması istenilen endüstriyel atık suyun içindeki yüzey aktif maddeye özgü nitelikte bir biyolojik arıtma metodunun geliştirilmesi. Bu iki stratejinin birleştirilmesi ile atık sulardaki anyonik yüzey aktif maddelerin arıtımının daha etkili olması hedeflenmiştir.Projenin ikinci kısmında, STB1 bakteri suşu, ticari bir deniz levreği çiftliğinden izole edilmiş ve amonyumu temizleme karakteristikleri yüksek olarak bulunmuştur. STB1 suşunun tür olarak tespiti Acinetobacter calcoaceticus olarak bulunmuştur. STB1 suşunun 72 saat içinde, aynı koşullarda, değişen konsantrasyonlardaki amonyumu parçalama karakteristikleri değerlendirilmiş, düşük (50 mg/l) ve ara konsantrasyonlardaki amonyumda (100 mg/l) neredeyse tamamen parçaladığı görülürken yüksek konsantrasyonda (210 mg/l) %45 oranında parçalama gözlemlenmiştir. 100 mg/l örneği için metabolize olmuş olan amonyumun düşük bir miktarı nitrit veya nitrata dönüşüp %22.16 oranında amonyum hücre biyokütlesine aktarılırken, %4.34 oranında toplam azot ilk etapta hücre biyokütlesine katılıp daha sonra süpernatanta aktarılmıştır. Geri kalan dönüşüm ürünlerinin büyük bir kısmının ise gaz halindeki denitrifikasyon ürünleri olduğu umulmaktadır. Artemia salina (su piresi) ile yapılan toksikoloji çalışmalarının sonucuna göre STB1 suşunun Artemia larvaları için toksik olmadığı bulunmuştur. Bu sonuç STB1 suşunun güvenli ve etkili bir şekilde sucul ekosistemlerin su kalitesi zenginleştirilmesi amacıyla kullanılabileceğini önermektedir.
Özet (Çeviri)
Surfactants are the main components in detergents and they are primarily discharged from household and industry. Ammonia (or ionized form ammonium) is a byproduct of animal and human metabolism and it is formed in and discharged from aquaculture. Contamination of soil and water sources by surfactants and ammonium is becoming a big problem because of their harmful effects. These substances are highly toxic to many organisms, leading to possible mass deaths in the freshwater ecosystem. As their presence causes a potential environmental risk, industrial and household wastewater systems should be adequately treated to reduce the concentration of ammonium and surfactants.Chemical and biological methods are primarily used to treat wastewater systems. Biological treatment methods are more eco-friendly in comparison to chemical methods. Among biological treatment methods, the use of specific bacteria strains for removal of chemical contaminants is a widely applied process for treatment of industrial and municipal wastewater. However, those bacteria may not be capable of withstanding harsh environmental conditions or they may not specifically degrade the contaminant of interest, so isolation of bacterial strains more resistant to environmental extremes and more suitable for bioremoval is a possible strategy to improve current wastewater treatment strategies. By isolating bacteria well-adapted to the environmental and physical conditions of the system to be cleaned, very high efficiencies can be obtained for wastewater cleaning. To this end, a two-step approach was used.In the first part of this project, our aim was to find an integrated efficient biological based method to clean up industrial wastewater from anionic surfactants. Two main strategies were utilized to solve this problem: Finding and applying a more biodegradable and eco-friendly detergent alternative, and developing a biological treatment method specific for the anionic surfactants in the wastewater system of interest. It is expected that, by combining these two strategies, anionic surfactants in wastewater can be removed more efficiently.In the second part of this project, a novel bacterial strain, which we termed STB1, was isolated from a commercial sea bass farm and found to display high heterotrophic ammonium removal characteristics. The species identity of STB1 was determined to be Acinetobacter calcoaceticus. We evaluated ammonium removal characteristics of STB1 at varying ammonium concentrations, and observed that STB1 can almost completely remove ammonium at low (50 mg/l) and medium (100 mg/l) concentrations within 72 h, while 45% ammonium removal was observed at a higher concentration (210 mg/l) during the same time period. Trace amounts of metabolized ammonium was converted to nitrite or nitrate and 22.16% of ammonium was introduced to cell biomass, while 4.34% of total nitrogen was initially incorporated into biomass and subsequently released to the supernatant fraction in the 100 mg/l sample. Most of the remaining conversion products are expected to be gaseous denitrification products. Toxicological studies with Artemia salina (brine shrimp) nauplii revealed that STB1 strain is non-toxic to Artemia larvae, which suggests that STB1 can be safely and efficiently utilized for water quality enrichment in aquatic ecosystems.
Benzer Tezler
- Heavy metal, surfactant, ligand interactions in soil remediation
Toprak temizlenmesinde ağır metal-yüzey aktif madde-ligand etkileşimleri
HANİFE TUNÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. NEYLAN DİRİLGEN
PROF.DR. NAZ ZEYNEP ATAY
- Farmasötik kremlerde emülsiyon kararlılığının iyileştirilmesi
Remediation of emulsion stability in pharmaceutical creams
CEYDA KESER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE GÜRBÜZ
- Organik kirleticilerin yüzey aktif maddeler varlığında elektrokinetik yöntemlerle topraktan giderilmesinin araştırılması.
Surfactant enchanced electrokinetic remedetion of organic contaminant from soils
GÜLDEN KARASULOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. AHMET KARAGÜNDÜZ
- Study of surfactant interaction with soils contaminated by heavy metals using voltammetry
Ağır metallerle kirletilmiş topraklarla yüzey aktif maddelerin etkileşiminin voltammetri ile incelenmesi
FATMA MELİS
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEYLAN DİRİLGEN
PROF. DR. ZEYNEP ATAY
- Fenollerin sulu çözeltilerden orgono kil üzerinde adsorpsiyon ile zenginleştirilmesi ve kapiler elektroforez yöntemi ile tayini
Preconcentration of phenols from aqueous solutions by adsorption on organo-clay followed by capillary electrophoretic determination
İNCİ ALEMDAR