بررسی حذف رنگ ریمازل بلک-B توسط باکتری هالوموناس جدا شده از دریاچه ارومیه با استفاده از روش تاگوچی

نوع مقاله: پژوهشی- فارسی

نویسندگان

1 دانشیار میکروبیولوژی، ‏دانشگاه رازی، ‏کرمانشاه، ‏ایران

2 کارشناس ارشد میکروبیولوژی، ‏دانشگاه رازی، کرمانشاه، ‏ایران

چکیده

  مقدمه: در میان رنگ­های شیمیایی، ‏رنگ­های آزو، متداول‏ترین رنگ­های بکار­ رفته مصنوعی هستند و کاربرد زیادی در نساجی دارند. ‏این رنگ­ها از آلاینده­های مهم محیط زیست به شمار می­آیند. ‏امروزه به دلیل محدودیت و مشکلات روش­های فیزیکی- شیمیایی در حذف مواد رنگ‏زا، ‏تصفیه زیستی که روشی اقتصادی و موثر برای پالایش و آلودگی زدایی است، ‏ترجیح داده می‏شود .   مواد و روش ‏‏ ها: در این تحقیق، با استفاده از روش تاگوچی و بررسی عواملی مثل درجه حرارت، ‏اسیدیته، ‏غلظت رنگ و غلظت نمک در محیط، ‏شرایط بهینه رنگ‏بری باکتری هالوموناس سویه PTCC1714 به منظور حذف رنگ ریمازل بلک- B از محیط آبی بررسی شد. ‏با توجه به جدول آرایه­ها در 4 عامل و 4 سطح 16 آزمایش طراحی شد. ‏پس از انجام آزمایش­ها، نتایج به‏دست‏ آمده با استفاده از برنامه کامپیوتری Qualitek-4 تجزیه وتحلیل شد .   نتایج: بررسی­ها نشان داد که باکتری نمک دوست­هالوموناس سویه PTCC1714 توانایی رنگ‏بری در محدوده وسیعی از نمک تا 20 درصد ‏و اسیدیته 5 تا 9 را دارد‏. ‏از نظر تحمل­پذیری رنگ، ‏این سویه تا 5 گرم در میلی‏لیتر ( ppm 5000) رنگ را تحمل می­کند و بالا‏ترین رنگ‏بری را در ppm 100 دارد .   بحث و نتیجه ‏ گیری: این سویه با احراز شرایط بهینه رشد به‏دست‏ آمده طی تحلیل آزمایش­ها، ‏یعنی دمای 31 درجه سانتی‏‏گراد، ‏اسیدیته 9، ‏و غلظت نمک10، ‏تا 94 درصد ‏رنگ آزوی ریمازول بلک- B با غلظت ppm 100 را از محیط آبی حذف می­کند؛ ‏که این مقدار در خور توجه است. با توجه به این که سویه هالوموناس PTCC1714 عمل رنگ بری را در مدت زمان بسیار کوتاهی یعنی 72 ساعت و به شکل‏ هوازی انجام می‏دهد، استفاده از این باکتری در تصفیه بیولوژیک پساب‏ها‏ی واجد رنگ‏ها‏ی صنعتی می‏تواند کمک موثری در تصفیه و استفاده مجدد این گونه آب‏ها‏ باشد .  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Decolorization of Remazol Black-B by Halomonas sp. PTCC1417 isolated from Urmia lake: Optimization by Taguchi methodology

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Taran 1
  • nasrin furoedin 2
1 Associate Professor of Microbiology, Razi University, Kermanshah, Iran
2 M.Sc. of Microbiology, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

  Introduction : Azo dyes account as the most dyes of all textile dyestuffs produced, and are the most common dye in textile industries. Azo dyes-containing effluents from these industries have caused serious environmental pollution . Compared with chemical/physical methods, biological processes have received more interest .   Materials and method s: In this study, we investigated effects of four factors including temperature, pH, dye concentration, salt concentration on decolorization of Remazol Black B by Halomonas sp. PTCC1714. The optimization of dye decolorization in 16 experiments with different conditions was statistically analyzed using Taguchi design in Qualitek-4 software .   Results : The results showed that Halomonas sp. PTCC1714 was able to decolorize Remazol Black B in varying salt at 5–20% (w/v), pH at 5-9, dye concentration at 100-5000 ppm and temperature 31-40 ˚C. The optimum factor levels were a dye concentration of 100 ppm, salt concentation 10 % (w/v) and pH 9 and temperature 31˚C. The predicted value obtained for dye decolorization under these conditions was about 94% .   Discussion and conclusion : It can be concluded that Halomonas sp. PTCC1714 has a high potential for decolorization of Remazol Black B from textile wastewater under different conditions .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Halomonas
  • Rimazol Black-B
  • Azo dyes
  • Rimazol Black
  • B
  • decolorization
  • Textile wastewater

