Биосорбция: Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве

Экология СПРАВОЧНИК

Биосорбция: Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве

Биосорбция – это совместное использование сорбентов (активные угли, порошкообразные) и активного ила. Повышается глубина биологической очистки и процесс интенсифицируется.[ …]

В длительных процессах биосорбции (0,3—3 года) достигается: либо более глубокая, чем на традиционных сооружениях БХО, очистка сточных вод, либо окисление соединений, трудно-или неокисляемых в обычной БХО, либо замена дорогостоящей термической регенерации АУ при удовлетворительном качестве воды, очищенной на сорбенте. Количество загрязнений, изъятых АУ в процессе биосорбции, часто в 2—10 раз выше максимальной сорбционной емкости АУ в статических условиях, вне биологического процесса.[ …]

Очистка методом биосорбции с последующей доочисткой в системах с активным илом или на биофильтрах.

Результаты исследований биосорбции и технологии получения АУ из отходов, хотя и указывают на то, что для сорбционной доочистки стоков недостаточно ПАУ из избыточного ила [19], но открывают перспективу комплексной переработки осадков на АУ, используемых для интенсификации работы тех же сооружений. В этом случае осуществляется своего рода повторное использование ПАУ в биосорбционном процессе, сокращающее затраты на очистку воды.[ …]

Наиболее вероятный механизм биосорбции, видимо, сводится к быстрому поглощению субстрата из раствора непосредственно клетками биопленки и последующему длительному биохимическому окислению его.

Значительная удельная поверхность биопленки на ГАУ на несколько порядков снижает нагрузку по органическим веществам на единицу площади поверхности прикрепленных микроорганизмов по сравнению с биофильтрами и медленными фильтрами.

Это приводит к образованию специфической, качественно иной микрофлоры в составе биопленки, способной к более полному окислению субстрата. В биосорберах аналогично биофильтрам даже при подаче кислорода протекает как аэробный, так и анаэробный процессы окисления субстрата.[ …]

Возможны два варианта метода биосорбции: добавление ПАУ или ГАУ в известные сооружения БХО и обработка воды на АУ в специальных сооружениях с образованием специфической микрофлоры.[ …]

Количественно охарактеризован процесс биосорбции сточных вод, содержащих коллоидные примеси (модельный раствор: шоколад + соли).

Показано, что скорость сорбции растворенного органического углерода биопленкой является лимитирующим фактором в период стабильной работы биосорбера.

Изменение скорости прироста биомассы и доли загрязнений, сосредоточенных в биопленке, практически не сказывается на эффективности очистки [110].[ …]

На рис. 4.11 представлены примеры систем с биосорбцией. Прирост ила в реакторе (например, рис. 4.11, а) выше, чем в обычном отдельном реакторе с активным илом.

Биосорбция сохраняет энергию, которая иначе расходовалась бы на окисление избыточного ила.

Дополнительный прирост ила может использоваться для получения большего количества биогаза, а также в процессе гидролиза как источник легко разлагаемого органического вещества, необходимого при последующем удалении азота и фосфора.[ …]

Наибольшие расхождения в выводах различных исследователей биосорбции относятся к стадиям сорбции и окисления органических загрязнений.

Непосредственные наблюдения и опыт работы с затопленными и незатопленными загрузками указывают на то, что подавляющая часть доступной микроорганизмам поверхности материала загрузки через 20—40 ч контакта покрывается биопленкой.

Временно открывается лишь незначительная ее часть (менее 5—10%) в результате отмирания и отслаивания биопленки, время жизни которой не менее 8—10 сут.[ …]

БПКполп существенно больше 10—15 мг/л). В этом варианте происходит главным образом биосорбция (захват) загрязнений; их окисление н течение непродолжительного времени аэрации происходит лишь частично. При этом объем избыточного активного ила получается очень большим, а возвратный ил должен подвергаться регенерации.[ …]

