Tədqiqat real və durulaşdırılmamış tekstil sənayesi çirkab suyunun (textile industry wastewater, TIWW) təmizlənməsi zamanı eyni sistemdən elektrik çıxışı əldə etmək məqsədilə iki bakteriyadan ibarət yeni bakterial mikrobial yanacaq hüceyrəsi konsorsiumu hazırlayır. Konsorsium Pseudomonas aeruginosa MZ520730 və Bacillus albus MW407057 ştammlarından yaradılmış və iki kameralı H-tipli mikrobial yanacaq hüceyrəsində (microbial fuel cell, MFC) temperatur, pH, karbon mənbəyi və azot mənbəyi baxımından optimallaşdırılmışdır.

Araşdırılan şərtlər arasında ən yüksək performans 30±3 °C, pH 7, qlükozanın karbon mənbəyi və maya ekstraktının azot mənbəyi kimi istifadə edildiyi halda əldə edilmişdir. Tədqiqatın əsas nəticələrinə görə hazırlanmış BMFCsC real tekstil çirkab suyunda rəng göstəricisi ADMI-ni 1367-dən 5-ə, kimyəvi oksigen tələbatını (COD) 2153 mg/L-dən 97 mg/L-ə və ümumi üzvi karbonu (TOC) 4852 mg/L-dən 90 mg/L-ə endirmişdir. Bu xam dəyərlər üçün iş müvafiq olaraq %99,63 rəng giderimi, %95,49 COD giderimi və xülasə/nəticə bölmələrində %98,14 TOC giderimi bildirir.

BMFCsC tək bakteriyalı sistemlərdən daha yüksək gərginlik və cərəyan istehsal etmişdir. Ən yüksək dəyərlər 550 mV və 715 µA olaraq bildirilmişdir. Mənbə həmçinin maksimum güc sıxlığını 65,54 W/m² olaraq hesabat edir. Lakin metod bölməsində verilən \(P=V\times I\), \(P_d=P/A\), 550 mV, 715 µA və 0,006 m² anod sahəsi birlikdə və SI vahid çevrilmələri ilə istifadə edildikdə hesabat edilən güc sıxlığı ilə təxminən 1000 qatlıq uyğunsuzluq yaranır. Buna görə gərginlik və cərəyan nəticələri birbaşa mənbə ölçmələri kimi qiymətləndirilə bildiyi halda, güc sıxlığı dəyərinin vahid/hesablama baxımından yoxlanılması tələb olunur.

Tək ştamm müqayisələrində P. aeruginosa %92,13 rəng giderimi, %87,22 TOC və %82,44 COD giderimi; B. albus isə %85,34 rəng giderimi, %81,56 TOC və %75,76 COD giderimi göstərmişdir. BMFCsC-nin bu iki tək ştammdan daha yüksək təmizləmə nəticələri verməsi tədqiqatçılar tərəfindən bakteriyalar arasındakı tamamlayıcı metabolik qarşılıqlı təsirlə əlaqələndirilmişdir.

Ferment analizlərində manqan peroksidaza (MnP) və lignin peroksidaza (LiP) aktivlikləri izlənmişdir. İşdə P. aeruginosa ilə MnP, B. albus ilə LiP aktivliyi əlaqələndirilmiş; ən yüksək dəyərlər 72-ci saatda MnP üçün 8,23 IU/mL və LiP üçün 10,93 IU/mL olaraq bildirilmişdir. Tədqiqatçılar bu iki oksidoreduktiv fermentin boya və digər üzvi çirkləndiricilərin çevrilməsinə birlikdə töhfə verdiyini irəli sürürlər.

UV-Vis analizində təmizlənməmiş çirkab suda 430, 497, 530 və 668 nm ətrafındakı absorbsiya xüsusiyyətləri müvafiq olaraq metil qırmızısı, Konqo qırmızısı, safranin və metilen mavisi ilə əlaqələndirilmiş; təmizləmədən sonra bu xarakterik piklərin yox olduğu bildirilmişdir. FT-IR spektrində də başlanğıcdakı bəzi funksional qrup xüsusiyyətlərinin yox olduğu və yeni zolaqların yarandığı görülmüşdür. GC-MS analizi təmizlənməmiş nümunədə müxtəlif aromatik və tekstil köməkçi kimyəviləri ilə əlaqələndirilən birləşmələr, işlənmiş nümunədə isə fərqli çevrilmə məhsulları göstərmişdir. Bu nəticələr çirkləndiricilərin kimyəvi çevrilməsini dəstəkləyir; təkbaşına bütün üzvi çirkləndiricilərin tam minerallaşdığını sübut etmir.

Fitotoksiklik təcrübəsində təmizlənməmiş TIWW ilə suvarılan Vigna radiata toxumlarında cücərmə %50 olduğu halda BMFCsC ilə təmizlənmiş çirkab suda %100 cücərmə müşahidə edilmişdir. Bununla belə təmizlənmiş nümunədə kök uzunluğu 2,89±0,33 cm və biokütlə 2,51±0,22 g olub kran suyu nəzarətindəki 3,65±0,38 cm və 3,13±0,26 g dəyərlərindən aşağıdır. Buna görə təcrübə fitotoksikliyin böyük ölçüdə azaldığını dəstəkləyir; təmizlənmiş suyun bütün kənd təsərrüfatı təkrar istifadə şərtləri üçün təhlükəsiz olduğunu təkbaşına sübut etmir.

Türkiyə baxımından iş tekstil çirkab sularının bioloji təmizlənməsi ilə enerji geri qazanımını eyni reaktorda birləşdirən tədqiqat yanaşması baxımından diqqətəlayiqdir. Lakin istifadə olunan çirkab su Hindistanın Kanpur bölgəsindəki müəyyən bir ümumi təmizləmə qurğusunun çıxışından götürülmüş, təcrübədə filtr ilə sterilizasiya edilmiş və laboratoriya miqyasında işlənmişdir. Türkiyədə tekstil çirkab sularının boya, duz, ağır metal, pH və üzvi yük profilləri müəssisədən müəssisəyə dəyişə biləcəyindən eyni konsorsiumun yerli real çirkab sularda, davamlı axınlı pilot sistemlərdə və Türkiyədə tətbiq ediləcək axıdılma/təkrar istifadə meyarları altında ayrıca təsdiqlənməsi lazımdır.