مقدمه

آلودگی محیط زیست یکی از مهم‏ترین مسائل تهدید کننده جوامع بشری است‏. ‏درچند دهه اخیر به دلیل افزایش فعالیت­های صنعتی و عدم رعایت الزامات زیست محیطی مقادیر زیادی از آلاینده­ها وارد محیط می­شوند. ‏رنگ­ها از جمله مواد شیمیایی هستند که به میزان فراوانی در صنایع نساجی، ‏چاپ، ‏غذایی، ‏دارویی و آرایشی استفاده می­شوند (1- 3). ‏ امروزه ‏رنگ‏ها‏ی نساجی یکی از پرمصرف ‏ترین مواد شیمیایی مصرفی هستند. ‏در حدود ده هزار رنگ مختلف با تولید جهانی سالیانه بیش از هفتصد هزار تن به طور تجاری قابل دسترس هستند (3- 5). ‏ ‏با وجود این‏که رنگ­های آلی تنها بخش کوچکی از بار آلی پساب را تشکیل می­دهد، ‏ وجود آن‏ها‏‏ از نظر ظاهری قابل قبول نیست. ‏در میان رنگ­های شیمیایی، ‏رنگ­های آزو[1] متداول­‏ترین رنگ‏های به کار رفته مصنوعی هستند و حدود 60 تا 70 درصد ‏از رنگ­های مصرفی را تشکیل می­دهند (1، ‏3، ‏6 و ‏9). ‏ ‏رنگ­های آزو با پیوند N=N شناخته می­شوند که دارای تنوع رنگی بالایی هستند و به عنوان یکی از آلاینده­های مهم محیط­زیست محسوب می­شوند (6- 8). ‏ ‏برخی رنگ­ها و یا ترکیبات حاصل از تجزیه آن‏ها‏‏ سمی، ‏جهش­زا، سرطان­زا و برای عمل فتوسنتز بسیار مضر هستند زیرا باعث جلوگیری از انتقال و نفوذ نور شده و بنابراین بر فعالیت فتوسنتز گیاهان آبزی تاثیر گذاشته باعث افزایش COD فاضلاب­ها می­شوند. ‏در نتیجه حتی در غلظت‏ها‏ی کم، ‏زندگی جانوران آبزی را به مخاطره انداخته واز طریق جانوران آبزی وارد چرخه غذایی انسان‏ها می­شود. ‏یکی از انواع رنگ‏های آزو ماده رنگ‏زای ریمازول بلک-B (RB-B) است‏ که در صنایع نساجی و چرم استفاده زیادی دارد و به عنوان یکی از آلاینده‏ها‏ی مهم محیط زیست محسوب می­شود، ‏بنابراین، حذف این ماده رنگ‏زا از پساب ضروری است (7 و 10- 14).

امروزه سیستم­های تصفیه متداولی برای حذف رنگ‏ها در دسترس است که وابسته به اصول فیزیکی و شیمیایی مانند: جذب، ‏انعقاد، ‏فیلتراسیون، ‏ته نشینی و سایر... ‏است‏. ‏از محدودیت­ها و مشکلات این روش­ها می‏توان به هزینه بالا، ‏تولید مقدار زیاد لجن و در نهایت ایجاد آلودگی­های ثانویه اشاره کرد (‏1، ‏3 و 15- 18). ‏ ‏امروزه حذف رنگ به روش زیستی مورد توجه زیادی قرار گرفته است (16-19 و 21). ‏ ‏روش­های تصفیه زیستی راهکاری آسان، ‏دایمی، ‏ارزان و موثر برای پالایش فاضلاب­های آلوده به مواد رنگ‏زاست. ‏ ‏در این روش­ها از میکروارگانیسم­هایی مانند: باکتری­ها، ‏قارچ‏ها، ‏جلبک­ها، ‏اکتینومیست­ها، ‏که توانایی حذف رنگ­های آزو رادارند استفاده می­شود (23 و ‏24). ‏ ‏سیکل رشد طولانی و میزان رنگ زدایی متوسط قارچ­ها و جلبک­ها باعث شده کاربرد سیستم­های رنگ‏زدایی توسط آن‏ها‏ محدود شود، در مقابل رنگ زدایی توسط باکتری­ها، سریع‏تر انجام می­شود (16 و ‏22). ‏ ‏

پساب بسیاری از کارخانجات نساجی ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی در زمین‏ها‏ی شور و کویری رها می‏شود، ‏همچنین، در مراحلی از رنگرزی برای بالا بردن کارایی از نمک­های محلول مانند سدیم کلرید و پتاسیم کلرید استفاده می‏شود. ‏بنابراین، میکروارگانیسم­هایی قادر به حذف رنگ از پساب می­باشند که بتوانند این شرایط سخت را تحمل و در آن رشد و فعالیت کنند (3، 25 و 26). ‏ ‏با توجه به دلایل ذکر شده‏، استفاده باکتری‏های نمک­دوست[2] و تحمل­پذیر نمک[3] انتخاب خوبی برای تصفیه این‏گونه پساب­ها به شمار می­آید، ‏زیرا این باکتری­ها تحمل­پذیری بالایی به شرایط سخت محیطی مانند وجود مقدار بالای نمک و مواد آلاینده مانند فلزات سنگین و اکسی آنیون­ها از خود نشان می‏دهند (27 و ‏28). ‏ ‏در این تحقیق، توانایی رنگ‏بری باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714 جدا شده از دریاچه ارومیه در حذف ماده رنگ‏زای ریمازول بلک-B از محیط آبی و تعیین شرایط بهینه این باکتری در حذف رنگ بررسی شد. ‏لزوم استفاده از این سویه از باکتری در این تحقیق، بیشتر بومی بودن آن بوده و همچنین، نمک دوستی است‏ و طبق دلایل ذکر شده‏ گزینه مناسبی برای حذف رنگ‏ها‏ی آزو از محیط‏ها‏ی شور محسوب می‏شود. ‏