За рубежом, например в США, отдельная регенерация активного ила в целом ряде технологических схем получила названия «биосорбция», «контактная стабилизация», «риджевский процесс» и др. Несколько условно эти системы классифицируются в зависимости от объема регенератора. Наибольший объем регенераторы имеют в «риджевском процессе» — 80—86%.[ …]

За рубежом отдельная регенерация активного ила используется в ряде технологических систем, описанных под названиями: «биосорбция», «контактная стабилизация», «Риджевский процесс биологической коагуляции», «длительная аэрация». Наибольший процент регенерации принимается в «Риджевском процессе» — 80—86%; «биосорбция» — 68—70%; «контактная стабилизация» — 50—57% и «длительная аэрация» — 25—50%.[ …]

Вследствие широкого распространения метода биохимического окисления органических загрязнений в настоящее время именно в процессах биосорбции сорбенты чаще всего используют для интенсификации традиционных процессов очистки воды. В Западной Европе в 1977 г. 21 канализационная станция работала по принципу биосорбции [5]; самая крупная станция производительностью 280 тыс. м3/сут в г. Дюссельдорфе использует биосорбционный процесс с 1968 г.[ …]

Слой ГАУ служит опорой для развития биопленки различного типа: окисляющей в аэробных и анаэробных условиях, нитрифицирующей и денитрифицирующей [87, 104, 109 . После биосорбции в очищенной воде обычно появляются нитраты, причем нитрификация возрастает при температуре ниже +5°С.[ …]

Захват примесей микроорганизмами осуществляется различными метаболическими путями. Основные из них — связывание примесей поверхностью клеток (адсорбция, в данном случае биосорбция), внутриклеточное накопление, внеклеточное осаждение (биокоагуляция) и комплексообраэование.[ …]

Многие микроорганизмы способны в больших количествах накапливать металлы за счет включения металлов в цитоплазму, сорбции металлов на поверхности клеточных стенок, связывания металлов метаболитами в нерастворимые формы, перевода металлов в летучую форму. С помощью биосорбции даже из разбавленных растворов возможно 100%-е извлечение свинца, ртути, меди, никеля, хрома, урана и 90%-е — золота, серебра, платины, селена [12].[ …]

В последнее время в литературе публикуются многочисленные данные о высокой эффективности работы систем очистки сточных вод, совмещающих процессы сорбции и биохимического окисления за счет одновременного использования АУ и активного ила.

Этот комбинированный метод получил название биосорбция и выделяется в самостоятельный технологический процесс.

Для биосорбции применяют ГАУ и ПАУ, активный ил и биопленку; реализуют этот процесс в традиционных сооружениях (аэротенках, биофильтрах, фильтрах) или на специальных установках.[ …]

Биохимическое окисление органического сорбата на ГАУ в биосорбционном процессе увеличивает количество загрязнений (по ХПК), извлекаемых 1 г сорбента из воды, в 1,5—7 раз по сравнению с сорбцией загрязнений в стерильных условиях [58, с. 92; 104].

А предварительное озонирование воды перед подачей его на ГАУ увеличивает количество удаляемых загрязнений еще в 1,3—1,5 раза по сравнению с обычной биосорбцией. Биосорбция с предварительным озонированием впервые испытана в промышленном масштабе в 1969 г. на водопроводной станции в г. Бремене, где применяется до сих пор. Реализация этой модификации биосорбции в г.

Мюльгейм позволяет 2—3 года работать без регенерации ГАУ; до этого регенерацию проводили 1 раз в 1—1,5 мес.[ …]

В зависимости от скорости подвода кислорода биосорбцион-ный процесс протекает в аэробных или анаэробных условиях. Многими экспериментами показано, что в аэробных условиях биосорбционная «емкость» в 1,5—2,5 раза выше, чем в анаэробных.

Очистка модельного стока (глюкоза + фенол + СПАВ) в аэробном, анаэробном и стерильном биосорбере (тк=17 мин) в течение 200, 400 и 600 ч работы возможна на 85, 55 и 40%; 40, 20 и 15%; 25, 25 и 25% по содержанию ООУ [112]. СПАВ и фенол практически не окисляются в анаэробных условиях, а сорбция их в аэробных и стерильных условиях почти одинакова.

