ОПТИМИЗАЦИЯ БИОСОРБЦИИ КРАСИТЕЛЯ КОНГО КРАСНОГО БИОМАССОЙ SERRATIA MARCESCENS MM06 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ПОВЕРХНОСТИ ОТКЛИКА
Аннотация
Сточные воды, загрязненные красителями, представляют собой серьезную экологическую проблему, особенно в районах с ограниченной инфраструктурой очистки. В то время как биологические методы продолжают развиваться, адсорбция становится эффективным и широко распространенным методом очистки. Хотя активированный уголь остается наиболее эффективным адсорбентом, его высокая стоимость вызвала новый интерес к недорогим альтернативам. В таких странах, как Малайзия, неадекватные системы очистки усугубляют проблему, подчеркивая необходимость экономически эффективных и экологически безопасных решений. Бактериальные биосорбенты обеспечивают устойчивое решение. В данной работе для оценки шести важных переменных, влияющих на биосорбцию красителя Конго красного бактериальной биомассой, использовался план Плакетта-Бермана. Было проведено двенадцать испытаний с высокими (+1) и низкими (-1) значениями параметров. Дисперсионный анализ (ANOVA) выявил статистически значимые факторы (p < 0,05), которые затем были оптимизированы с помощью трехуровневого полного факторного плана. Максимальная скорость удаления красителя на этой фазе составила 85,08% (запуск 12). Последующие тринадцать экспериментов, основанные на полном факторном планировании, дали максимальную адсорбционную емкость 91,75%. Регрессионная модель продемонстрировала хорошее соответствие данным ((коэффициент детерминации (R²) = 0,9935, скорректированный R2 (R²-adj) = 0,9889, F-тест для значимости модели (F) = 214,89, точность адекватности = 36,685)), и не было обнаружено существенной разницы между прогнозируемыми и экспериментальными значениями (p > 0,05), что подтверждает надежность модели.
Для цитирования:
Сабо И.А., Маногаран М., Ясид Н.А., Отман А.Р., Абд Шукор М.Ю. Оптимизация биосорбции красителя Конго красного биомассой Serratia marcescens MM06 с использованием метода поверхности отклика. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 4. С. 121-128. DOI: 10.6060/ivkkt.20266904.7220.
Литература
Khankhasaeva S.Ts., Badmaeva S.V. Adsorption of methanyl yellow dye on Fe-modified bentonite clay. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 23-29. DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6438.
Karthik V., Saravanan K., Sivarajasekar N., Suriyanarayanan N. Bioremediation of dye bearing effluents using microbial biomass. Ecol. Environ. Conserv. 2016. V. 22. P. S423–S434.
Vu Thi Tinh, Vu Ngoc Duy, Nguyen Thi Bich Viet. Effi-cient decolorization of Reactive Red 261 dye by an ad-vanced oxidation system based on peroxymonocarbonate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 12. P. 119-128. DOI: 10.6060/ivkkt.20256812.7249.
Kousha M., Tavakoli S., Daneshvar E., Vazirzadeh A., Bhatnagar A. Central composite design optimization of Acid Blue 25 dye biosorption using shrimp shell biomass. J. Mol. Liq. 2015. V. 207. P. 266–73. DOI: 10.1016/j.molliq.2015.03.046.
Manogaran M., Yasid N.A., Othman A.R., Gunasekaran B., Izuan M., Halmi M.E., Shukor M.Y. Biodecolourisa-tion of Reactive Red 120 as a Sole Carbon Source by a Bacterial Consortium - Toxicity Assessment and Statistical Optimisation. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021. V. 18. N 2424. DOI: 10.3390/ijerph18052424.
Ramakreshnan L., Rajandra A., Aghamohammadi N. A preliminary insight into the environmental awareness of community in the vicinity of batik manufacturing units in Kelantan, Malaysia. GeoJournal. 2019. 0123456789. DOI: 10.1007/s10708-019-10046-w.
