بررسي مقايسه اي نقش كربن فعال دست نخورده و تثبيت شده با باكتري سودوموناس پوتيدا PTCC در حذف تولوئن از جريان هوا در يك سيستم بيوفيلتراسيون

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

تولوئن از رايجترين نوع تركيبات آلي فرار است كه سمي بوده و سبب آسيب كبد و كليه مي شود. اين تركيب در بسياري از صنايع شيميايي به طور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد. از اين رو حذف تولوئن از جريان هواي خروجي صنايع داراي اهميت است. بنابراين هدف از انجام اين مطالعه، بررسي مقايسه اي نقش كربن فعال دست نخورده و تثبيت شده با باكتري سودوموناس پوتيدا و همچنين بررسي عملكرد سيستم بيوفيلتراسيون باكتري سودوموناس پوتيدا تثبيت شده بر كربن فعال به منظور جذب و تجزيه تولوئن از جريان هوا در يك سيستم بيوفيلتراسيون و احيا كربن فعال است. روش كار: ابتدا به منظور رشد باكتري، پيش كشت به مدت 24 ساعت بر روي انكوباتور شيكردار با سرعت 15orpm در دماي 30 درجه سانتي گراد قرار گرفت و سپس باكتري ها بر روي كربن فعال قرار داده شدند و عمل تثبيت صورت گرفت. در ادامه 2 ستون با كربن فعال دست نخورده و كربن فعال تثبيت شده با باكتري پر شد. كارايي هر كدام از سيستم ها با حجم بستر، گذر حجمي گاز و تراكم هاي مختلف از آلاينده در دو سيكل مورد بررسي قرار گرفت. سيكل اول به منظور بررسي ميزان كارايي دو سيستم در حذف تولوئن و سيكل دوم به منظور بررسي احياي كربن فعال بعد از خاموشي سيستم صورت گرفت. به منظور بدست آوردن مقدار جذب تولوئن در سيستم بيوفيلتراسيون، تراكم هاي مختلفي از تولوئن ساخته و به سيستم وارد شد. با نمونه برداري از ورودي و خروجي ستون ها و تزريق نمونه ها به دستگاه گاز كروماتوگرافي مقدار كارايي حذف تولوئن در شرايط مختلف مطالعه بدست آمد. يافته ها: نتايج تست هاي آماري نشان داد كه افزايش حجم بستر و كاهش گذر حجمي گاز كارايي حذف تولوئن را به طور چشمگيري افزايش مي دهد. نتايج عملكرد بيوفيلتر نشان داد كه حداكثر كارايي كربن فعال دست نخورده و تثبيت شده در سيكل اول به ترتيب معادل %95 و %89 در مدت زمان 14 ساعت بود. كربن فعال تثبيت شده در سيكل دوم توانايي جذب تولوئن را با كارايي %81 داشته در حالي كه كربن فعال دست نخورده به مراتب كارايي خيلي كمتري از خود نشان داد و اين مقدار تقريبا %28 بود. همچنين با توجه به معني داري در اختلاف ميانگين كارايي ها مي توان بهترين عملكرد سيستم را در جريان هواي 1 ليتر بر دقيقه، تراكم ورودي 45 پي پي ام و حجم بستر 260 ميلي ليتر مشاهده نمود. نتيجه گيري: كارايي حذف تولوئن در كربن فعال دست نخورده در سيكل اول بالاتر از كربن فعال تثبيت شده بود اما در سيكل دوم كارايي حذف كربن فعال تثبيت شده به مراتب بالاتر از كربن فعال دست نخورده بود. كه مي توان نتيجه گرفت، كربن فعال تثبيت شده توسط باكتري هاي موجود احيا شده و اين عمل طول عمر و ظرفيت كربن فعال را افزايش مي دهد.

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 pre-culture in a rotary shaker, at 150 rpm 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’s capacity, which could be a potential solution to re-use the activated carbon in industrial applications.