Все три компонента в аэробных условиях удаляются значительно полнее.

Изменение типа загрузки фильтра для той же модельной воды показало, что в отсутствие сильных окислителей биосорбция на АУ имеет существенные преимущества над другими типами фильтрования лишь ограниченный период времени, после чего это различие стабилизируется или несколько снижается [108]. Константа скорости биосорбции для бытовой сточной воды равна 20 ± 5 кг ООУ/(м2-ч) [111].[ …]

Микроорганизмы имеют способность адаптироваться к разнообразию загрязнителей – как органических, так и неорганических. Микроорганизмы не могут уничтожить металлы, однако они могут влиять на подвижность металлов в окружающей среде, изменяя их химические и/или физические характеристики.

Химическими процессами также можно достичь этого, но, по существу, микроорганизмы сами подобны химическим фабрикам, способным к производству разнообразных молекул и соединений. Поэтому методы удаления металлов из сточных вод, основанные на биосорбции и б и о а к ку м ул я ц и и. достойны внимания.

[ …]

В конечном итоге это позволяет использовать в расширенном слое частицы угля меньшего размера, чем в плотном слое, и тем самым увеличивать скорость адсорбции [10]. Преимуществом адсорбционных систем с расширенным слоем является кажущееся увеличение рабочей емкости активного угля [40, 66-68].

Это увеличение достигает свыше 100% мае. по органическим веществам и выше 150% мае. по ХПК по отношению к массе угля [40]. Для сточных вод НПЗ [67] емкость угля по ХПК в расширенном слое увеличивается на 10-90% по сравнению с вдеорбцией в плотном слое [67].

Такое увеличение емкости угля достигается при условии интенсивного биологического роста [67], который обеспечивает как биосорбцию, так и биокисление некоторых загрязнений, плохо сорбируемых углем, а также окисление некоторых веществ, хорошо сорбируемых адсорбентом.

В этих условиях обеспечивается частичная регенерация угля, что способствует дальнейшей сорбции органических веществ на обновленной поверхности адсорбента.[ …]

Для лучшего отделения жировых и взвешенных веществ, а также для насыщения сточных вод кислородом иногда проводят их предварительную аэрацию. В качестве предварительных аэраторов используют водоподводящие каналы или специальные емкости (преаэраторы).

Предварительная аэрация особенно эффективна при совместной биохимической очистке производственных сточных вод и хозяйственнобытовых стоков. Эффективность предварительной аэрации повышается, если в преаэраторы подается избыточный активный ил. Для усиления эффекта предварительной аэрации сточных вод рекомендуется в преаэратор подавать регенерированный активный ил.

Продолжительность предварительной аэрации составляет 10—20 мин при подаче 0,5 м3 воздуха на 1 м3 сточной жидкости.[ …]

Изучение массопереноса кислорода из газовой фазы в жидкую указывает на значительную интенсификацию этого процесса цри добавлении в воду ПАУ [107].

При низких температурах и малых дозах ПАУ наибольшее влияние на эффективность процесса адсорбции кислорода водной суспензией ПАУ оказывают скорости массопереноса его из газа в раствор и адсорбции кислорода из раствора на поверхность АУ.

При высоких температурах и дозах ПАУ процесс лимитируется массопереносом кислорода из газа в раствор и диффузией первого внутри зерна АУ. Снижение концентрации ПАУ и увеличение интенсивности аэрации усиливает влияние десорбции кислорода с АУ и уменьшает влияние массопереноса первого из газа в раствор на общую скорость процесса.

Пневматическое перемешивание и аэрация в процессе биосорбции обычно эффективнее, так как создаются лучшие условия для контакта биомассы на поверхности АУ с воздухом. В биосорбционном процессе может применяться ПАУ, предварительно использованный для доочистки этих же стоков, что снижает расход ПАУ [96].[ …]

Окисление высокомолекулярных соединений, в том числе и биохимическое окисление, происходит, как правило, весьма медленно; более того, многие из них вообще неокисляемы биохимически. Один из наиболее эффективных методов деструкции таких веществ — их окисление озоном.

