ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….. 7
ГЛАВА I. БИОСОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАДИОНУКЛИДОВ
МИКРООРГАНИЗМАМИ И СОРБЕНТАМИ НА ИХ ОСНОВЕ.
( Обзор литературы)……………………………………………………….. 18
1.1.Типы биомассы и биоматериалы……………………………………… 21
1.2. Морские водоросли как биосорбент…………………………………. 22
1.3.Бактерии как биосорбент ……………………………………………... 23
1.4. Фунги как биосорбент ………………………………………………. 26
1.5.Дрожжи как биосорбент………………………………………………. 31
1.6.Пищевые и сельскохозяйственные отходы как биосорбент………… 35
1.7.Сравнение биосорбционной способности различных типов
биомассы…………………………………………………………………… 37
1.8.Влияние химической предобработки и иммобилизации
микроорганизмов на эффективность биосорбции………………………. 40
1.9. Инструментально-техническое и математическое обеспечение
исследования биосорбционных процессов………………………………. 43
Заключение по главе I……………………………………………………... 46
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…………………… 47
2.1. Материалы …………………………………………………………… 47
2.1.1. Микроорганизмы…………………………………………. 47
2.1.2. Реактивы и растворы…………………………………….. 48
2.2. Приборы и оборудование …………………………………………… 49
2.3. Методика эксперимента …………………………………………….. 53
2.3.1. Расчет параметров биосорбционного процесса на
основании уравнения Фрейндлиха. ………………………….. 54
2.3.2. Расчет параметров биосорбционного процесса на
основании уравнения Ленгмюра……………………………… 54
2.4. Иммобилизация биомассы с целью получения твердых сорбентов 553
2.4.1. Методика включение биомассы клеточных стенок
дрожжей в гель альгината кальция ……………………………. 55
2.4.2. Методика включения биомассы клеточных стенок
дрожжей в полиакриламидный гель …………………………… 56
2.5. Методы математической и статистической обработки полученных
результатов………………………………………………………………… 57
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
ХАРАКТРИСТИК БИОМАССЫ ДРОЖЖЕЙ Saccharomyces
cerevisiae …………………………………………………………………. 58
3.1. Характеристические особенности и морфология дрожжей
Saccharomyces cerevisiae и их клеточных стенок ……………………… 58
3.2. Исследование структуры клеточных стенок дрожжей
Saccharomyces cerevisiae физическими методами …………………….. 62
3.2.1. ИК- Фурье спектроскопия……………………………….. 63
3.2.2. ЯМР-спектроскопия……………………………………… 64
3.2.3. Потенциометрическое титрование ……………………… 66
3.2.4. Исследования электрокинетического ζ-потенциала 69
3.3. Обсуждение возможного механизма биосорбции ионов тяжелых
металлов …………………………………………………………………… 73
Заключение по главе III ………………………………………………….. 81
ГЛАВА IV. ИЗУЧЕНИЕ БИОСОРБЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА
ДРОЖЖЕЙ S. cerevisiae И ФАКТОРОВ НА НЕГО ВЛИЯЮЩИХ 83
4.1. Изотермы биосорбции ионов Cd+2
, Pb+2
и Сu
+2 клеточными
стенками дрожжей………………………………………………………… 83
4.2. Влияние начальной концентрации ионов Cd+2
, Pb+2
и Сu
+2 на
биосорбцию………………………………………………………………… 86
4.3. Влияние концентрации сорбента на процесс биосорбции…………. 87
4.4. Влияние рН на биосорбцию ионов Pb+2, Cd+2 и Сu+2………………. 89
4.5. Выявление приоритета функциональных групп биополимеров
клеточной стенки дрожжей в биосорбции ионов тяжелых металлов … 924
4.6. Термодинамические и кинетические аспекты биосорбции ионов
Pb(II), Cd(II) и Cu(II) из водных растворов клеточными стенками
пивоваренных дрожжей ………………………………………………….. 95
4.6.1. Кинетика адсорбции ионов Pb(II), Cd(II) и Сu(II)
клеточными стенками дрожжей……………………………….. 95
