Изилдөө реалдуу жана суюлтулбаган текстиль өнөр жайынын агынды суусун (textile industry wastewater, TIWW) тазалоо учурунда ошол эле системадан электр чыгышын алуу максатында эки бактериядан турган жаңы бактериялык микробдук отун клеткасы консорциумун иштеп чыгат. Консорциум Pseudomonas aeruginosa MZ520730 жана Bacillus albus MW407057 штаммдарынан түзүлүп, эки камералуу H-түрүндөгү микробдук отун клеткасында (microbial fuel cell, MFC) температура, pH, көмүртек булагы жана азот булагы боюнча оптималдаштырылган.

Каралган шарттардын ичинде эң жогорку натыйжа 30±3 °C, pH 7, глюкоза көмүртек булагы жана ачыткы экстракты азот булагы катары колдонулган учурда алынган. Изилдөөнүн негизги жыйынтыктарына ылайык, иштелип чыккан BMFCsC реалдуу текстиль агынды суусунда түс көрсөткүчү ADMIни 1367-ден 5-ке, химиялык кычкылтек муктаждыгын (COD) 2153 mg/Lден 97 mg/Lге жана жалпы органикалык көмүртекти (TOC) 4852 mg/Lден 90 mg/Lге түшүргөн. Бул чийки маанилер үчүн иш тиешелүүлүгүнө жараша %99,63 түс кетирүү, %95,49 COD кетирүү жана кыскача/жыйынтык бөлүмдөрүндө %98,14 TOC кетирүүнү билдирет.

BMFCsC бир бактериялуу системаларга караганда жогорку чыңалуу жана ток өндүргөн. Эң жогорку маанилер 550 mV жана 715 µA деп билдирилген. Булак ошондой эле максималдуу кубат тыгыздыгын 65,54 W/m² деп берет. Бирок ыкма бөлүмүндө берилген \(P=V\times I\), \(P_d=P/A\), 550 mV, 715 µA жана 0,006 m² анод аянты бирге жана SI бирдиктерине которулуп колдонулганда, бул билдирилген кубат тыгыздыгы менен болжол менен 1000 эселик дал келбестик пайда болот. Ошондуктан чыңалуу жана ток жыйынтыктары түз булак өлчөөлөрү катары каралышы мүмкүн, ал эми кубат тыгыздыгынын мааниси бирдик/эсептөө жагынан текшерилиши керек.

Бир штаммдык салыштырууларда P. aeruginosa %92,13 түс кетирүү, %87,22 TOC жана %82,44 COD кетирүү; B. albus болсо %85,34 түс кетирүү, %81,56 TOC жана %75,76 COD кетирүү көрсөткөн. BMFCsCнин бул эки бир штаммдан жогорку тазалоо натыйжаларын бериши изилдөөчүлөр тарабынан бактериялар арасындагы бири-бирин толуктаган метаболикалык өз ара аракет менен байланыштырылган.

Фермент анализдеринде марганец пероксидаза (MnP) жана лигнин пероксидаза (LiP) активдүүлүктөрү байкалган. Иште P. aeruginosa менен MnP, B. albus менен LiP активдүүлүгү байланыштырылып; эң жогорку маанилер 72-саатта MnP үчүн 8,23 IU/mL жана LiP үчүн 10,93 IU/mL деп билдирилген. Изилдөөчүлөр бул эки оксидоредуктивдүү фермент боёк жана башка органикалык булгоочу заттардын өзгөрүшүнө бирге салым кошорун сунушташат.

UV-Vis анализинде иштетилбеген агынды сууда 430, 497, 530 жана 668 nm айланасындагы сиңирүү белгилери тиешелүүлүгүнө жараша methyl red, Congo red, safranin жана methylene blue менен байланыштырылган; иштетүүдөн кийин бул мүнөздүү чокулардын жоголгону айтылган. FT-IR спектринде да баштапкы айрым функционалдык топ белгилери жоголуп, жаңы тилкелер пайда болгону көрүнгөн. GC-MS анализи иштетилбеген үлгүдө ар түрдүү ароматтык жана текстиль көмөкчү химикаттары менен байланышкан бирикмелерди, ал эми иштетилген үлгүдө башка өзгөрүү продуктуларын көрсөткөн. Бул жыйынтыктар булгоочу заттардын химиялык өзгөрүшүн колдойт; бирок өз алдынча бардык органикалык булгоочу заттар толук минералдашканын далилдебейт.

Фитоуулуулук экспериментинде иштетилбеген TIWW менен сугарылган Vigna radiata уруктарында өнүп чыгуу %50 болсо, BMFCsC менен иштетилген агынды сууда %100 өнүп чыгуу байкалган. Ошентсе да иштетилген үлгүдө тамыр узундугу 2,89±0,33 cm жана биомасса 2,51±0,22 g болуп, кран суусу көзөмөлүндөгү 3,65±0,38 cm жана 3,13±0,26 g маанилеринен төмөн. Ошондуктан эксперимент фитоуулуулук чоң өлчөмдө азайганын колдойт; иштетилген суунун бардык айыл чарба кайра пайдалануу шарттары үчүн коопсуз экенин өз алдынча далилдебейт.

Түркия жагынан иш текстиль агынды сууларын биологиялык тазалоо менен энергияны калыбына келтирүүнү бир реактордо бириктирген изилдөө мамилеси катары көңүл бурууга татыктуу. Бирок колдонулган агынды суу Индиянын Канпур аймагындагы белгилүү бир жалпы тазалоо курулмасынын чыгышынан алынган, экспериментте фильтр менен стерилденген жана лабораториялык масштабда иштетилген. Түркиядагы текстиль агынды сууларынын боёк, туз, оор металл, pH жана органикалык жүк профилдери ишканадан ишканага айырмаланышы мүмкүн болгондуктан, ошол эле консорциум жергиликтүү реалдуу агынды сууларда, үзгүлтүксүз агымдуу пилоттук системаларда жана Түркияда колдонулуучу чыгаруу/кайра пайдалануу критерийлеринде өзүнчө текшерилиши керек.