Скорость окисления увеличивается при фиксации окисляемого вещества на поверхности, т. е. при сорбции его каким-либо материалом, например АУ или биопленкой. Причем частичная деструкция высокомолекулярных органических веществ озоном на АУ обычно не приводит к их десорбции.

Полное их окисление возможно как химическим путем— действием озона, так и биохимическим.[ …]

Источник: https://ru-ecology.info/term/1563/

Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы биотехнологии» (стр. 18 )

Биосорбция: Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве

Эту задачу выполняет процесс хроматографии.

Хроматография известна больше в измерительной технике, где с ее помощью решают задачу количественного определения вещества, находящегося в сложной смеси близкихпо составу веществ (например, углеводороды нефти или углеводы в сложных природных смесях сахаров).

Между тем в технологии на тех же принципах основан процесс, который бо-лее точно называют препаративная хроматография. По существу, это специфический способ десорбции сорбированной любым способом смеси веществ, чаще всего на микропористых сорбентах.

Как уже было сказано, при обычной схеме десорбция не очень-то различает разные вещества близкого состава и молекулярной массы, которые при десорбции выделяются вместе. Хроматография позволяет это сделать.

При хроматографии поток элюента, выходящий из слоя сорбента, не собирается весь в одну емкость, а фракционируется по времени пропускания элюента через колонку.

Дело в том, что десорбция разных ло молекулярной массе или, точнее, разных по сродству к сорбенту веществ протекает с разной скоростью.

Поэтому сначала в поток перейдут вещества с меньшей молекулярной массой и менее связа?ные с сорбентом, а затем все более и более трудно десорбируемые.

Если измерять концентрацию вещества в потоке элюента во времени, то можно наблюдать ряд пиков различной высоты, разделенных участками низкой концентрации (рис. 16.5).

В измерительных приборах (хроматографах) высота и площадь пиков являются основой для определения концентрации вещества. В препаративной хроматографии поток элюента, собираемый за различные промежутки времени является основой для разделения смеси веществ на более однородные по составу растворы.

Так можно разделять разные белки, разные аминокислоты или разные сахара. За основу разделения берется время выхода, отсюда и название метода («хромато» — время).

Рассмотренный пример можно назвать адсорбционной хроматографией, он основан на поверхностном связывании растворенного компонента. Аналоогично этому существует ионообменная хроматография, где сначала связываются, а затем с разной скоростью десорбируются ионы растворенных компонентов.

Интересной разновидностью хроматографии в биотехнологии является так называемая «аффинная хроматография».

В ней для сорбции и десорбции используют биоспецифичное вещество, которое подходит к соответствующей вьщеляемой молекуле, как ключ к замку. Это могут быть ферменты или иммуносорбенты.

Сначала практически полностью происходит связывание специфичного вещества, а потом путем изменения элюента оно выделяется с довольно четким фронтом.

Так можно разделять и ферменты, если в качестве сорбента использовать закрепленный на носителе «лиганд» — вещество, подобное субстрату, на который фермент действует. Разное сродство ферментов к субстрату может являться основой для их разделения по скорости образования и распада фермент-субстратного комплекса:

Преимущества хроматографии: высокая селективность;

возможность разделения веществ с близкими свойствами; мягкие условия проведения процесса.

Недостатки:

более низкая скорость десорбции, необходимая для улавлива-ния разных «пиков» выделения веществ;

обычно более разбавленные растворы;

более сложное аппаратурное оформление процесса

5. БИОСОРБЦИЯ

Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве сорбента используются сами микроорганизмы, клетки или их компоненты.

Наиболее известно применение биосорбентов для извлечения металлов из растворов.

Микроорганизмы обладают биохимическими механизмами сорбции металлов, позволяющими достигать концентраций металлов, в тысячи и даже в миллионы раз ббльших по сравнению с их концентрацией в жидкости, из которой металл извлекается.

