Механізми інтенсифікації процесу сорбції іонів важких металів модифікованим магнітокерованим біосорбентом для очищення стічних вод

Виявлено нові механізми інтенсифікації процесу сорбції іонів важких металів модифікованим магнітокерованим біосорбентом на основі дріжджів S. cerevisiae для очищення стічних вод. Вперше розроблено установку на основі магнітогідродинамічного перемішування (МГДП) біосорбенту з магнітною рідиною в схрещених електричному і магнітному полях, що дозволило отримати магнітокерований біосорбент зі стабільними магнітними властивостями та сорбційною ємністю не меншою ніж у нативних дріжджів. Визначено залежність сорбційної ємності магнітокерованого біосорбенту від способу його модифікації, величини зовнішнього магнітного та електричного полів, pH-середовища, співвідношення кількості магнітної рідини (магнітних наночастинок) та біосорбенту, заряду біосорбенту, просторового розподілу магнітних наночастинок в сорбенті, морфологічних характеристик поверхні дріжджових клітин S. cerevisiae. Вперше встановлено кореляцію між електрофоретичною рухливістю дріжджів, величиною дзета-потенціалу, фрактальною розмірністю та сорбційними характеристиками біосорбенту. Сорбційна ємність магнітокерованого біосорбенту, виготовленого за розробленою методикою, не зменшується порівняно з нативними дріжджами за рахунок того, що наночастинки магнетиту проникають в периплазматичну область клітинної стінки дріжджів, що підтверджується вимірюваннями магнітної сприйнятливості магнітокерованого біосорбенту та даними магнітної силової мікроскопії комплексів «дріжджова клітина-магнітні наночастинки», величиною дзета-потенцілу та елекрофоретичної рухливості магнітокерованого біосорбенту. Вперше для підвищення ефективності проникнення магнітних наночастинок в периплазматичну область розроблено новий метод виготовлення магнітної рідини з контрольованими розмірами та формою магнітних наночастинок. Також проведено пошук мікроорганізмів в тому числі дріжджів S. cerevisiae – потенційних продуцентів біогенних магнітних наночастинок методами біоінформатики та досліджено вплив білків, задіяних в синтезі магнітних наночастинок, на властивості синтезованих за їх участі магніточутливих структур в клітинах. Вивчені сучасні розробки з використання цих білків in vitro та розглянуто перспективи використання цих мікроорганізмів для біосорбції іонів важких металів та в біометалургії. Вперше при очистці стічних вод м. Славутич (Київська обл.) від іонів заліза з використанням магнітокерованого біосорбенту на основі дріжджів S. cerevisiae вдалося отримати вміст іонів заліза нижче ГДК.