Saccharomayces cerevisiae mikroorganizması ile ağır metal biyosorpsiyonu
Heavy metal biosorption by Saccharomyces cerevisiae
Yazar: SELİN ÖZERCAN
Danışman: PROF. DR. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada, ölü Saccharomyces cerevisiae ve Candida tropicalis mikroorganizmaları kullanılarak Cr(VI) metal iyonu biyosorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. pH, biyokütle konsantrasyonu, başlangıç metal iyonu konsantrasyonu, sıcaklık ve temas süresi parametrelerinin krom iyonu biyosorpsiyonuna etkisi incelenmiştir. S. cerevisiae kullanılarak gerçekleştirilen Cr(VI) iyonu biyosorpsiyonunda en uygun koşullar; pH 1, sıcaklık 20°C, başlangıç metal iyonu konsantrasyonu 40 mg/L ve biyokütle konsantrasyonu 8 g/L olarak bulunmuştur. Bu koşullarda % metal giderimi 96,6, biyosorpsiyon kapasitesi ise 4,6 mg/g belirlenmiştir. C. tropicalis kullanılarak gerçekleştirilen Cr(VI) iyonu biyosorpsiyonunda pH 2, başlangıç metal iyonu konsantrasyonunun 100 mg/L, sıcaklığın 20oC olduğu koşullarda 1g/L biyokütle miktarında ise % metal giderimi 87,6, biyosorpsiyon kapasitesi ise 9,04 mg/g olarak bulunmuştur. Ayrıca biyokütle konsantrasyonunun 2 g/L ve üzeri değerlerinde ortamda Cr(VI) iyonlarına rastlanmamıştır. Her iki mikroorganizma için gerçekleştirilen biyosorpsiyon deneylerinde başlangıçta ortamda olmayan Cr(III) iyonlarının oluştuğu gözlenmiş ve her iki mikroorganizmanında Cr(VI) iyonlarını Cr(III) iyonlarına indirgediği sonucuna varılmıştır. S. cerevisiae ve C. tropicalis mikroorganizmaları ile Cr(VI) biyosorpsiyonu Langmuir ve Freundlich izoterm modeline, biyosopsiyon kinetiği ise ikinci mertebeden kinetik modeline (Pseudo- Second order) uygunluk göstermiştir. Her iki mikroorganizma için Cr(VI) biyosorpsiyonun endotermik olduğu belirlenmiştir. S. cerevisiae ve C. tropicalis ile Cr(VI) biyosorpsiyonunda aktivasyon enerjileri sırası ile 47,54 kJ/mol, 39,2 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Her iki mikroorganizma ile biyosorpsiyon sonrası biyokütle yüzeyinde meydana gelen değişiklikleri incelemek amacıyla SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüsü alınmış, görüntüsü alınan bölgelerde EDS (Enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi) analizi yapılmıştır. Sonuçlara göre biyokütle yüzeyinde Cr iyonları tespit edilmiş ancak biyosorpsiyon boyunca Cr(VI) iyonlarının biyokütle yüzeyi ile reaksiyona girip Cr(III)' e indirgenmesi sonucu her iki biyokütlenin de yüzey morfolojisinde bozulmaların meydana geldiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study it is aimed to remove Chromium (VI) ions by biosorption process using dead fungal biomass Saccharomyces cerevisiae and Candida tropicalis. The influence of pH, biosorbents dose, temperature, concentration of metal ions , contact time on biosorption capacity of Cr(VI) ions was studied. The removal of Cr(VI) was 96.6 % with S. cerevisiae at biosorbent dose 8 g/L and optimum conditions of pH 1, temperature 20°C, 40 mg/L initial concentration and contact time 4 hour. Biosorption capacity was found to be 4,6 mg/g. The removal of Cr(VI) was 87,6 % with C. tropicalis at biosorbent dose 1 g/L , pH 2, temperature 20oC and 100 mg/L initial metal concentration. Biosorption capacity was found to be 9,04 mg/g. No Cr(VI) ions were observed at 2 g/L and increasing biosorbent dosages. Cr(III), which was not initially present, appeared in aqueous solution at equilibrum for both microorganisms. Equilibrium data of biosorption of Cr(VI) ions by S. cerevisiae and C. tropicalis well fitted with both Langmuir and Freundlich model and biosorption kinetics of these metal ions followed Pseudo-second order rate model. The results of the thermodynamic investigations indicated that the biosorption was endothermic and activation energy was found to be 47,54 kJ/mol for S. cerevisiae and 39,2 kJ/mol for C.tropicalis. The effect of biosorption on biomass surface was investigated with scanning electron microscope (SEM) and analyzed with the energy dispersive X-ray spectroscope (EDS). As a result Chromium were observed on surfaces of both the microorganisms but SEM and EDS characterization of the biosorbents has shown a clear difference in the native and Cr(VI) loaded biosorbents surface morphologies cause of reduction of Cr(VI) to Cr(III).