 

 

مواد وروش­ها

باکتری PTCC1714 Halomonas sp. (جداشده از دریاچه ارومیه) از سازمان پژوهش‏ها‏ی علمی صنعتی ایران تهیه شد. ‏برای رشد باکتری از محیط کشت نمکی شامل:10گرم گلوکز، ‏4/1 گرم MgSO4. ‏H2O، ‏3/2گرم NH4Cl، ‏6/0گرم K2HPO4، ‏01/0گرم FeSO4. ‏7H2O و100گرم NaCl در حجم کل یک لیتر استفاده شد. ‏ ‏

در این تحقیق، از رنگ ریمازل بلک-B (RB-B)، ‏به عنوان نماینده رنگ­های آزو استفاده شد، ‏که از پرمصرف ‏ترین رنگ­ها در صنعت نساجی به شمار می‏آید. ‏این رنگ دی آزوی[4] سولفاناته، ‏با فرمول شیمیایی C12H21N5Na4O19S6 و وزن مولکولی82/991 گرم بر مول از شرکت سیبا[5] تهیه شد. ‏ ‏ساختار رنگ در شکل 1 نشان داده شده است. ‏

 

 

شکل 1- ساختاررنگ ریمازل بلک-B (11) ‏

 

روش طراحی آزمایش

در این پژوهش، برای طراحی آزمایش و تعیین شرایط بهینه رنگ‏بری سویه مورد مطالعه از روش تاگوچی[6] استفاده شد. ‏روش تاگوچی یک روش طراحی آزمایش از نوع کسری از فاکتوریل کامل است، ‏که در این روش تعدادی از ترکیب‏های ممکن بین متغیر­ها انتخاب می­شود. ‏انتخاب این تعداد بر اساس طرح آزمایش به کار رفته، ‏طوری انجام می‏شود که واریانس خطا، ‏با حالتی که تمام ترکیب­های ممکن اجرا شود، ‏یکسان باشد. ‏پس از انجام آزمایش­ها و با ارزیابی پاسخ‏های به‏دست‏ آمده، ‏بهترین پاسخ انتخاب می­شود. ‏در این روش با کاهش تعداد آزمایش‏ها‏، ‏زمان کل انجام آزمایش­ها نیز تا حد زیادی کاهش می­یابد (41). ‏ ‏

در روش تاگوچی اولین گام، ‏تعیین عوامل موثر و سطوح آن­هاست‏. ‏در میان عوامل موثر در رشد و رنگ‏بری این سویه، دما، ‏اسیدیته و غلظت نمک اهمیت زیادی دارند. همچنین، با توجه به بررسی میزان حذف رنگ، ‏یکی از عامل‏‏ها‏ نیز غلظت رنگ محیط در نظر گرفته شد. ‏به طور کلی چهار عامل درجه ­حرارت، ‏غلظت ­نمک، ‏غلظت رنگ و اسیدیته با چهار سطح در نظر گرفته شد. ‏در جدول 1 عامل‏ها و سطوح بررسی شده نشان داده شده است. ‏

 

جدول 1- عوامل و سطوح مورد بررسی در طراحی آزمایش‏ها

عامل‏

سطح 1

سطح 2

سطح 3

سطح 4

دما

 (درجه سانتی‏‏گراد)

31

33

35

40

اسیدیته

5

5/6

5/7

9

غلظت رنگ (ppm)

100

500

1000

5000

غلظت نمک

 (درصد )

5

10

15

20

 

 

بررسی رنگ‏بری در شرایط محیطی متفاوت

با توجه به جدول آرایه­های متعامد شامل: چهار عامل و چهار سطح، ‏شانزده آزمایش طراحی شد. ‏در جدول 2 آزمایش­ها نشان داده شده است. ‏شایان ذکر است اختلاف مشاهده شده بین سطوح از نظم خاصی تبعیت نمی‏کند و به شکل‏ انتخابی است‏. ‏ ‏

