جذب زیستی آمونیوم (+nh4) از محلولهای آبی با استفاده از بیوماس خشک شده جلبک قرمز gracilaria persica

در مطالعه حاضر، از ماکرو جلبک دریایی قرمز gracilaria persica برای بهینه سازی شرایط جذب زیستی آمونیوم بوسیله طرح آزمایش رویه های پاسخ استفاده شد. در این آزمایشات تاثیر همزمان سه فاکتور اصلی غلظت اولیه آمونیوم (0.5، 2 و 3.5 میلی گرم بر لیتر)، ph اولیه محلول حاوی آمونیوم (3، 6 و 9)، وزن بیوماس جلبک ها (0.5، 1 و 1.5 میلی گرم بر لیتر) بر روی راندمان حذف آمونیوم با استفاده از روش باکس-بنکن مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیز واریانس داده های آزمایش طرح رویه های پاسخ برای اعتبارسنجی مدل پیشنهادی انجام گرفت. براین اساس، معادله های چند متغیره مرتبه دوم و مدلهای درجه دوم برای تعیین رابطه بین راندمان حذف آمونیوم و سه فاکتور موثر مستقل ارائه گردید. معادلات رگرسیون به دست آمده پس از آنالیز واریانس داده ها، مقادیر ضریب همبستگی بالای 0.9922 برای مدلهای مرتبه دوم پیشنهادی برروی راندمان حذف آمونیوم توسط g.persica نشان دادند. مقادیر بی معنی آماره lof 0.3835 و مقادیر معنی دار (p-value<0001/0) نشان دهنده اعتبار مدل است. مقدار حداقل خطای استاندارد طرح به میزان 0.054 در اطرف نقطه مرکزی آزمایش نشان داد که مدل پیشنهادی به خوبی میتواند داده های آزمایش نسبت به شیوه طرح آزمایش را تحلیل و توصیف کند. به طورکلی، ضریب همبستگی بالا (0.99<)، مقدار p-value معنی دار (0001/0>)، مقدار آماره lof بی معنی (05/0<) و حداقل خطای استاندارد طرح، نشاندهنده دقت بالا و اعتبار مدل پیشنهادی به منظور پیش بینی راندمان حذف آمونیوم توسط g.persica از محلول های آبی هستند. از اینرو، این مدل به منظور آنالیزهای بعدی مورد استفاده قرار گرفت. براین اساس، راندمان حذف آمونیوم همواره با افزایش غلظت اولیه آمونیوم از 0.5 به 3.5 میلی گرم بر لیتر، افزایش نشان داد و با افزایش ph اولیه محلول حاوی آمونیوم از3 به 9 و وزن بیوماس جلبکها به صورت تقریبی از 0.5 تا 1.5 میلیگرم بر لیتر ابتدا افزایش و در ادامه کاهش یافت. در شرایط آزمایشی بهینه شده، حداکثر راندمان حذف آمونیوم توسط جلبک 0.904 درصد تعیین شدند. در شرایط بهینه، مدل های سینتیک مختلفی همچون معادله شبه درجه اول، شبه درجه دوم و داخل ذره ای به عنوان مدلهای رایج جهت تعیین چگونگی انجام واکنش در سطح جلبک ها استفاده شدند، که مدل شبه درجه دوم بهترین تناسب را با داده های آزمایش نشان داد (0.99<). روش اسپکتروسکوپی مادون قرمز برای فراهم آوردن اطلاعاتی درباره طبیعت واکنش انجام شده بین گروه های عاملی موجود درسطح دیواره سلولی گونه های جلبکی مورد آزمایش با یونهای آمونیوم انجام گردید. این مشاهدات نشان داد که چندین گروه عاملی خصوصا گروه های کربوکسیل، هیدروکسیل و آمین در سطح ذیتوده های جلبکی مسئول اتصال یونهای آمونیوم به سطح جلبکها در فرآیند جذب زیستی هستند. علاوه براین، تفاوت راندمان های حدف آمونیوم توسط ذیتوده های جلبکی می تواند ناشی از تفاوت در برخوردهای رخداده بین مولکولهای آمونیوم و ذیتودههای جلبکی باشد. نتایج این آزمایشات نشان می دهند که ذیتوده های جلبکی به کار رفته در این تحقیق، به عنوان مواد زیستی مناسب و در عین حال ارزان قیمت و در دسترس برای حذف آمونیوم از محلولهای آبی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.