Некоторые из таких сорбируемых металлов входят в состав ферментов и нужны клеткам. Поэтому сорбция железа, магния, цинка, меди, молибдена — нормальная физиологическая функция клеток.

Но эти же пути связывания клетки используют и для совсем чужеродных металлов, таких, как серебро, ртуть, уран, которые клетке для нормального развития не нужны. Но клетка сорбирует эти металлы как бы «по привычке».

Механизмы связывания металлов. Металлы могут связываться как растущими, так и нерастущими и даже мертвыми или разрушенными клетками. Сначала металл связывается поверхностью клетки, а затем медленно проникает внутрь. Бактерии связывают металлы лучше, чем дрожжи.

Известно, например, накопление урана или свинца клетками бактерий рода Місгососсис. Кадмий, никель, кобальт, рубидий сорбируются клетками родов Васіllus и Ез?егіс?іа соіі. Клетки бактерий рода Рseudomonas использовали даже для извлечения урана из морской воды, где он содержится в очень низких концентрациях.

Описано также выделение золота, серебра, других драгоценных металлов платиновой группы с помощью биосорбции.

Общая схема биосорбции металлов. В раствор с металлами добавляется суспензия микроорганизмов. Происходит поверхностное связывание металлов, образование комплекса металл—микроорганизмы.

Биомасса с сорбированным металлом отделяется от суспензии одним из методов разделения.

Выделение металла осуществляется:

либо десорбцией в мягких условиях, после чего освобожденная от металла биомасса вновь отделяется от раствора и может быть многократно использована в процессах биосорбции;

либо деструктурированием биомассы путем добавления к ней крепкой кислоты, щелочи или даже в пирометаллургическом процессе. Такое жесткое обращение с биомассой возможно в случаях, когда ее получение дешево или сама она является отходом какого-либо производства.

В некоторых технологиях в качестве биосорбента используют дезинтегрированные клетки микроорганизмов, часто высушенные. Они имеют более высокую удельную поверхность взаимодействия сорбента с жидкостью.

6. ИММУНОСОРБЦИЯ

Рассмотренные методы биосорбции, относящиеся к металлам, не слишком специфичны. При выделении многих белков, наоборот, часто используют очень специфичные высокоселективные методы. Они основаны на связывании антител с определенным участком молекулы изучаемого белка. Такой метод позволяет «распознавать» в смеси белков только один из них, к которому вы-работано иммунной системой антитело.

Вьщеленные из крови иммунизированных животных антитела (а среди них могут быть и очень специфичные моноклональные антитела, которые могут определить среди белков, например, белки родственников) иммобилизуются на каком-либо носителе и ста-новятся таким образом иммуносорбентами, используемыми для высокоселективного выделения веществ.

На основе иммуносорбентов разрабатывают диагностикумы, которые позволяют не только распознавать различные инфекци-онные заболевания, в том числе и вирусные (например, СПИД), но также и наследственные заболевания, опухоли и многое другое.

Вопросы для повторения

1.  Назовите основные разновидности сорбционных методов выделения про-дуктов микробиологического синтеза.

2.  Что такое изотерма Ленгмюра?

3. Что является движущей силой процесса ионного обмена?

4.  По каким принципам выбирают размер гранул ионообменной смолы?

5.  Чем отличаются ионообменные колонны в виде открытого и закрытого фильтров?

6.  Назовите термины, используемые для участвуюших в процессе ионного об-мена вешеств на стадиях сорбции и десорбции.

7.  Можно ли использовать ионообменное выделение продукта непосредствен-но из суспензии микроорганизмов? Укажите преимущества и недостатки такого процесса.

8. Чем отличаются жидкне ионообменники от жидкофазных экстрагентов?

9.  Чем отличается адсорбция микропористыми сорбентами от ионного обме-на?

10.  Какая основная характеристика используется для оценки качества микро-пористых сорбентов?

11. Чем хроматография отличается от десорбции?

12.  Какие существуют разновидности хроматографии?