برای انجام هر آزمایش 20 سی سی از محیط کشت یاد شده را در ارلن­های 100 ریخته، ‏پس‏ از تنظیم اسیدیته و غلظت­رنگ با توجه به شرایط تعیین شده توسط نرم­افزار، ‏به هر ارلن 5 درصد ‏آلودگی تلقیح کرده و ارلن­ها را برای هوادهی درون انکوباتور شیکردار با دور rpm 120 در دمای مشخص شده به مدت 5 روز گذاشته و مقدار حذف رنگ با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر بررسی شد. ‏ ‏

 

 

جدول 2- عوامل و سطوح انتخابی توسط تاگوچی

غلظت نمک

رنگ غلظت

اسیدیته

دما

آزمایش‏ها

1

1

1

1

1

2

2

2

1

2

3

3

3

1

3

4

4

4

1

4

3

2

1

2

5

4

1

2

2

6

1

4

3

2

7

2

3

4

2

8

4

3

1

3

9

3

4

2

3

10

2

1

3

3

11

1

2

4

3

12

2

4

1

4

13

1

3

2

4

14

4

2

3

4

15

3

1

4

4

16

 

بررسی میزان رنگ و کدورت در محیط

ابتدا طیف جذبی رنگ RB-B در محدوده 200 تا 800 نانومتر با استفاده از اسپکتروفوتومتر تعیین شد، ‏تا بیشینه طول موج جذبی رنگ RB-B مشخص شود. ‏ماکزیمم طول موج جذبی آن در 595 نانومتر بود. ‏از ارلن­های گرماگذاری شده برای اندازه­گیری طیف جذبی در طول موج 595 نانومتر، ‏2 میلی­لیتر نمونه برداشته و با دور rpm 12000 به مدت 3 دقیقه سانتریفوژ شد. ‏مایع­رویی را برداشته و در 595 نانومتر میزان جذب نور اندازه­گیری شد. از آن‏جا که ماکزیمم حذف رنگ در روز سوم بود و پس‏ از 3 روز به علت مرگ باکتری جذب کاهش می‏یافت، درصد رنگ‏بری مطابق فرمول زیر محاسبه شد‏.‏

 

 

A = جذب در محیط پس از رنگ‏بری

=Aoجذب در محیط شاهد (اولیه)

 = Dدرصد رنگ‏بری

نتایج

پس از احراز شرایط لازم برای هر 16 آزمایش مشخص شده به وسیله نرم افزار تاگوچی و انجام آزمایش‏ها‏ و بررسی میزان رنگ‏بری در محیط، ‏نتایج به کمک برنامه کامپیوتری Qualitek-4 تجزیه و تحلیل و اثرات مربوط به هر سطح محاسبه شد. ‏نتایج حاصل از این تحلیل آماری در جدول 4 آمده است. ‏

در جدول 4 تاثیر هر سطح از هر عامل‏ بر روی رنگ‏بری این سویه نشان داده شده است، ‏که عامل‏ دما در سطح 1 یعنی 31 درجهسانتی‏‏گراد، ‏اسیدیته در سطح 4 یعنی اسیدیته برابر 9، ‏غلظت­رنگ محیط در سطح 1 یعنی ppm 100 و درصد­نمک محیط در سطح 2 یعنی غلظت 10 درصد ‏نمک کلرید سدیم بیش‏ترین تاثیر را در رنگ‏بری رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714 دارند. ‏

 

 

جدول 3- نتایج نهایی درصد رنگ‏بری رنگ ریمازل بلک–B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

آزمایش‏ها‏

درصد رنگ‏بری

آزمایش‏ها‏

درصد رنگ‏بری

آزمایش‏ها‏

درصد رنگ‏بری

آزمایش‏ها‏

درصد رنگ‏بری

1

86/51

5

59/22 ‏

9

50/21 ‏

13

صفر

2

87/53

6

22/20 ‏

10

48/0 ‏

14

صفر

3

38/35 ‏

7

04/27 ‏

11

91/59

15

61/9

4

90/63‏

8

21/59 ‏

12

45 ‏

16

27/40

 

جدول 4- اثر سطوح مختلف عامل‏ها بر میزان رنگ‏بری باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

عامل‏

سطح 1

سطح 2

سطح 3

سطح 4

دما

252/51

264/32

722/31

47/12

اسیدیته

987/23

642/18

985/32

095/52

غلظت رنگ

065/43

767/32

022/29

855/22

غلظت نمک

975/30

247/43

68/24

807/28

 

جدول 5- تخمین تاثیرات متقابل بین شاخص‏های مختلف بر میزان رنگ‏بری باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

تاثیر جفت عامل‏ بر اساس (SI)

ستون‏ها‏

شدت تاثیر متقابل

( درصد ‏)

ستون

شرایط بهینه

عامل‏اسیدیته × عامل‏نمک

4×2

73/82 ‏

6

(4، ‏4)

عامل‏اسیدیته × عامل‏ رنگ

3×2

23/49

1

(4، ‏4)

عامل‏ دما× عامل‏نمک

4×1

59/23 ‏

5

(1، ‏4)

عامل‏ دما× عامل‏اسیدیته

2×1

42/3

3

(1، ‏4)

