Mathematical modelling of Ni2+ biosorption by schizosaccharomyces pombe using universal sigmoid approach
Evrensel sigmoid yaklaşımı kullanarak schizosaccharomyces pombe tarafından gerçekleştirilen Ni2+ biosorbsiyonunun matematiksel modellemesi
- Tez No: 377247
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ALP SAYAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metallerle kirlenmiş atık suların uygun olmayan yöntemlerle arıtımı ve bertarafı toprak ve su kirliliği problemlerine yol açmaktadır.Çevrenin toksik ağır metaller ile kirlenmesi endüstriyel gelişme nedeniyle giderek artan dünya çapında bir sorundur.Ağır metallerin, canlı tarafından dokularda biriktirilebilmesi ve metabolizmada bu ağır metallerin neden olabileceği toksik etkiler tartışılmaz bir gerçektir.Bu durum çevre ve insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Ağır metallerin gerek endüstriyel atık sulardan ve gerekse ağır metal ile kirlenmiş/kirletilmiş çevresel su kaynaklarından uzaklaştırılmasında çeşitli kimyasal ve fiziksel süreçler kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemlerin ekonomik olmayışları ve elde edilen arıtım düzeyinin yeterli olmaması nedeniyle bu alanda önemli bir potansiyele sahip mikroorganizmaların etkin bir şekilde kullanıldığı ve tercih edildiği görülmektedir (Volesky, 1990). Mikroorganizmalara özgü hücre yüzeyi özellikleri sıvı fazdaki ağır metal iyonlarının tutulmasını sağlamaktadır. Biyosorpsiyon –inaktif hücreler tarafından belirli molekül ve iyonların tutulması- ve biyobirikim –canlı mikroorganizma hücreleri tarafından belirli molekül ve iyonların tutulması- süreçleri konvansiyonel metotlara karşı belirgin avantajlara sahiptir. Bu işlemler sonunda kimyasal içerikli çamur açığa çıkmaz, işletimi kolaydır ve düşük konsantrasyonlarda kirletici içeren çok miktarda atıksuyun arıtımı için bile daha az masraflıdır. Mikroorganizmaların sahip oldukları biyomoleküller gerek canlı ve gerekse ölü biyokütlelerin yüksek bir metal ilgisine sahip olmasını sağlamakta ve dolayısıyla çok yüksek bir biyosorpsiyon kapasitesi sunmaktadırlar. Bu amaçla çeşitli bakterilerin, fungusların ve alglerin kullanıldığı bilinmektedir (Kapoor ve Viraraghavan, 1998; Brady ve Duncan 1994).Ağır metal gideriminde kullanılacak olan mikroorganizmanın iyi bir biyosorbant olmasının yanı sıra ekonomik olaraküretilebilmesi de önemlidir. Pek çok endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılan mayalar ekonomik olarak üretilebilmeleri, kolay elde edilebilir olmaları, çevresel değişimlere karşı hassas olmamaları gibi nedenlerle ağır metal giderim amacıyla kullanılabilecek önemli bir kaynaktır (Gupta ve ark. 2006).Bu çalışmada tek hücreli mayaların bir türü olan Schizosaccharomyces pombe, Ni2+ ayırma yöntemi için biyokütle olarak kullanılmıştır.Biokütle, artan Ni2+ konsantrasyonu ve değişen sıcaklık, ajitasyon hızı vb. gibi deneysel koşulları değiştirilerek, ilgili verileri değerlendiren matematiksel bir model geliştirilmiştir.Modelin güvenilirliği vedoğruluğu istatistiksel ki-kare yöntemi ile test edilmiştir.Bu yaklaşım, incelenen işlemin önemli bir simülasyon açıklaması olmuştur.
Özet (Çeviri)
The utilization of microorganisms as biosorbents for the removal and recovery of heavy metals from industrial wastewaters has become a major alternative to conventional methods. Biosorption is one of those methods which implement microorganisms for that purpose. Microorganisms, active or inactive, can adsorb dissolved metals by courtesy of their special membrane characteristics. The design of the appropriate equipment and the estimation of optimum process input values have a great importance concerning the analysis and synthesis of the process under investigation. In order to obtain a dependable optimization scheme, the evaluation of a wide collection of biosorption data is required. Instead of using a time consuming and expensive database matrix, the development of a suitable mathematical model depending on process principles and a truncated experimental data may be more efficient approach to establish an optimization result.A satisfactorily accurate model of a system can be used to predict outcomes under varying conditions without the need for actual experimentation and observation. In this study, the inactiveand dried biomass of Schizosaccharomycespombe, a species of unicellular yeasts, was used as biomass for the bioremoval of Ni2+.S.pombe (972) was grown at its optimum media.Biosorption experiments were done at varying experimental conditions such as pH, temperature, metal concentration. The biomass was added to a 100 mL Ni (II) solution at predetermined initial metal (1, 2, 5, 10, 50 mg g-1), temperature(25, 30, 35, 50 C°)and pH (4.0, 5.0, 6.0) values to get a mixture of 1 g L-1sorbent content. Biosorption operations were performed in 250 mL Erlenmeyer flasks which were agitated in an incubator shaker at 150 rpm for a total period of 2 h. As a result, effects of temperature, starting metal concentration and pH were investigated during the experiments. Autofit 3.0 program was used for the equilibrium studies by trying different isotherms running with different algorithms such as Levenberg-Marquardtand Maximum Inherit Optimization.A mathematical model was developed to evaluate the relevant data. Reliability and accuracy of the model were tested using chi-square statistical method. This approach is a significant simulated description of examined process.
Benzer Tezler
- High-rate activated sludge process for energy efficient wastewater treatment
Enerji verimli atıksu arıtımı için yüksek yüklemeli aktif çamur prosesi
HAZAL GÜLHAN
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
- Turaç insansız hava aracının aerodinamik tasarım, modelleme ve analizi
The aerodynamic desing, modelling and analysis of turac unmanned air vehicle
ASLIHAN VURUŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Bir yolcu vagonunun dinamik tasarımı ve titreşim konferunun analizi üzerine bir yaklaşım
Dynamic design verification and vibratory comfort analysis of a passenger coach by using the lumped and the continious systems models
ERDAL ABA
- Doğrusal olmayan amaç programlamanın süreç optimizasyonu olarak stiren ünitesine uygulanması
Başlık çevirisi yok
CEMALETTİN KUBAT
- Çok girişli sistemlerde sınırlandırmalı sonlu zaman kontrolu
Constrained deadbeat control for multi-input systems
MÜJDE GÜZELKAYA