Tədqiqatın əsas məqsədi nədir?

İşin çıxış nöqtəsi tekstil sənayesi çirkab sularının eyni zamanda yüksək rəng, üzvi maddə, həll olmuş bərk maddələr, qida duzları və bəzi ağır metalları ehtiva edə bilməsi və ənənəvi fiziki-kimyəvi proseslərin kimyəvi maddə, enerji və lil idarəetməsi tələb edə bilməsidir. Tədqiqatçılar buna görə çirkab sudakı kimyəvi enerjinin mikroorqanizmlər vasitəsilə elektrik çıxışına çevrilməsini təmizləmə ilə birləşdirən mikrobial yanacaq hüceyrəsi yanaşmasını araşdırmışlar.

İşin özünəməxsus məqsədi yalnız bir bakteriyanı MFC-yə əlavə etmək deyil. Pseudomonas aeruginosa MZ520730 və Bacillus albus MW407057 ştammlarının eyni mühitdə antagonist davranmadan birlikdə işləyib-işləyə bilməyəcəyi əvvəlcə yoxlanılmış; sonra iki ştammdan ibarət BMFCsC hazırlanaraq temperatur, pH və qida şərtlərinə görə optimallaşdırılmışdır.

Real çirkab su haradan götürülmüşdür?

TIWW və lil nümunələri Hindistanın Uttar Pradesh əyalətində Kanpur, Rooma-da yerləşən ümumi çirkab su təmizləmə qurğusunun (Common Effluent Treatment Plant, CETP) çıxışından əvvəlcədən sterilizasiya edilmiş 5–20 L plastik qablarla toplanmış və laboratoriyaya gətirildikdən sonra 4 °C-də saxlanılmışdır.

Təcrübələrdə istifadə olunan TIWW mənbə tərəfindən “real undiluted”, yəni real və durulaşdırılmamış çirkab su kimi təsvir edilir. Bununla birlikdə MFC təcrübəsindən əvvəl Whatman filtr ilə filtr sterilizasiyası tətbiq edilmişdir. Buna görə kimyəvi matris real çirkab suya aid olsa da, təbii mikrobial icmanın birbaşa qorunduğu xam çirkab su təcrübəsi deyil; sistem xüsusilə əlavə olunan PA, BA və BMFCsC kulturlarının performansını qiymətləndirir.

Mikrobial yanacaq hüceyrəsi necə qurulmuşdur?

Təcrübə sistemi klassik iki kameralı H-tipli MFC olaraq dizayn edilmişdir. Mənbədə ümumi həcm 3000 mL, işçi həcm 2000 mL olaraq verilmişdir. Silindrik anod və katod kameralarının uzunluğu 18 cm, diametri 15 cm-dir.

Anod və katod kameraları 12 cm uzunluğunda və 2,0 cm diametrli duz körpüsü ilə bir-birinə bağlanmışdır. Duz körpüsü %2 NaCl və %10 agar ehtiva edən deionizə su qarışığı ilə hazırlanmış və proton daşınmasını təmin etmək üçün iki kamera arasına yerləşdirilmişdir.

Hər iki kamerada mis (Cu) tor elektrodlar istifadə edilmişdir. Elektrodlar əvvəlcə distillə olunmuş su və 0,1 M HCl ilə təmizlənmiş, sonra %30 akril glaze və %70 qrafit tozundan ibarət keçirici qarışıqla örtülmüşdür. Mənbə güc sıxlığı hesabında anod səth sahəsini 0,006 m² olaraq istifadə edir.

Hansı bakteriyalar istifadə edilmişdir?

Konsorsium iki bakteriyadan yaradılmışdır:

• Pseudomonas aeruginosa — PA, giriş nömrəsi MZ520730.
• Bacillus albus — BA, giriş nömrəsi MW407057.

İki kultura əvvəlcə ayrı-ayrılıqda qiymətləndirilmiş, sonra birlikdə istifadədən əvvəl agar üzərində bioloji qarşılıqlı təsir testi aparılmışdır. Bir ştamm səthə yayılarkən digər ştamm hazırlanmış quyucuğa əlavə edilmiş və 30±3 °C-də 48 saat inkubasiya edilmişdir. İnhibisiya zonasının görünməməsi iki ştamm arasında işin istifadə etdiyi şərtlərdə nəzərəçarpan antagonist qarşılıqlı təsirin olmadığı kimi şərh edilmişdir.

Konsorsium hazırlanarkən hər bakteriya ayrıca 30 mL steril qida mühitində 30±3 °C və 120 rpm-də 48 saat yetişdirilmiş; sonra hər kulturadan bərabər həcmdə 10 mL götürülərək 50 mL təzə steril mühitə əlavə edilmiş və eyni şərtlərdə 48 saat daha inkubasiya edilmişdir.

Temperatur optimallaşdırılması nə göstərmişdir?

BMFCsC 20–40±3 °C aralığında qiymətləndirilmişdir. Ən yüksək rəng giderimi %98,7 ilə 30±3 °C-də əldə edilmişdir. Eyni şərtdə mənbə 550 mV, 715 µA və 65,54 W/m² elektrik çıxışı bildirir.

20±3 °C-də rəng giderimi %36-ya, gərginlik 183 mV və cərəyan 265 µA-a düşmüşdür. 40±3 °C-də %61 rəng giderimi, 257 mV və 373 µA bildirilmişdir. 25±3 °C və 35±3 °C şərtlərində performans bu sərhəd temperaturlardan daha yüksək, lakin 30±3 °C-dən aşağı qalmışdır.