4.6.2.Термодинамика биосорбции ионов Pb(II), Cd(II) и Сu(II)
из водных растворов клеточными стенками дрожжей……….. 100
4.7. Биосорбция урана (VI) клеточными стенками дрожжей…………… 103
4.7.1. Изотермы адсорбции уранил - ионов из модельных
водных растворов……………………………………………….. 104
4.8. Исследование биосорбции органических поллютантов
клеточными стенками дрожжей (на примере фенола)………………….. 107
4.8.1. Влияние pH на адсорбцию фенола……………………… 109
4.8.2. Влияние дозы адсорбента на эффективность сорбции
фенола …………………………………………………………… 110
4.8.3. Изотермы адсорбции фенола…………………………….. 111
4.8.4. Влияние начальной концентрации фенола в растворе на
эффективность биосорбции…………………………………….. 112
4.8.5. Влияние времени активации на эффективность
адсорбции фенола……………………………………………….. 112
4.8.6. Сравнение биосорбционных возможностей клеточных
стенок дрожжей Saccharomyces cerevisiae и других сорбентов 113
4.9. Изучение биосорбция тяжелых металлов клеточными стенками
дрожжей в мульти-ионной системе ……………………………………… 114
Заключение по главе IV ………………………………………………….. 122
ГЛАВА V. МОДИФИКАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК
ДРОЖЖЕЙ И ПОЛУЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ СОРБЕНТОВ ………….. 124
5.1. Модификация клеточных стенок дрожжей физическими и
химическими методами …………………………………………………… 124
5.2. Иммобилизация биомассы клеточных стенок дрожжей на твердых 5
носителях ………………………………………………………………….. 131
5.3. Изучение сорбции ионов тяжелых металлов биосрбентом на
основе клеточных стенок дрожжей, иммобилизованных в Саальгинатный гель в статическом и динамическом режиме (колоночный
вариант) …………………………………………………………………… 134
5.4. Регенерация и повторное использование адсорбентов …………… 141
5.4.1. Регенерация в статическом режиме ……………………. 142
5.4.2. Регенерация в динамическом режиме ………………….. 143
5.5. Синтез магнитоуправляемых биосорбентов на основе клеточных
стенок дрожжей и наноструктурированного магнетита ……………….. 146
Заключение по главе V ………………………………………………….. 156
ГЛАВА VI. ПРИМЕНЕНИЕ БИОСОРБЦИОННОГО
ПРЕДКОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЭКОТОКСИКАНТОВ В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ …………… 157
6.1. Инверсионная вольтамперометрия как альтернатива
инструментальным методам определения следовых содержаний
тяжелых металлов. ………………………………………………………… 157
6.2. Методика изготовления пленочного ртутно-графитового
электрода и критерии оценки его пригодности для инверсионновольтамперометрического анализа ……………………………………… 159
6.3. Конструирование электрохимического датчика для измерения в
микрообъемах пробы (в «капле»)………………………………………… 167
6.4. Применение клеточных стенок дрожжей для сорбционного
концентрирования и определения низких концентраций тяжелых
металлов в сточных и питьевых водах методом инверсионной
вольтамперометрии ……………………………………………………….. 171
Заключение по главе VI ………………………………………………….. 177
ВЫВОДЫ ………………………………………………………………… 179
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………….. 183
ПРИЛОЖЕНИЕ ………………………………………………………… 2106
Технология получения нативного биосорбента из клеточных стенок
дрожжей …………………………………………………………………… 211
Получение наночастиц серебра биосорбционным методом …………… 213
Список опубликованных работ ………………………………………….. 218
Патент на полезную модель FAP № 00929. Электрохимический
датчик ……………………………………………………………………... 236
Акты внедрения ………………………………………………………….. 241
Сертификаты и дипломы………………………………………………… 253
