The object of research is the created bioactive sorbent based on biochar from corn waste for the purification of oil-contaminated natural environments. The expediency of using biochar from corn cobs as a matrix – a carrier of microorganisms-destructors of petroleum hydrocarbons in the production of biosorbent – has been substantiated. Biochar meets the requirements for oil sorbents – environmental friendliness, oil resistance (6–8 g of oil per 1 g of sorbent), manufacturability and biocompatibility. The porous structure and chemical nature of the surface partly determines the absorbency of the material, but the dominant factor is the interaction of the hydrophobic surface with petroleum hydrocarbons. A universal oil oxidizer – a microbial complex isolated from oil-polluted natural objects, in combination with a carbon carrier, is capable of neutralizing oil pollution of various types and concentrations. It has been established that microorganisms – oil-destructors, immobilized on the surface of the sorbent, are capable of decomposing almost all oil hydrocarbons. Microorganisms immobilized on a carbon material have a great potential for destructive action. During immobilization, the viability of microbial cells is maintained, and the effect of their use is significantly increased. The use of a bioactive carbon sorbent based on biochar and immobilized natural oil-oxidizing microorganisms of a wide spectrum of action allows one to localize oil pollution and neutralize it through biodegradation. The optimal parameters for obtaining an oleophilic sorption matrix based on biochar from corn waste and for growing microbial biomass with a high destructive activity for oil hydrocarbons have been established. The optimum pyrolysis temperature is 300–350 °С, the pyrolysis time is 25–30 minutes. In this case, the sorption of oil obtained biochar reaches maximum values (6–8 g oil/gsorbent). Sufficient number of immobilized microorganisms – oil destructors 120–200·104 cells for active decomposition of oil localized on the sorbent surface. The operational characteristics of the obtained bioactive sorbents, technological features and methods of their use in cleaning the environment from oil pollution have been studied. The biosorbent does not require removal from the places of use and disposal. Cleaning of soils contaminated with oil and oil products has specific features and requires the use of agricultural techniques (loosening, moistening). The studies carried out have shown a change in the concentration of oil pollution in the soil from 40 % to 1–5 % of oil in the process of biodegradation after 3 months at positive temperatures.
The interaction of the hydrophobic carbon sorbents surface and immobilized oil-oxidizing microorganisms when obtaining bio-sorptional complexes of destructive type was studied in this work. The type of sorbent with high oil absorption capacity for immobilization of microorganisms-destructors of oil was selected and justified. Changes in sorbent oil capacity at the immobilization of the bacterial cells were studied.
Об'єктом досліджень є створений біосорбційний комплексний препарат для очищення забруднених нафтою піскових ґрунтів. Очищення ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами, має особливості, так як через велику адсорбуючу здатність грунт накопичує забруднювач. Одним з найбільш проблемних є метод очищення піскових грунтів з бідним біоценозом від застарілих нафозабруднень. Перспективним напрямком в очищенні грунтів від забруднення нафтою є мікробіологічні технології. Застосування спеціальних мікробних препаратів дозволяє прискорити деструкцію нафти. Існуючі препарати мають свої особливості застосування і недоліки. Вони втрачають деструктивну активність з часом і мало ефективні при ліквідації застарілих нафозабруднень з великою концентрацією. Біосорбційний комплекс (біосорбент) на основі екологічного матричного сорбенту світлого кольору і іммобілізованих на його поверхні активних мікроорганізмів-деструкторів нафти природного походження дозволяє очищати світлі піщані ґрунти від застарілих концентрованих забруднень. Введення до складу біосорбенту аеробних і анаеробних мікроорганізмів дозволяє здійснювати біодеструкцію нафти як на поверхні в аеробних умовах, так і в глибині. Іммобілізовані на сорбційному матеріалі мікроорганізми володіють великим потенціалом деструктивної дії. При іммобілізації зберігається життєздатність клітин мікроорганізмів і значно підвищується ефект їх застосування. Встановлено оптимальні параметри отримання олеофільної сорбційної матриці з різних типів сировини та отримання мікробної біомаси з високою деструктивною активністю до вуглеводнів нафти. Вивчено експлуатаційні характеристики отриманих біоактивних сорбентів світлого кольору на основі моху та глауконіту, технологічні особливості і технічні прийоми їх застосування при очищенні піскових грунтів. Проведеними дослідженнями показано зміна концентрації нафтового забруднення піскового ґрунту від 30-40 % до 1-5 % нафти в процесі біодеструкції через 140 діб. Проведені випробування біосорбенту світлого кольору на промисловому об'єкті нафтобази при очищенні піскових ділянок із застарілим нафтозабрудненням показали ефективність очищення до 90 %. Ключові слова: очищення забруднених нафтою піскових ґрунтів, мікроорганізми-деструктори нафти природного походження.
Обґрунтовано можливість отримання екосорбенту на основі вуглецевого матеріалу з рисового лушпиння, модифікованого сіркою, для видалення іонів Cd(II), Cu(II) з водних розчинів. Відзначено особливості отримання та модифікації вугільного матеріалу з рисового лушпиння. Температурні параметри та тривалість процесу піролізу визначали експериментально з умов максимального вмісту біовугілля в піролізаті. Сірковмісне біовугілля отримували шляхом хімічної модифікації одностадійним со-піролізом рисового лушпиння з сірковмісними реагентами при температурі 350–400 °С. Отриманий сірковмісний екосорбент має термічну стабільність і механічну міцність. Проведено комплексне дослідження структурно-пористих та сорбційних властивостей вихідного та модифікованого сіркою біовугілля. Сорбційну здатність вихідного біовугілля з рисового лушпиння і сірковмісного біовугілля оцінювали за зниженням концентрації іонів Cd(II) і Cu(II) у водних розчинах солей CuSO4·5H2O і Cd(NO3)2·4H2O до та після обробки екосорбентом. Початкові концентрації забруднення водного середовища становили 2–6 мг/л для Cd(II) та 132–396 мг/л для Cu(II). Сірковмісне біовугілля має високу поглинаючу здатність відносно іонів Cd(II) і Cu(II) (більше 90 %) порівняно з вихідним біовугіллям. Його специфічність обумовлена утворенням нерозчинних сульфідів кадмію та міді на поверхні та в порах сорбенту. Дослідження показують, що біовугілля з рисового лушпиння, модифіковане сіркою, може міцно зв'язувати іони важких металів і використовуватися як ефективний екосорбент для очищення водних розчинів.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.