Buna görə işin təcrübə aralığında optimal temperatur 30±3 °C olaraq seçilmişdir. Nəticə yalnız araşdırılan iki bakteriya, real TIWW tərkibi və MFC həndəsəsi üçün keçərlidir.

pH optimallaşdırılması nə göstərmişdir?

pH 5–9 aralığında ən yüksək performans pH 7-də əldə edilmişdir. pH 7-də rəng giderimi %98,7; gərginlik 540 mV və cərəyan 697 µA olaraq bildirilmişdir.

Güc sıxlığı xəbərdarlığı: Bu cədvəldəki güc sıxlığı sütunu mənbənin öz hesabatıdır. İşin verdiyi gərginlik, cərəyan, anod sahəsi və güc sıxlığı tənlikləri arasında vahid miqyası baxımından təxminən 1000 qatlıq uyğunsuzluq olduğundan bu dəyərlər müstəqil doğrulama olmadan kəmiyyət enerji performansı müqayisəsində istifadə edilməməlidir.

Hansı karbon və azot mənbələri ən yaxşı nəticəni vermişdir?

Dörd karbon mənbəyi arasında qlükoza ən yüksək rəng giderimini (%98,5) və 545 mV/695 µA elektrik çıxışını təmin etmişdir. Fruktoza, maltoza və saxaroza müvafiq olaraq %93, %88 və %79 rəng giderimi göstərmişdir.

Azot mənbələri arasında maya ekstraktı %98,2 rəng giderimi, 538 mV və 685 µA ilə ən yüksək nəticəni vermişdir. Mal əti ekstraktı %88, pepton %71 və ammonium sulfat %54 rəng gideriminə çatmışdır.

Buna görə yekun optimallaşdırılmış təcrübə şərtləri 30±3 °C, pH 7, qlükoza və maya ekstraktı olaraq müəyyən edilmişdir. Hər qida mənbəyinin təcrübədə %1 səviyyəsində istifadə edildiyi bildirilmişdir.

Konsorsium tək bakteriyalardan daha uğurlu idimi?

Optimallaşdırılmış şərtlərdə BMFCsC rəng, COD və TOC giderimi baxımından iki tək ştammdan daha yüksək nəticə vermişdir.

72 saatlıq əsas təmizləmə nəticəsi nədir?

İşin zaman seriyası təsvirində rəng göstəricisi ADMI 1367-dən 5-ə, COD 2153 mg/L-dən 97 mg/L-ə və TOC 4852 mg/L-dən 90 mg/L-ə düşmüşdür. Aralıq dəyərlər 12, 24 və 48 saat üçün də verilmiş və ən güclü nəticələrin 72 saat ətrafında əldə edildiyi göstərilmişdir.

Mənbə bu xam dəyişikliklərdən rəng üçün %99,63, COD üçün %95,49 və TOC üçün %98,14 əsas nəticələrini verir. Bölmə 3.3.1-in bir cümləsində COD giderimi ayrıca %95,14 yazıldığı üçün COD faizi mənbə daxilində bir dəfə fərqli hesabat edilmişdir; 2153→97 mg/L xam dəyərləri təxminən %95,49 dəyişmə ilə uyğundur.

İşin “7 gün” ifadəsi ilə 72 saat məlumatları eyni şeydirmi?

Mənbədə təcrübələrin “7 gün” aparıldığı və hər 12 saatdan bir nümunə götürüldüyü bildirilir. Buna qarşılıq rəng, COD, TOC və maksimum elektrik performansının əsas nəticələri 72 saatda, yəni üçüncü gün ətrafında verilmişdir. Qrafiklərdə ölçmə nöqtələri 192 saata qədər uzanır və bu müddət səkkiz günə uyğun gəlir.

Şəkil 1-in rəng giderimi panelində üfüqi ox 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168 və 192 dəyərlərini göstərməsinə baxmayaraq “Time (day)” olaraq etiketlənmişdir; eyni şəklin digər panellərində və Şəkil 2-də zaman “hour” olaraq göstərilmişdir. Buna görə təcrübə müddətinin qrafik etiketlərində mənbə-daxili vahid uyğunsuzluğu vardır.

Bioelektrik istehsal əyriləri nə göstərir?

Gərginlik aşağı başlanğıc dəyərlərindən yüksələrək təxminən 72 saatda zirvəyə çatmış, sonra azalmağa başlamışdır. BMFCsC-nin gərginliyi tək ştammların üzərində qalmışdır. Oxşar meyl cərəyan qrafikində də görülür.

Mətn BMFCsC-nin 110 mV-dan 550 mV-a və 174 µA-dan 715 µA-a yüksəldiyini bildirir. Bölmə 3.3.2 bu başlanğıc dəyəri 12 saatla əlaqələndirərkən nəticə bölməsində 110 mV və 174 µA dəyərləri 24 saat olaraq yazılmışdır. Bu da zaman hesabatındakı başqa bir mənbə-daxili uyğunsuzluqdur.

Güc sıxlığı niyə diqqətlə şərh edilməlidir?

Mənbənin istifadə etdiyi tənliklər:

\[ P=V\times I \]

və

\[ P_d=\frac{P}{A} \]

şəklindədir. Anod sahəsi \(A=0,006\,m^2\) olaraq verilmişdir.

Mənbə maksimum şərt üçün \(V=550\,mV\), \(I=715\,\mu A\) və \(P_d=65,54\,W/m^2\) bildirir. Lakin 550 mV=0,550 V və 715 µA=0,000715 A olaraq SI çevrilməsi edildikdə elektrik gücü təxminən \(3,93\times10^{-4}\,W\), bu dəyər 0,006 m²-ə bölündükdə təxminən 0,0655 W/m² olur. Beləliklə mənbənin hesabat etdiyi 65,54 W/m² dəyəri ilə təxminən 1000 qat fərq vardır.

