Tekstil atıksularındaki metal-kompleks boyarmaddelerin ve krom iyonlarının Saccharomyces cerevisiae ve Candida tropicalis mayalarıyla biyobirikiminin araştırılması
Investigation of bioaccumulation of metal complex dyes and chromium ions in textile wastewaters by Saccharomyces cerevisiae and Candida tropicalis yeasts
Yazar: MÜJGAN OKUR
Danışman: PROF. DR. NURDAN SARAÇOĞLU ; PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Biyobirikim = Bioaccumulation ; Krom = Chromium ; Mayalar = Yeasts ; Tekstil boyaları = Textile dyes

Özet:
Bu çalışmada, Saccharomyces cerevisiae ve Candida tropicalis mayalarının canlı formunun, şekerpancarı melasını karbon ve enerji kaynağı olarak içeren üreme ortamında, Violet 90 metal-kompleks boyarmaddesi ve krom iyonlarını, biyobirikimi araştırılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, S. cerevisiae ve C. tropicalis mayaları ile boyarmadde biyobirikim performansına, mayanın boyarmaddeye adaptasyonu, ortam başlangıç pH'ı, başlangıç indirgen şeker ve başlangıç boyarmadde derişiminin etkileri incelenmiştir. S. cerevisiae ve C. tropicalis ile 10 g/L başlangıç indirgen şeker ve 50 mg/L başlangıç boyarmadde derişiminde, elde edilen en yüksek boyarmadde giderimleri pH 5'te sırasıyla % 74,4 and % 42,9 bulunmuştur.Boyarmadde ve krom içermeyen besin ortamında, S. cerevisiae ve C. tropicalis'in üremesini tanımlamak için Monod eşitliği kullanılmıştır. S. cerevisiae ve C. tropicalis mayaları için µm (en yüksek özgül üreme hızı) ve KS (Monod doygunluk sabiti) değerleri Monod eşitliğinin lineerleştirilmesiyle, sırasıyla, 0,473 saat-1, 3,16 g/L ve 0,253 saat-1, 0,765 g/L olarak hesaplanmıştır.S. cerevisiae ve C.tropicalis mayalarının üremesine boyarmadde inhibisyonunu tanımlayabilmek için lineer karma tip inhibisyon modeli denenmiştir. KI (inhibisyon sabiti) S. cerevisiae için 1132 mg/L ve C.tropicalis için 546 mg/L olarak bulunmuştur.Çalışmanın daha sonraki kısmında S. cerevisiae ve C. tropicalis mayaları ile krom (VI) giderimine, başlangıç pH'ının etkisi incelenmiştir. pH 5'te krom gideriminin daha yüksek olduğu görülmüş ve bu pH'ta S.cerevisiae ile % 4,5, C. tropicalis ile % 30 krom giderimi elde edilmiştir. Krom (III) biyobirikimine başlangıç indirgen şeker ve krom (III) derişiminin etkisi C. tropicalis mayası ile incelenmiştir. Krom (III)'ün C. tropicalis'in özgül üreme hızına etkisi lineer karma tip inhibisyon modeline uygunluk göstermiş ve KI (inhibisyon sabiti) 96,6 mg/L olarak hesaplanmıştır.10 g/L başlangıç indirgen şeker derişiminde, başlangıç boyarmadde ve krom (III) derişiminin C. tropicalis mayası ile boyarmadde ve krom (III)'un biyobirikimine birlikte etkisi Box-Wilson deneysel tasarım metoduna göre incelenmiştir. Design Expert 7.0 programında yapılan ANOVA analizine göre, her iki değişkenin, boyarmadde ve krom biyobirikimi üzerinde istatistiksel açıdan etkili olduğu görülmüştür.Çalışmanın son bölümünde, S.cerevisiae ile boyarmadde giderimi, sürekli beslemeli reaktör sisteminde araştırılmıştır. Seyrelme hızının boyarmadde giderimine etkisi araştırılmış ve en uygun seyrelme hızı 0,104 saat-1 (0,87 mL/dak) olup bu hızda % 30 boyarmadde biyobirikimi elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the bioaccumulation of Violet 90 metal-complex dye and chromium by growing cells of Saccharomyces cerevisiae ve Candida tropicalis yeasts were investigated in growth media containing sugarbeet bagasse as carbon and energy source. At the first part of the study, the effect of yeast adaptation on dye, initial pH, initial dye and reducing sugar concentration on bioaccumulation performance of dye S. cerevisiae and C. tropicalis yeasts were examined. The highest dye removal yields obtained with adapted S. cerevisiae and C. tropicalis cells at 10 g/L initial reducing sugar concentration and 50 mg/L initial dye concentration and at pH 5 were 74.4 % and 42.9 % respectively.Monod equation was used to describe the growth of S.cerevisiae and C.tropicalis in the absence of dye and chromium ions. The values of µm (specific growth rate) and KS (Monod saturation constant) for S. cerevisiae and C. tropicalis were determined as 0.473 saat-1, 3.16 g/L and 0.253 saat-1 , 0.765 g/L respectively from Monod equation by linear regreassion method. Linear mixed type inhibition model was tested to characterize the dye inhibition on growth of S. cerevisiae and C. tropicalis yeasts. The values of KI (Inhibition constant) were estimated as 1132 mg/L for S. cerevisiae and 546 mg/L for C. tropicalis.At the next part of study, the effect of initial pH on bioaccumulation of chromium (VI) by S. cerevisiae and C. tropicalis yeast was investigated. Chromium uptake percentage was seen to be maximum at pH 5 and obtained as 4.5 % with S.cerevisiae and 30 % C.tropicalis at this pH. The effect of initial reducing sugar and initial chromium concentration on bioaccumulation of chromium by C.tropicalis was also investigated. The inhibition effect of chromium (III) on the specific growth rate of yeast was expressed by linear mixed type inhibition model and KI (Inhibition constant) was determined as 96.6.The combined effect initial dye and chromium(III) concentration on binary bioaccumulation of dye and chromium (III) was investigated using Box-Wilson experimental design method in 10 g/L reducing sugar concentration. ANOVA analysis done by Design Expert 7.0 package programme demonstrated that both have statistically significant effect on dye and chromium removal.At the last part of this study, dye bioaccumulation by S.cerevisiae was investigated in the continuous reactor flow system. The effect of dilution rate of dye removal was investigated and optimum dilution rate for dye bioaccumulation was estimated as 0.104 saat-1(0.87 mL/dak.) with 30 % dye uptake percentage.