نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

2 پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

3 ENTC ، مرکز تحقیقات هسته ای اصفهان، اصفهان

4 گروه علوم جانوری، واحد علوم و تحقیقات،دانشگاه آزاداسلامی ، تهران، ایران

چکیده

تمام ترکیبات اورانیوم، سمی و رادیواکتیو هستند. سمی بودن این عنصر می‌تواند کشنده باشد. با توجه به سمیت شیمیایی و رادیواکتیویته اورانیوم، ضروری است از ورود آن به طبیعت جلوگیری شود. پسماندهای خروجی از مراکز صنعتی- هسته‌ای دارای مقادیر مختلفی از اورانیوم می‌باشد و لذا حذف این عنصر از پساب این مراکز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از سویی دیگر، نظر به اهمیت این عنصر و محدودیت منابع آن، بازیابی اورانیوم از پسماندها، دارای ارزش اقتصادی نیز می‌باشد. در پژوهش حاضر، از روش سطح پاسخ (RSM) بر اساس طرح مرکب مرکزی به‌منظور بررسی و بهینه‌سازی پارامترهای مختلف بر فرآیند احیای اورانیوم توسط باکتری Shewanella RCRI7 در پساب واقعی استفاده گردید. معادله‌ی درجه دوم پیشنهاد‌شده با ضریب همبستگی 94/ 0 R2= از کفایت مناسبی برخوردار بوده و حداکثر راندمان احیای اورانیوم توسط Shewanella RCRI7 در شرایط بهینه (pH=5/6-7/5، دمای° C 63/26 و زمان 117 ساعت)، 98% براورد شده است. در گام بعدی به منظور تعامل بین متغیرها، رویه‌های سه‌بعدی با تقابل pH و دما; دما و زمان;pH و زمان به دست آمده و در پایان بر اساس بهینه‌های پیشنهادی احیای اورانیوم در پساب واقعی توسط دو روش XRD و اسپکتروفتومتری مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به‌دست آمده، باکتری Shewanella RCRI7 می‌تواند، به عنوان باکتری با ارزش در احیای زیستی اورانیوم از پساب خروجی مراکز صنعتی معرفی گردد. از سوی دیگر استفاده از روش سطح پاسخ می‌توانند درک جامعی از فرآیند و مکانیسم احیای زیستی اورانیوم توسط باکتری Shewanella RCRI7 و پشتیبانی نظری برای انجام این فرایند ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization of uranium bioreduction by shewanella RCRI7 using Response Surface Design Method (RSM) in industrial waste

نویسندگان [English]

  • Razieh Ghasemi 1
  • Elham Rastkhah 2
  • Sabere Naij 2
  • Touran Rabiee 3
  • Hamzeh Hosseinpour 3
  • Samaneh Naeij 4
  • javad rafiei 2
  • Faezeh Fatemi 2

1 Department of Life Science Engineering, Faculty of New Science and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran

2 Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran

3 ENTC, Isfahan Nuclear Technology Center, Isfahan, Iran

4 Department of Biochemistry, Faculty of Sciences, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Uranium compounds are toxic and radioactive. Its toxic properties can be fatal. So, it is necessary to prevent its excessive entry into the nature, due to the chemical toxicity and radioactivity of uranium. Waste from industrial-nuclear centers has also different amounts of uranium and therefore the removal of this element from the effluent of these centers is important. On the other hand, due to the importance and limited resources, uranium recovery from the waste has economic value. In the present study, the Response Surface Method (RSM) based on the central composite design was used for the evaluation and optimization of different parameters affecting on the bioremediation process of Shewanella RCRI7 in the real waste. The proposed second order model with a correlation coefficient R2 = 0.94 appropriately predicted the experimental data and the maximum uranium reduction efficiency by Shewanella RCRI7 under optimal conditions (pH = 5.7-6.5, temperature 26.63 ° C, Time 117 hours) were estimated about 98%. In the next step in order to interact between the variables, three-dimensional procedures with pH/temperature; temperature /time; pH /time interactions were obtained and finally, the uranium reduction in real effluent was investigated by XRD and spectrophotometric methods. Based on the results, Shewanella RCRI7 is determined as a valuable candidate for uranium bioreduction processes in determined industrial wastewater. On the other hand, using the response surface methodology can provide a comprehensive understanding of the process and also the mechanism of uranium bioremediation by Shewanella RCRI7 as well as the theoretical support for this process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioremediation
  • Uranium
  • Response Surface Design Method (RSM)
  • shewanella RCRI7