عامل‏ رنگ× عامل‏ نمک

4×3

64/0

7

(4، ‏4)

عامل‏ دما× عامل‏رنگ

3×1

28/0 ‏

2

(1، ‏4)

 

 

 

 

در جدول 5 تاثیرات متقابل عامل‏ها مشخص شده است. ‏این تاثیرات متقابل بر اساس شاخص میزان بین دو عامل‏ انتخابی اندازه­گیری می­شود، ‏که از 73/82 ‏تا 28/0 درصد ‏تغییر می­کند. ‏شدت تاثیر متقابل بین دو عامل که کم‏ترین تاثیر را در رنگ‏بری رنگ RB-B دارند شامل: عامل دما در برابر عامل‏ رنگ‏ و حدود 28/0 درصد ‏است. بیش‏ترین درصد شاخص شدت تاثیر متقابل 73/82 درصد ‏است‏ که به تاثیر متقابل عامل‏ اسیدیته در برابرعامل‏ غلظت­نمک مربوط است. ‏مقایسه شاخص شدت تاثیر متقابل بین عامل‏­ها در این جدول نشان می‏دهد که اثر یک عامل‏ در بهینه­سازی رنگ‏بری بسته به شرایط عامل‏های دیگر دارد.

تعیین شاخص‏­های تاثیرگذار در رنگ‏بری رنگ RB-B به کمک تحلیل واریانس در جدول 6 نشان داده شده است. ‏ستون آخر اثرات هر یک از عامل‏ها را در رنگ‏بری تعیین می­کند. ‏عامل‏ دما موثر‏ترین عامل‏ برای رنگ‏بری رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714 است‏، ‏پس‏ از آن عامل‏ اسیدیته و سپس غلظت رنگ و درپایان‏ غلظت نمک به ترتیب بیش‏ترین تاثیر را دارد. ‏

 

 

جدول6- تحلیل واریانس برای رنگ‏بری رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

ستون عامل‏

درجه آزادی

مجموع مربعات

واریانس

مجموع مربعات خالص

درصد

دما

3

823/3008

941/1002

007/2671

314/35 ‏

اسیدیته

3

524/2589

174/863

709/2251

771/29

غلظت رنگ

3

995/861

331/287

18/524

93/6 ‏

غلظت نمک

3

242/765

08/255

427/427

651/5 ‏

 

جدول7- شرایط بهینه برای رنگ‏بری توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC1714

عامل‏

سطح

سهم (درصد)

دما

1

325/19 ‏

اسیدیته

4

167/20

غلظت رنگ

1

137/11

غلظت نمک

2

32/11

جمع سهم عامل‏ها

-

948/61

میانگین

-

927/31

نتیجه قابل انتظار درشرایط بهینه

-

876/93

 

در جدول7 سهم هرکدام از عامل‏ها در طی دوره­ها مشخص شده است. ‏طبق این جدول دما و اسیدیته نقش مهمی در رنگ‏بری این سویه دارند. تحت شرایط بهینه نشان داده شده در این جدول که در جدول2 نیز بیان شده انتظار می­رود نزدیک 94 درصد ‏حذف رنگ از محیط آبی داشته باشد. ‏

بحث و نتیجه‏گیری

تاثیر دما بر رنگ زدایی

نتایج نشان داد که بیشتر فعالیت رنگ‏زدایی در 31 درجه سانتی‏‏گراد انجام می‏شود، ‏و با افزایش دما تا 40 درجه سانتی‏‏گراد باعث کاهش فعالیت رشد این سویه باکتری شده، در نتیجه رنگ‏بری نیز کاهش می‏یابد (شکل 2). ‏

 

شکل 2- نمودار تاثیر دما در رنگ‏زدایی رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

تاثیر اسیدیته در رنگ زدایی

نتایج نشان داد که وقتی اسیدیته اولیه پایین است، ‏فعالیت رنگ‏زدایی بسیار کند می‏شو. ‏میزان رنگ‏زدایی با افزایش اسیدیته محیط به ،9 به حداکثر می‏رسد (شکل 3). ‏ ‏اهمیت اسیدیته در رنگ‏بری از این نظر است‏ که در مراحلی از فرآیند رنگرزی الیاف، ‏در مورد گروهی از رنگ­های آزو، ‏برای بالا بردن کارایی عملیات رنگ‏بری، ‏اسیدیته محیط باید قلیایی باشد (3 و ‏29). ‏ ‏از آنجا که باکتری هالوموناس سویه PTCC1714 در شرایط با اسیدیته بالا قابلیت رشد و رنگ‏زدایی را دارد گزینه مناسب برای رنگ‏زدایی این رنگ آزوی سمی است. ‏

 

شکل 3- نمودار تاثیر اسیدیته در رنگ‏زدایی رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

 

