Отримання магнітокерованого біосорбенту на основі мікроорганізмів активного мулу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГоробець, С. В.
dc.contributor.authorГетманенко, К. А.
dc.contributor.authorПономаренко, Д. С.
dc.contributor.authorКовальов, О. В.
dc.contributor.authorБоровик, І. В.
dc.date.accessioned2020-04-13T18:34:43Z
dc.date.available2020-04-13T18:34:43Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenBackground. Heavy metal pollution is a typical issue for a number of industries, and their removal is crucial for the environmental ecology. Biomass can be used as cheap and eco-friendly sorbent, for example excess activated sludge, because its utilization is a major expense in water treatment. Sorbents with magnetic properties can be extracted using fast and efficient magnetic separation method. Mechanism of biomineralization biogenic magnetic nanoparticles (BMN) is proved to be general for all three domains, so it is important to study what amount of activated sludge microorganisms are potential BMN producents. Objectives. The objective of this study is to determine potential BMN producents among microorganisms of activated sludge using methods of comparative genomics, to obtain magnetic biosorbent and investigate its efficiency in Fe2+ removal from FeSO4 solution (500 mg/L). Methods. For estimating homologies between biomineralization proteins of Μagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 and microorga­nisms of activated sludge were used methods of pairwise and multiple genomic sequence alignment using free access tool BLAST (National Centre for Biotechnological Information, USA). For obtaining magnetic sorbent from activated sludge biomass high gradient magnetic separation was used. Results. Bioinformatic analysis showed, that among studied microorganisms of activated sludge, whose genomes are sequenced per 25% and more, all appeared to be potential BMN producers (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), 12 of them – potential producents of intracellular crystalline BMN. It was shown, that Fe2+ removal efficiency isequal for non-separated activated sludge and both magnetic and non-magnetic fractions. Conclusions. Results show that excess sludge biomass can be used to obtain magnetic sorbent, which can be made without the use of extra magnetization with artificial magnetic nanoparticles. This allows extracting sorbent using methods of high gradient magnetic separation. Sorption results of Fe2+ for magnetically labelled biosorbent on the base of activated sludge microorganisms experimentally proves equal efficiency of magnetically labelled, non-labelled fractions and biomass which was not exposed to HGMS and is higher than 97%uk
dc.description.abstractruПроблематика. Загрязнение тяжелыми металлами сточных вод характерно для многих сфер промышленности, и их удаление является важной проблемой для экологической безопасности окружающей среды. В качестве недорогого и экологически безопасного сорбента можно применять отходы биомассы, в частности излишки активного ила, утилизация которого часто является основной статьей затрат на поддержание водоочистительных сооружений. Сорбенты с магнитными свойствами могут быть быстро и эффективно извлечены методом магнитной сепарации. Поскольку механизм биоминерализации биогенных магнитных наночастичек (БМН) един для представителей всех царств живых организмов, важно исследовать, какая часть микроорганизмов активного ила является потенциальными продуцентами БМН. Цель. Цель работы состоит в поиске потенциальных продуцентов БМН среди микроорганизмов активного ила с использованием методов сравнительной геномики, а также в получении магнитоуправляемого биосорбента и исследовании его эффективности в извлечении ионов Fe2+ из раствора соли FeSO4 (500 мг/л). Методика реализации. Для оценки степени подобия белков биоминерализации биогенных магнитных наночастиц у бактерии Μagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 и микроорганизмов активного ила применены методы попарного и множественного выравнивания с использованием программы в свободном доступе BLAST (National Centre for Biotechnological Information, США). Для получения магнитоуправляемого биосорбента на основе активного ила использовали метод высокоградиентной магнитной сепарации (ВГМС). Результаты. Проведенный биоинформационный анализ показал, что среди исследованных микроорганизмов активного ила, геномы которых в базе данных GenBank NCBI расшифрованы на 25 % и больше, потенциальными продуцентами БМН оказались все микроорганизмы (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). Среди них 12 микроорганизмов – потенциальные продуценты внутриклеточных кристаллических БМН. Показано, что эффективность сорбции Fe2+ биомассой активного ила, не разделенной на высокоградиентном магнитном сепараторе, магнитоуправляемой и немагнитоуправляемой фракциями активного ила не отличается. Выводы. Результаты проведенных исследований показали, что из отходов биомассы, в частности из избыточного активного ила, можно создать магнитоуправляемый сорбент без дополнительного магнитомечения искусственными наночастицами, что позволяет извлекать этот сорбент методами ВГМС в скоростном режиме. Результаты исследования сорбции ионов Fe2+ МУБС на основе микроорганизмов активного ила экспериментально подтверждают равнозначность эффективности сорбции магнитоуправляемой, немагнитоуправляемой фракциями активного ила и биомассой, к которой не была применена ВГМС; эффективность сорбции составляет более 97 %.uk
dc.description.abstractukПроблематика. 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 %.uk
dc.format.pagerangePp. 262–270uk
dc.identifier.citationОтримання магнітокерованого біосорбенту на основі мікроорганізмів активного мулу / С. В. Горобець, К. А. Гетманенко, Д. С. Пономаренко, О. В. Ковальов, І. В. Боровик // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2017. – Vol. 2, No. 3. – Pp. 262–270. – Bibliogr.: 38 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2018.2.4.147292
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32892
dc.language.isoukuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.rightsAttribution 4.0 International (CC BY 4.0)en
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.sourceInnovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal, 2018, Vol. 2, No. 4uk
dc.subjectактивний мулuk
dc.subjectбіогенні магнітні наночастинкиuk
dc.subjectбіомінералізаціяuk
dc.subjectMagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1uk
dc.subjectMam-білкиuk
dc.subjectбіосорбціяuk
dc.subjectмагнітокерований біосорбентuk
dc.subjectвисокоградієнтна магнітна сепараціяuk
dc.subjectactivated sludgeuk
dc.subjectmagnetic nanoparticlesuk
dc.subjectbiomineralizationuk
dc.subjectΜagnetospirillum gryphiswaldense MSR-1uk
dc.subjectMam-proteinsuk
dc.subjectbiosorptionuk
dc.subjectmagnetic sorbentuk
dc.subjecthigh gradient magnetic separationuk
dc.subject.udc577.1/3uk
dc.titleОтримання магнітокерованого біосорбенту на основі мікроорганізмів активного мулуuk
dc.title.alternativeActivated Sludge Biomass as Magnetic Biosorbentuk
dc.title.alternativeПолучение магнитоуправляемого биособента нa основe микроорганизмов активного илаuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
IBB2018.2.4_06.pdf
Розмір:
1.22 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.83 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 2, No. 4