Eyni miqyas problemi başlanğıcda hesabat edilən 110 mV, 174 µA və 3,2 W/m² üçlüyündə də görülür. Buna görə Verianla izahında güc sıxlığı dəyərləri “işdə hesabat edilən” dəyərlər kimi qorunmalı, rəyli və ya düzəldilmiş bir versiya olmadan həqiqi enerji sıxlığı kimi yenidən istifadə edilməməlidir.

MnP və LiP fermentləri nə göstərmişdir?

Manqan peroksidaza (MnP) və lignin peroksidaza (LiP) işdə üzvi çirkləndirici çevrilməsi ilə əlaqələndirilən hüceyrədənkənar oksidoreduktiv fermentlər kimi araşdırılmışdır. P. aeruginosa üçün MnP, B. albus üçün LiP aktivliyi izlənmişdir.

Aktivlik 24 saatda MnP üçün 2,28 IU/mL və LiP üçün 3,21 IU/mL olduğu halda, 72 saatda müvafiq olaraq 8,23 və 10,93 IU/mL-ə çatmışdır. Sonrakı ölçmələrdə aktivliklər azalmış və mənbə bunu mövcud substratların azalması ilə əlaqələndirmişdir.

Ferment aktivliyi ilə çirkləndirici azalmasının eyni zaman intervalında müşahidə edilməsi birlikdə işləyən biokimyəvi proseslə uyğundur; lakin iş bütün GC-MS birləşmələrinin hansı fermentin hansı reaksiyası ilə çevrildiyini ayrı-ayrılıqda birbaşa mexanistik olaraq göstərmir.

Fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlər necə dəyişmişdir?

Mənbə-daxili faiz uyğunsuzluğu: Cədvəl 1 ilə xülasə, nəticə və Bölmə 3.5-dəki faizlər tam eyni deyil. Məsələn, Cədvəl 1 TOC üçün %97,32 yazsa da, 4852→90 mg/L xam dəyərləri və xülasə/nəticə mətni təxminən %98,14-ə uyğun gəlir. Oxşar şəkildə xülasə bölməsindəki TDS, fosfat, ümumi azot, Cr, Cd və As faizlərinin bir hissəsi Cədvəl 1-dəki parametrlərlə sürüşmüş görünür. Buna görə burada cədvəl dəyərləri ilə digər mətn dəyərləri birləşdirilərək “düzəldilmiş vahid nəticə dəsti” yaradılmamışdır.

Bundan əlavə mənbə pH-ın 9,25-dən 7,17-yə dəyişməsini “%22,5 removal” kimi etiketləyir. pH loqarifmik ölçəkdir və çirkləndirici konsentrasiyası kimi faiz giderimi ilə şərh edilməsi fiziki baxımdan birbaşa ekvivalent deyil. Buna görə pH üçün ən təhlükəsiz məlumat başlanğıc və son dəyərlərin özüdür.

UV-Vis analizi nə göstərir?

İşlənməmiş real TIWW-nin UV-Vis spektrində 430, 497, 530 və 668 nm ətrafında absorbsiya xüsusiyyətləri görülmüş və tədqiqatçılar bunları müvafiq olaraq metil qırmızısı, Konqo qırmızısı, safranin və metilen mavisi ilə əlaqələndirmişlər.

BMFCsC prosesindən sonra bu xarakterik absorbsiya piklərinin yox olduğu bildirilmişdir. Bu vəziyyət rəng verən xromofor strukturların konsentrasiyasının azalması və ya kimyəvi quruluşlarının çevrilməsi ilə uyğundur.

FT-IR spektrləri nə deyir?

İşlənməmiş nümunənin FT-IR spektrində 3427, 2115, 1597, 1408, 1300, 1130, 1047 və 624 cm⁻¹ bölgələrində zolaqlar hesabat edilmişdir. Tədqiqatçılar bunları aromatik aminlər, azo/azid əlaqəli strukturlar, aromatik halqalar, amidlər, sulfonik qruplar və digər funksional bağlarla əlaqələndirmişlər.

İşlənmiş nümunənin spektrində zolaq intensivlikləri və mövqeləri dəyişmiş; 3425, 2887, 2076, 1618, 1406, 1339, 1299, 926, 622 və 539 cm⁻¹ ətrafında xüsusiyyətlər müşahidə edilmişdir. Şəkil 3-ün iki spektri prosesdən əvvəl və sonra kimyəvi funksional qrup profilinin nəzərəçarpan şəkildə dəyişdiyini göstərir.

FT-IR dəyişikliyi çirkləndiricilərin kimyəvi çevrilməsi ilə uyğundur; lakin təkbaşına hər başlanğıc birləşməsinin tam minerallaşdığını sübut etmir.

GC-MS analizində hansı başlanğıc birləşmələri tapılmışdır?

İşlənməmiş real TIWW-də iş tərəfindən müəyyən edilən əsas birləşmələr arasında diethylbenzylamine, lactic acid və törəmələri, amidinothiophenoxy, phloroglucinol, pentachlorophenol, pentadecanoic acid, tetraphenylporphyrin, phenol 2-4 bis(1,1-dimethylethyle)-phosphite, tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphate və O-(phenylmethyl) oxime vardır.

Müəyyənləşdirmə GC-MS retensiya zamanları və kütlə spektri parçalanma nümunələrinin NIST kütlə spektral kitabxanası ilə müqayisəsinə əsaslanır.

Prosesdən sonrakı GC-MS nə göstərmişdir?

BMFCsC sonrası xromatoqramda başlanğıcdakı bir çox dominant pik yox olmuş və ya əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmiş, fərqli retensiya zamanlarında yeni siqnallar görülmüşdür. İş bunları diacetone TMS derivative, 2-aminobenzoxazole TMS derivative, cyclohexane 1,1-dodecylidenebis[4-methyl-], eicosane 9-cyclohexyl, propanoic acid, pregn-5-en-20-one, O-methyloxime və 2,4-imidazolidinedione kimi məhsullarla əlaqələndirir.