تاثیرغلظت رنگ بر رنگ زدایی

فعالیت رنگ‏زدایی این سویه در حضور غلظت­های مختلف رنگ RB-B از 100 تا  ppm500 بررسی شد. ‏نتایج نشان داد که میزان رنگ‏زدایی با افزایش غلظت رنگ اولیه کاهش می­یابد و بیش‏ترین میزان رنگ‏زدایی در غلظت  ppm 100 است. ‏رنگ­های آزو عموما دارای یک یا چند گروه سولفونیک اسید در حلقه آروماتیک خود هستند که باعث سمیت آن‏ها‏ می‏شود و از طرف دیگر مانع رشد اکثر میکروارگانیسم‏ها‏ می­شوند و این رنگ­ها در سنتز DNA تاثیر گذاشته و باعث اختلال در سنتز DNA می­شوند (3). ‏ ‏به این دلیل با افزایش غلظت رنگ سمیت آن بالا رفته و باعث مرگ باکتری می‏شود و رنگ‏بری کاهش می­یابد (شکل 4). ‏ ‏

 

شکل 4- نمودار تاثیر غلظت رنگ در رنگ‏زدایی رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

 

تاثیر غلظت نمک بر رنگ زدایی

با توجه به نتایج حاصل از تحلیل آماری به وسیله نر افزار Qualitik-4 باکتری هالوموناس سویه PTCC1714 در غلظت نمک 10 درصد ‏بیش‏ترین میزان رنگ‏زدایی را داشته و با افزایش مقدار نمک میزان رنگ‏بری آن کاهش می­یابد. ‏(شکل 5). ‏ ‏

 

 

شکل 5- نمودار تاثیر غلظت نمک در رنگ‏زدایی رنگ RB-B توسط باکتری هالوموناس سویه PTCC 1714

کلبسیا پنومونیه RS-13[vii] رنگ متیل رد[viii] را به طور کامل در اسیدیته بین 6 تا 8 تجزیه می‏کند. ‏ ‏در حالی که آلکالی ژنز لیکویفاشنس S-1[ix] می‏تواند متیل رد را در اسیدیته 5/6 به طور کامل تجزیه نماید (37). ‏ ‏

میل و همکارانش[x] در سال 1999 دریافتند که اسیدیته بین 6 تا 8، ‏اسیدیته بهینه برای رنگ زدایی رنگ‏ها‏ی آزو وتری فنیل متان[xi]، ‏توسط سویه‏ها‏ی سودوموناس است‏ (38). ‏ ‏

کنسرسیوم باکتریایی [xii]pvm11. ‏1 بهترین رنگ‏زدایی رنگ 5 Reactive violet را در اسیدیته بین 7 تا 5/8 نشان داد (18). ‏ ‏توانایی رنگ‏بری در غلظت‏ها‏ی بالای رنگ مثلا تا ppm 5000 رنگ از صفاتی است‏ که کمتر سویه‏ها‏یی با این توانایی گزارش شده است (31- 34). ‏ ‏طبق تحقیقاتی که اسد و همکارانش[xiii] در سال 1386 بر روی باکتری‏ها‏ی نمک­دوست جدا شده از پساب نساجی انجام دادند از بین نمک‏ها‏ی مختلف، ‏سدیم کلرید بیش‏ترین اثر را بر رنگ‏بری نشان داد. ‏آن‏ها‏ اعلام کردند که حضور این نمک برای رشد و فعالیت باکتری‏ها‏ی نمک دوست و تحمل پذیر نمک ضروری است‏ (35). ‏ ‏البته توانایی رنگ‏بری در محدوده وسیعی از غلظت نمک نکته مثبتی است که استفاده از سویه مورد نظر را برای رنگ‏بری پساب در صنعت مناسب می‏سازد. ‏باکتری‏ها‏ی نادری قادر به رنگ‏بری در شرایط هوادهی هستند (36). ‏ ‏این‏که سویه مورد نظر ما نیز در شرایط هوازی قادر به رنگ‏بری است‏ حائز اهمیت است. ‏همچنین، در این مطالعه مشخص شد‏ که باکتری ذکر شده می‏تواند‏‏ در شرایط مختلف رنگ RB-B را از محیط حذف نماید. ‏با توجه به ویژگی­های سویه مورد مطالعه در این تحقیق (شامل: تجزیه هوازی رنگ RB-B، ‏رشد در شرایط سخت از جمله غلظت نمک بالا، ‏غلظت رنگ بالا، ‏و اسیدیته بالا، ‏و هزینه پایین کشت) می‏توان گفت سویه مذکور انتخاب مناسبی برای استفاده در عملیات تصفیه پساب کارخانجات نساجی است‏. ‏البته تاکنون گزارشی در مورد استفاده از نمک­دوست­‏ها‏ به‏شکل‏ فعال در رنگ‏بری پساب گزارش نشده است (31- 32 و 39- 40). ‏ ‏بنابراین، باید تحقیقات بیشتری به منظور استفاده در پساب نساجی بر روی این سویه انجام شود.