13.  Перечислите преимущества и недостатки хроматографии при выделении продуктов микробиологического синтеза.

14.  Назовите основные механизмы биосорбции металлов.

15.  Расскажите о разновидностях биосорбции металлов: с деструкцией и с ре-генерацией клеток микроорганизмов.

16.  Расскажите об иммуносорбции: принцип действия, преимущества и недо-статки.

Лекция № 13  Мембранные методы в биотехнологии

1. Микрофильтрация

2. Диализ

3. Ультрафильтрация

4. Обратный осмос.

Мембранные методы используют в биотехнологии для выделения, очистки и концентрирования продуктов. Все они внешне похожи на фильтрацию (поскольку схема процесса включает в себя полупроницаемую перегородку), но предназначены для разделе-ния частиц разного размера и несколько отличаются по движущей силе процесса и аппаратурному оформлению,

Мы уже упоминали микрофилътрацию, основной задачей кото-рой является отделение микроорганизмов и взвешенных частиц.

В процессах выделения и очистки продукта чаще используют мембранные методы другого типа: диализ, ультрафилътрация и обратный осмос, которые позволяют «фильтровать» уже не только твердую фазу, но и просто растворенные в жидкости молекулы, причем не обязательно очень большие по размеру.

Улътрафилътрация проводится обычно при размерах частиц или молекул 10 нм — 10 мкм, обратный осмос и диализ — при размерах 0,5 нм — 0,5 мкм.

1. МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ

Микрофильтрация является наиболее близкой к обычной фильтрации системой, которую мы уже упоминали в разделе, связанном с отделением биомассы от культуральной жидкости. Размер пор микрофильтрационных мембран варьируется от 0,1 до З. мкм. Это позволяет задерживать бактерии, дрожжи, грибы и вы-сокомолекулярные вещества, такие, как жиры.

Наиболее известно использование микрофильтрации как средства деконтаминации питательных сред, дозируемых подпиток, жидких пеногасителей и титрующих агентов для поддержа-ния величины рН. Это позволяет избежать теплового воздействия на стерилизуемые растворы.

В связи с этим важно, чтобы сами микрофильтры могли стерилизоваться паром перед нача-лом операции и регенерироваться после длительной эксплуата-ции. Такими свойствами в наилучшей степени обладают метал-локерамические трубчатые мембранные элементы, которые могут регенерироваться обратным током пара.

Для ускорения процесса микрофильтрации часто повышают температуру, чтобы снизить вязкость жидкости.

Микрофильтрация часто используется для стерилизации сред. В этом случае поры должны быть не более 0,2 мкм, чтобы исключить проскок микроорганизмов очень маленьких размеров.

Источник: https://pandia.ru/text/82/069/91347-18.php

Адсорбция микропористыми сорбентами

Биосорбция: Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве

Процесс адсорбции по существу ничем не отличается от ионного обмена, с той лишь разницей, что на микропористых сорбентах обычно сорбируются не ионы, а целиком молекулы, чаще неполярных веществ.

Соответственно в качестве сорбентов выступают не ионообменные смолы, а материалы без функциональных групп или микропористые адсорбционные смолы.

Связывание субстанций на этих сорбентах происходит не по стехиометрическим соотношениям, как в ионитах, например, а под воздействием сил Ван-дер-Ваальса.

Важнейшими характеристиками этих сорбентов являются:

– объем пор;

– удельная поверхность;

– средний диаметр пор;

– распределение пор по размерам.

Наиболее типичным и первым из такого рода сорбентов является активный уголь. Сейчас выпускаются полимерные сорбенты, которые по качеству превосходят активный уголь. Химический состав этих сорбентов:

– неполярные – стирол;

– полуполярные – акриловые эфиры;

– полярные – сульфоксиды, амиды.

Физические свойства:

– внутренняя поверхность 20 – 800 м2/г (для сравнения: у активного угля – около 60 м2/г);

– объем пор 0,5 – 1,2 мл/г;

– средний диаметр пор 5 – 130 нм (у активного угля – около 13 нм).