Şəkil 4-də işlənməmiş nümunədə xüsusilə 6,25 dəqiqə ətrafında çox dominant bir pik olduğu halda, prosesdən sonrakı xromatoqramın ümumi intensivliyi nəzərəçarpan dərəcədə azalmış və yeni, daha kiçik piklər yaranmışdır. Bu nəticə kimyəvi çevrilmə və parçalanmanı dəstəkləyir.

Bununla belə GC-MS-də yeni üzvi məhsulların görünməsi sistemdə kimyəvi çevrilmə olduğunu sübut edir; bütün karbonun CO₂ və H₂O-ya tam minerallaşdığını təkbaşına göstərmir. TOC azalması güclü üzvi karbon giderimini dəstəkləyir, lakin mənbədə bütün metabolitlər üçün kütlə balansı verilməmişdir.

Fitotoksiklik həqiqətən azalmışdırmı?

Bu məlumatlar BMFCsC prosesindən sonra Vigna radiata üzərində fitotoksik təsirin çox böyük ölçüdə azaldığını göstərir. Xüsusilə cücərmənin %50-dən %100-ə yüksəlməsi və sürgün inkişafının nəzarət dəyərinə yaxınlaşması diqqətəlayiqdir.

Bununla belə işlənmiş nümunənin kök uzunluğu və biokütləsi nəzarətdən aşağıdır. Bundan əlavə mənbə Cədvəl 1-in öz müqayisə sütunlarında prosesdən sonrakı BOD, bəzi ağır metallar və bəzi digər parametrlərin verilən istinad dəyərlərindən yüksək qaldığını göstərir. Buna görə yalnız bir bitki növündə yeddi günlük cücərmə testi “kənd təsərrüfatında təkrar istifadənin bütün istiqamətləri ilə təhlükəsiz olduğu” nəticəsini doğrulamaq üçün kifayət deyil.

İşin dəstəklədiyi nəticələr

• P. aeruginosa MZ520730 və B. albus MW407057, işin uyğunluq testində nəzərəçarpan antagonizm göstərmədən birlikdə konsorsium yaratmışdır.
• Araşdırılan aralıqda BMFCsC üçün ən uyğun şərtlər 30±3 °C və pH 7 olaraq müəyyən edilmişdir.
• Qlükoza və maya ekstraktı müvafiq olaraq ən uyğun karbon və azot mənbələri kimi seçilmişdir.
• BMFCsC tək ştammlı MFC-lərdən daha yüksək rəng, COD və TOC giderimi göstərmişdir.
• Rəng göstəricisi 1367-dən 5-ə, COD 2153-dən 97 mg/L-ə və TOC 4852-dən 90 mg/L-ə düşmüşdür.
• BMFCsC-nin maksimum ölçülən gərginliyi 550 mV və cərəyanı 715 µA olaraq bildirilmişdir.
• MnP və LiP aktivlikləri təmizləmə zamanı artmış və 72 saatda ən yüksək səviyyəyə çatmışdır.
• UV-Vis, FT-IR və GC-MS nəticələri prosesdən sonra kimyəvi tərkibdə nəzərəçarpan dəyişikliklər göstərmişdir.
• Vigna radiata cücərməsi işlənməmiş TIWW-də %50 olduğu halda işlənmiş TIWW-də %100 olmuşdur.

İşin dəstəkləmədiyi və ya yoxlanmalı nəticələr

• Mənbədə hesabat edilən 65,54 W/m² maksimum güc sıxlığı eyni işdəki gərginlik, cərəyan, sahə və tənliklərlə SI vahidlərində birbaşa uyğun gəlmir.
• Laboratoriya miqyaslı MFC nəticəsi sənaye tekstil təmizləmə qurğusunda eyni performansın əldə olunacağını göstərmir.
• Çirkab su filtr ilə sterilizasiya edildiyinə görə real qurğu çirkab suyundakı təbii mikrobial rəqabət və kontaminasiya şərtləri tam modelləşdirilməmişdir.
• İş davamlı axınlı pilot reaktor və ya uzunmüddətli sənaye istismarı doğrulaması təqdim etmir.
• Xalis enerji balansı; nasos, inkubasiya, qida əlavə edilməsi və digər köməkçi enerji girişləri ilə birlikdə hesablanmamışdır.
• Qlükoza və maya ekstraktı əlavə edilməsinin real qurğu miqyasında iqtisadi xərci qiymətləndirilməmişdir.
• GC-MS və FT-IR dəyişiklikləri bütün çirkləndiricilərin tam minerallaşmasını təkbaşına sübut etmir.
• Vigna radiata testi fitotoksikliyin azaldığını göstərir, lakin bütün kənd təsərrüfatı təkrar istifadə risklərini qiymətləndirmir.
• Mənbədə bəzi faiz, zaman və vahid dəyərləri bir-biri ilə uyğun olmadığından bu sahələrdə rəyli/düzəldilmiş versiya tələb olunur.

İşin Metodu və Tapıntıları

Təcrübə qrupları və təkrarlar

Tədqiqatda PA, BA və bunların birlikdə yaratdığı BMFCsC təcrübələri aparılmışdır. Optimallaşdırma təcrübələrində inokulum nisbəti %10 (v/v) olaraq istifadə edilmişdir. Anod kamerasına 1,8 L filtr ilə sterilizasiya edilmiş real və durulaşdırılmamış TIWW qoyulmuş, katod kamerası fosfat tampon mühiti ilə doldurulmuşdur.

İşin statistika bölməsi bütün təcrübələrin üç dəst şəklində aparıldığını və nəticələrin orta±standart sapma kimi verildiyini bildirir. Bununla belə ayrıca hipotez testi, test adı, p-dəyəri və ya α əhəmiyyət həddi verilməmişdir. Buna görə mətndəki “significant” ifadələri üçün əsas mənbədə inferensial statistika proseduru ətraflı göstərilməmişdir.