[1]. ‏Azo dyes

[2]. ‏Halophilic

[3]. Halotolerant

[4]. Diazo

[5]. CIBA

[6]. Taghochi method

[vii]. Klebsiella pneumoniae

[viii]. Methyl Red

[ix]. ‏Alcali genes Liquefacient-S-1

[x]. Mailet al

[xi].‏ 3-phenyl-methane

[xii]. ‏Bacterial Consortium PVM11-1

[xiii]. Asad et al

References

(1) Nohi A. S, Emtiyazjo M, Urdozade N. Reactive black 5 dye decolorization by Native strains isolated from wastewater of textile factories in Tehran. sience & technol invirenmental 2006; 10(1): 19– 27.

(2) Ramalho P. A, Scholze M. H, Cardoso M. T. Improved condition for the aerobic reductive decolorization of azo dyes by candida zeylanoides. Enzyme microb technol 2002; 31(6): 848–54

(3) Asad S, Amozegar M. A, Pourbabaee A. A, Sarbolouki M. N, Dastgheibs M. M. Decolorization of textile azo dyes by newly isolated halophilic and halotolerant bacteria. J Bioresource Technol 2007; 98(11): 2082– 88.

(4) Mcmullan G, Meehan C, Conneely A, Kirby N, Robinson T, Nigm P, et al. microbial decolorization on degradation of textile dyes. Apple Microbiol and biotechnol 2001; 56(1-2): 81–7.

(5) Vijayaraghavan K, Yun Y. Bacterial Biosorbents and biosorption. aReview. Biotech Advanc 2008; 26(3): 266– 91.

(6) Byoumi R. A, Musa S. M, Bahobil A. S, Louboudy S. S & Elsakawey T. A. Biodecolorization and biodegradation of azo dyes some bacterial isolates. J Apple Envir & Biol sciences 2010;1(1): 1– 25.

 

(7) Supaka N, Juntongjin K, Damaronglerd S, Delia M. l, Strehaiano P. Microbial decolorization of reactive azo dyes in a sequential anaerobic-aerobic system. J chemic Engin 2004; 99(2): 169– 76.

(8) Kolekar Y. M, Pawar S. H. P, Gawai K. R, Lokhande P. D, shouche Y. S, Kodam K. M. Decolorization and degradation of Disperse Blue 7 and Acid Orange 10 by Bacillus fusiformis KMK5 isolated from the textile dye contamination soil. J Bioresourse Technobiol 2008; 99(18): 8999– 9003.

(9) Bant I. M, Nigman D, Marchant R. microbial decolorization of textile dye containing effluents: areview. Bioresource technol 1996; 58(3): 217– 27.

(10) Mohana S, Shrivastava S. h, Divecha J, Madamwar D. Response surface methodology for optimization of medium for decolorization. J Bioresource Technol; 2008 99(3): 562– 69.

(11) Bahmani P, Rezaie kalantari R, Gholami M, Jonidi Jafari A, Javadi Z, Survey of ability of activated sludge isolated Bacteria in removal of RB-B Dyestuf from Aqueous Medium Iran. J Health & Environ 2010; 3(4): 389– 98.

(12) Mansour H. B, Corroler D, Barillier D, Ghedria K, Chekir L, Mosrati R. Evaluation of genotoxicity and pro oxidant effect of the azo dyes:Acid Yellow17,Violent7 and Orange 52 and of their degradation product by Pseudomonas putida mt-2. J food & chemical Toxicol 2007; 45(9): 1670– 77.

(13) Malik P. K. Use of activated carbons prepared from sawdust and rice-husk for adsorption of acid dyes:acase study of Acid Yellow 36. Dyes & pigmants 2003; 56(3): 239– 49.

(14) Badie K. h, yosefi Limaie N, Tehranibagha A, Shafaie Tonekaboni S. Z. Using Taguchi experimental desingn method for decolorization condition optimize from textile effluent with Orange peel adsorbent. Ninth Natinal congress of chemic engin iran 2004: 2914– 21.

(15) Hessel C, Allegre C, Maisseu M, Charbit F, Moulin P. Guidelies and legislation for dye house effluents. J Environ Management 2007; 83(2): 171– 80.

(16) Kalyani D. C, Telke A. A, Dhanve R. S, Jadhave J. P. Ecofriendly biodegradation and detoxification of Reactive Red 2 textille dye by newly isolated Psedomonas SP. SUK1. J Hazardous Material 2009; 163(2-3): 735– 42.

(17) Nigman P, Bant I. M, Singh D, Marchant R. Microbial process for the decolorization of textile effluent containing azo, diazo and reactive dye. Proc Biochem 1996; 31(5): 435– 42.

(18) Coughlin M. F, Kinkle B. K, Tepper A & Bishop P. L. Characterization of aerobic azo dye degrading bacteria and their activity in biofilm. Water science and Technol 1997; 36(1): 215– 20.

(19) Bafana A, Saravana Devi S, Krishnamurthi K, Chakarabarti T. kinetics of decolourisation and biotransformation of direct Black 38 by C. hominis and P. stutzeri. J Microbiol Biotechnol 2007; 74(5): 1145– 52.