Hu M.Z.C., Reeves M. Biosorption of uranium by Pseudomonas aeruginosa strain CSU immobilized in a novel matrix. Biotechnol. Prog. 1997. V. 13. N 1. P. 60–70. DOI: 10.1021/bp9600849.
Abubakar A., Yasid N.A., Othman A.R., Shukor M.Y. Biosorption of Azo Dyes by Bacterial Biomass: A review. J. Environ. Microbiol. Toxicol. 2023. V. 11 N 1. P. 38–51. DOI: 10.54987/jemat.v11i1.844.
Fomina M., Gadd G.M. Biosorption: Current perspectives on concept, definition and application. Bioresour. Technol. 2014. V. 160. P. 3–14. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.102.
Das A., Mishra S. Removal of textile dye reactive green-19 using bacterial consortium: Process optimization using response surface methodology and kinetics study. J. Environ. Chem. Eng. 2017. V. 5. N 1. P. 612–27. DOI: 10.1016/ j.jece.2016.10.005.
Aly-Eldeen M.A., El-Sayed A.M., Salem D.M., El Zokm G.M. The uptake of Eriochrome Black T dye from aque-ous solutions utilizing waste activated sludge: Adsorption process optimization using factorial design. Egypt. J. Aquat. Res. 2018. V. 44. N 3. P. 179–86. DOI: 10.1016/j.ejar.2018.09.001.
Tripathi A. Biodegradation of orange G by a novel isolated bacterial strain Bacillus megaterium ITBHU01 using re-sponse surface methodology. African J. Biotechnol. 2012. V. 11. N 7. P. 1768–1781. DOI: 10.5897/AJB11.2560.
Farooq S., Saeed A., Sharif M., Hussain J., Mabood F., Iftekhar M. Process optimization studies of crystal violet dye adsorption onto novel, mixed metal Ni0.5Co0.5Fe2O4 ferrospinel nanoparticles using factorial design. J. Water Process Eng. 2017. N 16. P. 132–41. DOI: 10.1016/j.jwpe.2017.01.001.
Lim C.K., Bay H,H., Aris A., Abdul Majid Z., Ibrahim Z. Biosorption and biodegradation of Acid Orange 7 by Enterococcus faecalis strain ZL: Optimization by response surface methodological approach. Environ. Sci. Pollut. Res. 2013. V. 20. N 7. P. 5056–5066. DOI: 10.1007/s11356-013-1476-5.
Borugadda V.B., Goud V.V. Response surface methodology for optimization of bio-lubricant basestock synthesis from high free fatty acids castor oil. Energy Sci. Eng. 2015. V. 3. N 4. P. 371–383. DOI: 10.1002/ese3.77.
Esfe M.H., Rostamian H., Shabani S.A., Arani A.A.A. Application of three-level general factorial design ap-proach for thermal conductivity of MgO / water nanofluids. Appl. Therm. Eng. 2017. V. 127. P. 1194-1199. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.07.211.
Anderson J., Mark P.J. Optimizing Processes Using Response Surface Methods For Design of Experiments. Taylor & Francis. 2016.
Singh K.P., Gupta S., Singh A.K., Sinha S. Optimizing adsorption of crystal violet dye from water by magnetic nanocomposite using response surface modeling approach. J. Hazard. Mater. 2011. V. 186. N 2- 3. P. 1462–1473. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.12.032.
Muralidhar R.V., Chirumamila R.R., Marchant R., Nigam P. A response surface approach for the comparison of lipase production by Candida cylindracea using two different carbon sources. Biochem. Eng. J. 2001. V. 9. N 1. P. 17–23. DOI: 10.1016/S1369-703X(01)00117-6.
Bingol D., Tekin N., Alkan M. Brilliant Yellow dye adsorption onto sepiolite using a full factorial design. Appl. Clay Sci. 2010. V. 50. N 3. P. 315–321. DOI: 10.1016/j.clay.2010.08.015.