Optimallaşdırılmış şərtlər

Rəng gideriminin hesablanması

Rəng giderimi ADMI 3WL tristimulus filtr üsulu ilə izlənmiş və aşağıdakı münasibət istifadə edilmişdir:

\[ \text{Renk giderimi (\%)}= \frac{ADMI_{T0}-ADMI_{Tt}}{ADMI_{T0}}\times100 \]

Burada \(T0\) başlanğıcı, \(Tt\) isə müvafiq proses zamanındakı dəyəri ifadə edir.

Mənbənin xülasə cümləsi 1367-dən 5-ə rəng dəyişməsini “mg/L” ilə birlikdə yazsa da Cədvəl 1 parametri “Color (ADMI)” kimi verir. Buna görə ADMI rəng göstəricisi məqalədə mg/L konsentrasiyası kimi yenidən etiketlənməmişdir.

COD və TOC ölçmələri

COD standart açıq reflüks üsulu ilə müəyyən edilmişdir. TOC isə yüksək temperaturda yandırma və dispersiyasız infraqırmızı (NDIR) aşkarlama üsulu ilə ölçülmüşdür. Üzvi karbonun 680–1200 °C-də oksigenlə zəngin şərtlərdə CO₂-yə oksidləşməsi və yaranan CO₂-nin NDIR ilə ölçülməsi əsas götürülmüşdür.

Giderim faizinin əsas quruluşu:

\[ \text{Giderim (\%)}= \frac{T_0-T_t}{T_0}\times100 \]

olaraq istifadə edilmişdir.

Ferment analizinin təfərrüatları

MnP aktivliyi üçün 1,0 mL supernatant, 1,0 mL phenol red, 1,5 mL pH 7 fosfat tamponu və 0,5 mL maqnezium sulfat istifadə edilmiş; reaksiya 0,5 mL 1 mM H₂O₂ ilə başladılmış və 610 nm-də izlənmişdir.

LiP aktivliyi 310 nm-də ölçülmüşdür. Reaksiya qarışığında pH 3 natrium tartarat tamponu, supernatant, boya substratı və H₂O₂ istifadə edilmiş və 25±2 °C-də 20 dəqiqə inkubasiya aparılmışdır.

Bir ferment vahidi iş tərəfindən təcrübə şərtlərində dəqiqədə 1,0 µmol substratı məhsula çevirmək üçün lazım olan ferment miqdarı kimi müəyyən edilmişdir.

UV-Vis, FT-IR və GC-MS üsulları

UV-Vis nümunələri sentrifuqa edilmiş və 0,22 µm membrandan süzülmüş, 300–700 nm aralığında skan edilmişdir.

FT-IR üçün 25 mL nümunə sentrifuqa edilmiş, supernatant 50 °C-də qurudulmuş, KBr ilə qarışdırılmış və 400–4000 cm⁻¹ aralığında 16 skanla ölçülmüşdür.

GC-MS-dən əvvəl 50 mL TIWW etil asetatla 1:1 həcm nisbətində maye-maye ekstraksiyasına məruz qoyulmuş; üzvi faza susuz natrium sulfat üzərində qurudulmuş, qalıq metanolla yenidən həll edilmiş və PE-5MS kapilyar kolona inyeksiya edilmişdir. Helium axını 1,0 mL/dəqiqə olaraq verilmişdir. Soba 80 °C-dən 280 °C-yə 10 °C/dəqiqə sürətlə qaldırılmışdır.

Ağır metal analizi

Cr, As, Cd və Zn konsentrasiyaları turşu həzmdən sonra induktiv əlaqəli plazma kütlə spektrometriyası (ICP-MS) ilə müəyyən edilmişdir.

Cədvəl 1-də prosesdən sonrakı Cr 0,42±0,07 mg/L, Cd 0,27±0,06 mg/L və As 0,75±0,02 mg/L olaraq verilmişdir. Mənbənin öz CPCB/USEPA müqayisə sütunlarında bu dəyərlərin bəzisi verilən hədlərdən yuxarı qalır. Buna görə “giderim faizi yüksəkdir” ilə “son konsentrasiya hər istifadə/axıdılma meyarına uyğundur” ifadələri bir-birindən ayrılmalıdır.

Fitotoksiklik üsulu

Hər Petri qabında 10 sağlam Vigna radiata toxumu istifadə edilmişdir. Toxumlar %2 civə xlorid ilə iki dəqiqə səth sterilizasiyasına məruz qoyulmuş və sonra distillə su ilə yaxşıca yuyulmuşdur.

Üç şərt yaradılmışdır: kran suyu nəzarəti, işlənməmiş TIWW və BMFCsC ilə işlənmiş TIWW. Toxumlara gündəlik 4 mL müvafiq maye tətbiq edilmiş və 30 °C-də yeddi günlük inkubasiyadan sonra cücərmə, kök uzunluğu, sürgün uzunluğu və biokütlə ölçülmüşdür.