(20) Ozdemir G, Pazarbasi B, Kocyigit A, Omeroglu E. E, Yasa I, Laraboz I. Decolorization of Acid Black 210 by Vibirio Havyi TEMS1, anewly isolated bioluminescent bacterium from Izmir Bay, Turkey. J Microbiol Biotechnol 2008; 24(8): 1375– 81.

(21) Ali N, Ikramullah, Lutfullah G. h, Hameed A, Ahmed S. Decolorization of Acid Red 151 by Aspergillus niger S A 1 under different physicoche mical condition. J Microbial Biotechnol 2008; 24(7): 1099– 1105.

(22) Chang J. S. h, chou C. h, Chen S. h. Y. Decolorization of azo dyes with immobilized Psudomonas luteola. Process Biochemistry 2001; 36(8-9): 757– 63.

(23) Ramalho P. A, Scholze H, Cardoso M. H, Ramalho M. T & Oliveria A. M. Improved condition for the aerobic reductive decolorization of azo dyes by Candida zeylanoides. Enzyme microb Technol 2002; 31(6): 848– 54.

(24) Rodriguez couto S. A promising inert support for laccase white-rot fungus trametes pubescesns. J Hazardous Materials 2012: 233(34): 158– 62.

 

(25) Dellile D, Basseres A, Dessomemes A. A. Effectiveness of bioremediation for oil-pulluted Antarctic seawater. Polar Biol 1998; 19(4): 237– 41.

(26) Margesin R, Schinner F. Bilogical decontamination of oil spills in cold environmination. J Chem Technol Biotechnol 1999; 74(5): 381– 89.

(27) Kinkle B. K, Sadwsky M. J, Johnstone K, Koskinen W. E. Tellurium and Selenium resistance in Rhizobium meliloti from soil. Apple Environ Microbiol 1994; 60(5): 1674– 77.

(28) Nriagu J. O, Payna J. M. Quantitative assessment of worldwide contamination of air,water and soils by trace metals. J Nature; 1988 333(6165): 134– 9.

(29) Aksu Z. Reactive dye bioaccumulation by saccharomyces cervisiae. Process Biochem; 2003 38(10): 1437– 44.

(30) Amirkhani H, Asgarani E, khodabandeh M. Determination of optimination of optimum growth condition for Haloarcula IRU1 isolated from urmia lake by Taguchi method. National institute of Genetic Engin & Biotech Iran 2010; 25 (1). 148– 56.

(31) Kodam K. M, Soojhawon I, Lokhande P. D, Gawai K. R. Microbial decolorization of reactive azo dyes under aerobic conditions. Word J Microb Biot 2005; 21(3): 367– 70.

(32) moosvi S, keharia H ، madamwar D. decolorization of textile dye reactive violet 5 by a newly isolated bacterial consortium RVM 11. Word J Microb Biot 2005; 21(5); 667–72

(33) Ogawa T, Fujii H, Kawai K, Yatome C, Idaka E. Growth inhibition of bacillus subtilis upon interaction between basic dye and DNA. Bull Environ contam toxicol 1989; 42(3): 402- 8.

(34) Supaka N, Juntongjin K, Damronglerd S, Delia M. L, Strehaiano P. Microbial decolorization of reactive azo dyes in a sequential anaerobic- aerobic system. J Chem Eng 2004; 99(2): 169– 176.

(35) Asad S, Amoozegar M. A, Pourbabai A. A, Sarboluki M. N, Dastgheib S. M. M. Effects of various factors on the decolorization of textile azo dyes by newly isolated halophilic and halotolerant bacteria. J Biology of iran; 2006; 21 (1): 5–16.

(36) Wuhrmann K, Mechsner K, Kappeler T. Investigation on rate determining factors in the microbial reduction of azo dyes. Eur J Appl Microbiol Biotechnol 1980; 9: 325–38.

(37) Wong P. K, yuen P. Y. Decolourization and biodegradation of N, N-dimethyl- p phenylendiamine by Klebsilla pneumonia RS-13 and Aceto bacter liquefaciens s-1. J Appl Microb 1998; 85(1): 79– 87.

(38) Mail P. L ، Mahajan M. M ، Patil D. P, Kulkarni M. V. Biodecolourisation of members of triphenyl methane and azo groups of dyes. J Scientific & Industrial Research 2000; 59(3): 221–4.

(39) Chen K. C, Wu J. Y, Liou D. J, Hwang S. C. J. Decolorization of the textile azo dyes by newly isolated bacterial strains. J biotechnol 2003; 101(1): 57– 68.

(40) Dong X, Zhou J, Liu Y. Peptone–induced biodecolorization of Reactive Brilliant Blue (KN-R) by Rhodocycus gelatinosus XL-1. Process Biochem 2003; 39(1): 89– 94.

(41). Taran M, Amirkhani H. Strategies of poly(3-hydroxybutyrate)synthesis by Haloarkula sp. IRU1 utilizing glucose as carbon source:optimization of culture conditions by taghuchi methodology. J Biological Macromolecules 2010; 47(5): 632-34.