بررسی مقایسه ای نقش کربن فعال دست نخورده و تثبیت شده با باکتری سودوموناس پوتیدا ptcc در حذف تولوئن از جریان هوا در یک سیستم بیوفیلتراسیون

مقدمه: تولوئن از رایجترین نوع ترکیبات آلی فرار است که سمی بوده و سبب آسیب کبد و کلیه می شود. این ترکیب در بسیاری از صنایع شیمیایی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. از این رو حذف تولوئن از جریان هوای خروجی صنایع دارای اهمیت است. بنابراین هدف از انجام این مطالعه، بررسی مقایسه ای نقش کربن فعال دست نخورده و تثبیت شده با باکتری سودوموناس پوتیدا و همچنین بررسی عملکرد سیستم بیوفیلتراسیون باکتری سودوموناس پوتیدا تثبیت شده بر کربن فعال به منظور جذب و تجزیه تولوئن از جریان هوا در یک سیستم بیوفیلتراسیون و احیا کربن فعال است.روش کار: ابتدا به منظور رشد باکتری، پیش کشت به مدت 24 ساعت بر روی انکوباتور شیکردار با سرعت 150rpm در دمای 30 درجه سانتی گراد قرار گرفت و سپس باکتری ها بر روی کربن فعال قرار داده شدند و عمل تثبیت صورت گرفت. در ادامه 2 ستون با کربن فعال دست نخورده و کربن فعال تثبیت شده با باکتری پر شد. کارایی هر کدام از سیستم ها با حجم بستر، گذر حجمی گاز و تراکم های مختلف از آلاینده در دو سیکل مورد بررسی قرار گرفت. سیکل اول به منظور بررسی میزان کارایی دو سیستم در حذف تولوئن و سیکل دوم به منظور بررسی احیای کربن فعال بعد از خاموشی سیستم صورت گرفت. به منظور بدست آوردن مقدار جذب تولوئن در سیستم بیوفیلتراسیون، تراکم های مختلفی از تولوئن ساخته و به سیستم وارد شد. با نمونه برداری از ورودی و خروجی ستون ها و تزریق نمونه ها به دستگاه گاز کروماتوگرافی مقدار کارایی حذف تولوئن در شرایط مختلف مطالعه بدست آمد. یافته ها: نتایج تست های آماری نشان داد که افزایش حجم بستر و کاهش گذر حجمی گاز کارایی حذف تولوئن را به طور چشمگیری افزایش می دهد. نتایج عملکرد بیوفیلتر نشان داد که حداکثر کارایی کربن فعال دست نخورده و تثبیت شده در سیکل اول به ترتیب معادل %95 و %89 در مدت زمان 14 ساعت بود. کربن فعال تثبیت شده در سیکل دوم توانایی جذب تولوئن را با کارایی %81 داشته در حالی که کربن فعال دست نخورده به مراتب کارایی خیلی کمتری از خود نشان داد و این مقدار تقریبا %28 بود. همچنین با توجه به معنی داری در اختلاف میانگین کارایی ها می توان بهترین عملکرد سیستم را در جریان هوای 1 لیتر بر دقیقه، تراکم ورودی 45 پی پی ام و حجم بستر 260 میلی لیتر مشاهده نمود.نتیجه گیری: کارایی حذف تولوئن در کربن فعال دست نخورده در سیکل اول بالاتر از کربن فعال تثبیت شده بود اما در سیکل دوم کارایی حذف کربن فعال تثبیت شده به مراتب بالاتر از کربن فعال دست نخورده بود. که می توان نتیجه گرفت، کربن فعال تثبیت شده توسط باکتری های موجود احیا شده و این عمل طول عمر و ظرفیت کربن فعال را افزایش می دهد.

Comparative Survey of Virgin and Immobilized Activated Carbon With Pseudomonas Putida PTCC In Toluene Removal From Airflow

Introduction: Volatile organic compounds are the most common pollutants in the air, and among them, toluene is the most common form, which is toxic resulting in liver and kidneys damages. Regarding the fact that this compound is widely used in various chemical industries, implementing an efficient method for controlling its concentration is of great importance. The comparative survey of the capability of virgin activated carbon with the one immobilized by pseudomonas putida PTCC, and also the performance of the biofiltration system involving pseudomonas putida bacteria immobilized on activated carbon for the adsorption and degradation of toluene from the air as well as regenerating the activated carbon were aimed in the present study.Material and Methods: The microbial growth process was initiated by incubation of preculture in a rotary shaker, at 150rpm overnight. After 4 days, the strain pseudomonas putida, PTCC No: 1694 was immobilized on a certain amount of activated carbon. Subsequently, an airstream containing toluene was introduced into the biofilter, and the inlet and outlet concentrations of toluene were measured.Results: The obtained results illustrated that the increase in the volume of the media and decrease in the gas flow rate significantly enhances efficiency. The great performance of the biofilter was confirmed by the high efficiency of the immobilized activated carbon which exhibited 89% yield during 14 hours. On the second cycle, the biofiltration system was able to adsorb toluene at an efficiency of 81%, while the virgin activated carbon exhibited far less efficiency with the value of 28%.Conclusion: The provided results demonstrated the feasibility and reusability of the biofilter system for toluene removal. The proposed technique also extends the activated carbon rsquo;s capacity, which could be a potential solution to reuse the activated carbon in industrial applications.