Mənbədəki əsas sayısal və redaksiya uyğunsuzluqları

• Güc sıxlığı: 550 mV, 715 µA, 0,006 m² və mənbə tənlikləri 65,54 W/m² ilə vahid baxımından uyğun gəlmir; təxminən 1000 qat fərq vardır.
• TOC giderimi: Xülasə/nəticə %98,14; Cədvəl 1 %97,32 verir. 4852→90 mg/L xam dəyərləri təxminən %98,14 ilə uyğundur.
• COD giderimi: Əsas nəticə %95,49 olduğu halda Bölmə 3.3.1-də bir dəfə %95,14 yazılmışdır.
• Digər giderim faizləri: Xülasə, Bölmə 3.5, nəticə və Cədvəl 1 arasında TDS, fosfat, ümumi azot, Cr, Cd və As faizlərinin bir hissəsi fərqli parametrlərə sürüşmüş və ya fərqli verilmişdir.
• Təcrübə müddəti: Mətn 7 gündən bəhs etdiyi halda bəzi məlumatlar 72 saatda zirvəyə çatır və qrafiklər 192 saata qədər uzanır.
• Qrafik zaman vahidi: Şəkil 1A-da 24–192 dəyərlərinin olduğu ox “Time (day)” kimi yazılmış; eyni seriyanın digər panellərində saat istifadə edilmişdir.
• Başlanğıc elektrik dəyəri zamanı: Bölmə 3.3.2-də 110 mV/174 µA 12 saata, nəticə bölməsində 24 saata bağlanmışdır.
• ADMI vahidi: Xülasə rəng dəyərini digər konsentrasiyalarla birlikdə mg/L kimi yazsa da Cədvəl 1 “Color (ADMI)” şəklindədir.
• pH faizi: Cədvəl pH dəyişməsini “%22,5 giderim” kimi təqdim edir; pH loqarifmik ölçək olduğundan başlanğıc/son pH dəyərləri daha birbaşa şərh edilməlidir.

İşin güclü tərəfləri

• Sintetik boya məhlulu əvəzinə real və durulaşdırılmamış tekstil sənayesi çirkab suyunun istifadə edilməsi.
• Tək bakteriyalar ilə iki ştammdan ibarət konsorsiumun eyni təcrübə çərçivəsində müqayisə edilməsi.
• Temperatur, pH, karbon və azot mənbəyinin sistematik şəkildə optimallaşdırılması.
• Rəng, COD və TOC ilə yanaşı BOD, TDS, qida duzları və ağır metalların araşdırılması.
• MnP və LiP aktivliklərinin zamanla izlənməsi.
• UV-Vis, FT-IR və GC-MS ilə kimyəvi çevrilmənin birdən çox analitik üsulla araşdırılması.
• Vigna radiata istifadə edilərək prosesdən əvvəl və sonra fitotoksiklik müqayisəsinin aparılması.
• Təcrübələrin üç dəst şəklində aparılması və bir çox nəticə üçün orta±standart sapmanın hesabat edilməsi.

Əsas məhdudiyyətlər

İş batch rejimində laboratoriya miqyaslı iki kameralı MFC istifadə etmişdir. Davamlı qidalanan pilot reaktor, real sənaye axını, elektrod miqyas böyütməsi və uzunmüddətli biofilm sabitliyi qiymətləndirilməmişdir.

Çirkab su real və durulaşdırılmamış olsa da filtr sterilizasiyasından keçirilmişdir. Bu, təbii çirkab su mikrobiotasının və bakteriyalararası real qurğu miqyaslı rəqabətin təcrübədən böyük ölçüdə çıxarıldığı anlamına gəlir.

Optimal performans qlükoza və maya ekstraktı əlavə edilməklə əldə edilmişdir. Bu əlavələrin iqtisadi xərci, karbon izi və böyük miqyaslı tekstil təmizləmə qurğularında tətbiq edilə bilməsi işdə hesablanmamışdır.

Elektrik istehsalının xalis enerji balansı aparılmamışdır. MFC-dən əldə edilən elektrik çıxışı ilə inkubasiya, temperatur nəzarəti, qida hazırlanması və digər laboratoriya girişləri müqayisə edilməmişdir.

Mənbədə güc sıxlığı üçün ciddi vahid/hesablama uyğunsuzluğu və müxtəlif faiz-zaman hesabatı uyğunsuzluqları olduğu üçün enerji performansının kəmiyyət böyüklüyü xüsusilə diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir.

Fitotoksiklik yalnız Vigna radiata və yeddi günlük erkən böyümə göstəriciləri ilə qiymətləndirilmişdir. Xroniki torpaq təsirləri, ağır metal yığılması, qida təhlükəsizliyi, uzunmüddətli bitki inkişafı və ya fərqli məhsul növləri araşdırılmamışdır.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam özgün çalışma adı: Optimization of treatment process for real textile industry wastewater by using a new bacterial microbial fuel cells consortium (BMFCsC) with simultaneous bioelectricity generation

Müəlliflər və sıra: Roop Kishor; Sandeep Bharti; Luiz Fernando R. Ferreira; Ram Naresh Bharagava.

Bərabər töhfə/bərabər birinci müəlliflik: Araşdırılan versiyada bildirilməmişdir.

Məsul müəllif: Dr. Ram Naresh Bharagava.

Məsul müəllif e-poçt ünvanları: bharagavarnbbau11@gmail.com; ramnaresh_dem@bbau.ac.in.

Qurum 1: Laboratory of Bioremediation and Metagenomics Research (LBMR), Department of Microbiology, Babasaheb Bhimrao Ambedkar University, Vidya Vihar, Raebareli Road, Lucknow-226025, Uttar Pradesh, India.

Qurum 2: Institute of Technology and Research, Tiradentes University, Campus Farolandia, Aracaju, Brazil.

Mənbə növü: Real tekstil sənayesi çirkab suyunda bakterial konsorsiumlu mikrobial yanacaq hüceyrəsini araşdıran laboratoriya miqyaslı eksperimental tədqiqat preprinti.

Rəyçilik vəziyyəti: Araşdırılan iş preprintdir və rəy prosesindən keçməmişdir.

Platforma: SSRN / SSRN Electronic Journal.

SSRN qeyd nömrəsi: 6927298.

DOI: 10.2139/ssrn.6927298.

Nəşr ili: 2026. Biblioqrafik indekslərdə dəqiq ay/gün üzrə uyğunsuzluq olduğu üçün burada il səviyyəsində verilmişdir.

Rəsmi bağlantı:SSRN 6927298

Rəyli versiya yoxlaması: Bu Verianla qiymətləndirməsi hazırlanarkən eyni başlığa aid ayrıca təsdiqlənmiş rəyli jurnal versiyası tapılmamışdır. Əsas elmi məzmun yalnız yüklənmiş SSRN preprint versiyasına əsaslanır.