Практически любое вещество, которое можно экстрагировать органическим растворителем, можно связать и специально подобранным сорбентом.

Особенность адсорбентов – их емкость увеличивается при возрастании концентрации солей в среде (для ионообменников, наоборот, уменьшается).

В остальном сорбция микропористыми сорбентами протекает аналогично ионному обмену (имеется изотерма адсорбции, динамика сорбции подчиняется тем же закономерностям, что и ионный обмен).

Соответственно аппаратура и технологические схемы для этого процесса также аналогичны используемым для ионного обмена.

Хроматография

Сорбция в двух изложенных ранее модификациях – ионный обмен и адсорбция микропористыми сорбентами – предполагает высокую селективность сорбентов или отсутствие в обрабатываемом растворе веществ, имеющих близкие характеристики по селективности.

Между тем в биологических растворах часто оказывается смесь близких по природе веществ, имеющих в то же время различную биологическую активность. Сорбенты при этом адсорбируют всю эту смесь, да и при десорбции в конечном счете все эти вещества выделяются вместе, хотя и очищенными от других загрязняющих веществ.

Возникает задача разделения этих близких по природе веществ. Эту задачу выполняет процесс хроматографии.

Хроматография известна больше в измерительной технике, где с ее помощью решают задачу количественного определения вещества, находящегося в сложной смеси близких по составу веществ (например, углеводороды нефти или углеводы в сложных прир0дных смесях сахаров).

Между тем в технологии на тех же принципах основан процесс, который более точно называют препаративная хроматография. По существу, это специфический способ десорбции сорбированной любым способом смеси веществ, чаще всего на микропористых сорбентах. Как уже было сказано, при обычной схеме десорбция не очень то различает разные вещества близкого состава и молекулярной массы, которые при десорбции выделяются вместе. Хроматография позволяет это сделать.

При хроматографии поток элюента, выходящий из слоя сорбента, не собирается весь в одну емкость, а фракционируется по времени пропускания элюента через колонку. Дело в том, что десорбция разных по молекулярной массе или, точнее, разных по сродству к сорбенту веществ протекает с разной скоростью.

Поэтому сначала в поток перейдут вещества с меньшей молекулярной массой и менее связанные с сорбентом, а затем все более и более трудно десорбируемые.

Если измерять концентрацию вещества в потоке элюента во времени, то можно наблюдать ряд пиков различной высоты, разделенных участками низкой концентрации.

B измерительных приборах (хроматографах) высота и площадь пиков являются основой для определения концентрации вещества.

В препаративной хроматографии поток элюента, собираемый за различные промежутки времени (t1, t2, … ti), является основой для разделения смеси веществ на более однородные по составу растворы.

Так можно разделять разные белки, разные аминокислоты или разные сахара. За основу разделения берется время выхода.

Преимущества хроматографии:

– высокая селективность;

– возможность разделения веществ с близкими свойствами;

– мягкие условия проведения процесса.

Недостатки:

– более низкая скорость десорбции, необходимая для улавливания разных «пиков» выделения веществ;

– обычно более разбавленные растворы;

– более сложное аппаратурное оформление процесса.

Биосорбция

Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве сорбента используются сами микроорганизмы, клетки или их компоненты. Наиболее известно применение биосорбентов для извлечения металлов из растворов.

Микроорганизмы обладают биохимическими механизмами сорбции металлов, позволяющими достигать концентраций металлов, в тысячи и даже в миллионы раз больших по сравнению с их концентрацией в жидкости, из которой металл извлекается.

Некоторые из таких сорбируемых металлов входят в состав ферментов и нужны клеткам. Поэтому сорбция железа, магния, цинка, меди, молибдена – нормальная физиологическая функция клеток.

Но эти же пути связывания клетки используют и для совсем чужеродных металлов, таких, как серебро, ртуть, уран, которые клетке для нормального развития не нужны. Но клетка сорбирует эти металлы как бы «по привычке».

Дата добавления: 2017-03-29; просмотров: 680; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/9-10294.html

Medic-studio
Добавить комментарий