Lisenziya: Araşdırılan versiyada açıq Creative Commons və ya ekvivalent təkrar istifadə lisenziyası aşkar edilməmişdir. Buna görə orijinal qrafik və spektrlər birbaşa yenidən yayımlanmamış; elmi mesajları mətn və yenidən qurulmuş cədvəllərlə izah edilmişdir.

Çirkab su mənbəyi: Rooma, Kanpur, Uttar Pradesh, India-dakı Common Effluent Treatment Plant çıxışından götürülən real tekstil sənayesi çirkab suyu.

Əsas mikroorqanizmlər: Pseudomonas aeruginosa MZ520730 və Bacillus albus MW407057.

Əsas təcrübə modeli: 3000 mL ümumi həcmli, 2000 mL işçi həcmli, iki kameralı H-tipli mikrobial yanacaq hüceyrəsi; %2 NaCl və %10 agar ehtiva edən duz körpüsü; qrafit/akril örtüklü Cu tor elektrodlar.

Optimal şərtlər: 30±3 °C, pH 7, qlükoza karbon mənbəyi və maya ekstraktı azot mənbəyi; qida mənbələri %1 (w/v), inokulum %10 (v/v).

Əsas təmizləmə nəticəsi: Mənbənin əsas nəticələrində rəng %99,63, COD %95,49 və TOC %98,14 giderim olaraq hesabat edilmişdir. Xam son konsentrasiyalar müvafiq olaraq ADMI 5, COD 97 mg/L və TOC 90 mg/L-dir.

Elektrik nəticəsi: Maksimum gərginlik 550 mV və cərəyan 715 µA olaraq hesabat edilmişdir. Mənbə həmçinin 65,54 W/m² maksimum güc sıxlığı verir; lakin mənbədə göstərilən V, I, A və tənliklərlə SI vahidlərində təxminən 1000 qatlıq hesab/vahid uyğunsuzluğu vardır. Buna görə güc sıxlığı dəyəri təsdiqlənmiş mühəndislik dəyəri kimi deyil, preprintdə hesabat edilən dəyər kimi qiymətləndirilməlidir.

Fermentlər: Ən yüksək MnP aktivliyi 8,23 IU/mL və LiP aktivliyi 10,93 IU/mL olaraq 72 saat ətrafında hesabat edilmişdir.

Analitik doğrulama: UV-Vis; FT-IR; GC-MS; ICP-MS; COD, TOC, BOD və digər fiziki-kimyəvi ölçmələr; Vigna radiata fitotoksiklik təcrübəsi.

Statistik metod: Təcrübələr üç dəst şəklində aparılmış və nəticələrin orta±standart sapma şəklində təqdim edildiyi bildirilmişdir. Mənbədə ayrıca ətraflı inferensial statistik test, p-dəyəri və ya α əhəmiyyət həddi müəyyən edilməmişdir.

Mənbə-daxili uyğunsuzluqlar: Güc sıxlığı vahid hesabı; TOC və bəzi digər giderim faizləri; COD üçün %95,14/%95,49 fərqi; 7 gün/72 saat/192 saat zaman təsviri; Şəkil 1A zaman oxu; 110 mV başlanğıc dəyərinin 12 və ya 24 saat kimi fərqli yazılması; ADMI üçün mg/L istifadəsi və pH-ın faiz giderimi kimi ifadə edilməsi arasında uyğunsuzluqlar vardır. Bu sahələr səssiz şəkildə düzəldilməmişdir.

Fitotoksiklik şərhi: İşlənmiş TIWW-də Vigna radiata cücərməsi %100-ə çatmış və böyümə göstəriciləri işlənməmiş TIWW-yə görə nəzərəçarpan şəkildə yaxşılaşmışdır. Lakin işlənmiş nümunə bəzi göstəricilərdə kran suyu nəzarətinə çatmamış və işin öz fiziki-kimyəvi cədvəlindəki bəzi son konsentrasiyalar müqayisə dəyərlərindən yüksək qalmışdır. Buna görə ümumi kənd təsərrüfatı təkrar istifadəsi təhlükəsizliyi yalnız bu təcrübə ilə təsdiqlənmiş sayılmamalıdır.

Maliyyələşdirmə: Science & Engineering Research Board (SERB), Anusandhan National Research Foundation (ANRF), New Delhi, India; Major Research Project, Grant No. EEQ/2021/000402.

Maraqların toqquşması: Məsul müəllif bütün müəlliflər adından maraqların toqquşması olmadığını bəyan edir.

CRediT/müəllif töhfələri: Araşdırılan versiyada ayrıca CRediT authorship contribution statement bölməsi yoxdur.

Məlumat əlçatanlığı: Araşdırılan versiyada ayrıca məlumat əlçatanlığı bəyanatı aşkar edilməmişdir.

Əsas elmi sərhəd: İş batch rejimində, laboratoriya miqyasında, filtr ilə sterilizasiya edilmiş real TIWW üzərində və xaricdən qlükoza/maya ekstraktı əlavə edilərək aparılmışdır. Pilot miqyas, davamlı axın, real qurğu enerji balansı, iqtisadi fizibilite və uzunmüddətli sahə doğrulaması təqdim edilmir.

Elmi məzmun prinsipi: Bu Verianla məqaləsindəki təcrübə şərtləri, təmizləmə nəticələri, bioloji mexanizm şərhləri, spektral analizlər, GC-MS tapıntıları və fitotoksiklik nəticələri yalnız araşdırılan 40 səhifəlik işə əsaslanır. Xarici mənbələr yalnız DOI, SSRN qeydi, nəşr ili/tarix indeksləri və rəyli versiyanın olub-olmamasının biblioqrafik yoxlanması üçün istifadə edilmişdir.