Изилдөөнүн негизги максаты эмне?

Иштин баштапкы маселеси текстиль өнөр жайынын агынды суулары бир эле учурда жогорку түс, органикалык зат, эриген катуу заттар, азык туздары жана айрым оор металлдарды камтышы мүмкүн экендиги, ал эми салттуу физикалык-химиялык процесстер химикаттарды, энергияны жана ылай башкарууну талап кылышы мүмкүн экендиги. Ошондуктан изилдөөчүлөр агынды суудагы химиялык энергияны микроорганизмдер аркылуу электр чыгышына айландырууну тазалоо менен бириктирген микробдук отун клеткасы ыкмасын изилдешкен.

Иштин өзгөчө максаты MFCге бир эле бактерияны кошуу эмес. Pseudomonas aeruginosa MZ520730 жана Bacillus albus MW407057 штаммдары бир чөйрөдө антагонисттик жүрүм-турум көрсөтпөстөн бирге иштей алабы же жокпу адегенде текшерилип; андан кийин эки штаммдан турган BMFCsC иштелип чыгып, температура, pH жана азык шарттары боюнча оптималдаштырылган.

Реалдуу агынды суу кайдан алынган?

TIWW жана ылай үлгүлөрү Индиянын Uttar Pradesh штатындагы Kanpur, Rooma жергесинде жайгашкан жалпы агынды суу тазалоо курулмасынын (Common Effluent Treatment Plant, CETP) чыгышынан алдын ала стерилденген 5–20 L пластик идиштер менен чогултулуп, лабораторияга жеткирилгенден кийин 4 °Cде сакталган.

Эксперименттерде колдонулган TIWW булакта “real undiluted”, башкача айтканда реалдуу жана суюлтулбаган агынды суу деп аныкталат. Бирок MFC экспериментинен мурун Whatman фильтри менен фильтрдик стерилизация жасалган. Демек химиялык матрица реалдуу агынды сууга таандык болгону менен, табигый микробдук коом түз сакталган чийки агынды суу эксперименти эмес; система өзгөчө кошулган PA, BA жана BMFCsC культураларынын иштөөсүн баалайт.

Микробдук отун клеткасы кантип курулган?

Эксперименттик система классикалык эки камералуу H-түрүндөгү MFC катары долбоорлонгон. Булакта жалпы көлөм 3000 mL, иштөө көлөмү 2000 mL деп берилген. Цилиндр түрүндөгү анод жана катод камераларынын узундугу 18 cm, диаметри 15 cm.

Анод жана катод камералары 12 cm узундуктагы жана 2,0 cm диаметрдеги туз көпүрөсү менен бири-бирине туташтырылган. Туз көпүрөсү %2 NaCl жана %10 агар камтыган деонизацияланган суу аралашмасы менен даярдалып, протон ташууну камсыз кылуу үчүн эки камеранын арасына жайгаштырылган.

Эки камерада тең жез (Cu) тор электроддор колдонулган. Электроддор алгач дистилденген суу жана 0,1 M HCl менен тазаланып, андан кийин %30 акрил glaze жана %70 графит порошогунан турган өткөргүч аралашма менен капталган. Булак кубат тыгыздыгын эсептөөдө аноддун бет аянтын 0,006 m² деп колдонот.

Кайсы бактериялар колдонулган?

Консорциум эки бактериядан түзүлгөн:

• Pseudomonas aeruginosa — PA, accession номери MZ520730.
• Bacillus albus — BA, accession номери MW407057.

Эки культура адегенде өз-өзүнчө бааланып, андан кийин бирге колдонуудан мурун агарда биологиялык өз ара аракет сыноосу жүргүзүлгөн. Бир штамм бетке жайылган учурда экинчи штамм даярдалган чуңкурчага кошулуп, 30±3 °Cде 48 саат инкубацияланган. Ингибиция зонасынын байкалбашы иш колдонгон шарттарда эки штамм арасында ачык антагонисттик өз ара аракет жок деп чечмеленген.

Консорциум иштелип чыкканда ар бир бактерия өзүнчө 30 mL стерилдүү азык чөйрөсүндө 30±3 °C жана 120 rpmде 48 саат өстүрүлгөн; андан кийин ар бир культурадан бирдей көлөмдө 10 mL алынып, 50 mL жаңы стерилдүү чөйрөгө кошулган жана ошол эле шарттарда дагы 48 саат инкубацияланган.

Температураны оптималдаштыруу эмнени көрсөттү?

BMFCsC 20–40±3 °C аралыгында бааланган. Эң жогорку түс кетирүү %98,7 менен 30±3 °Cде алынган. Ошол эле шартта булак 550 mV, 715 µA жана 65,54 W/m² электр чыгышын билдирет.

20±3 °Cде түс кетирүү %36-га, чыңалуу 183 mV жана ток 265 µAга төмөндөгөн. 40±3 °Cде %61 түс кетирүү, 257 mV жана 373 µA билдирилген. 25±3 °C жана 35±3 °C шарттарында натыйжа бул чек температуралардан жогору, бирок 30±3 °Cден төмөн калган.

Ошондуктан иштин эксперименттик аралыгында оптималдуу температура 30±3 °C деп тандалган. Натыйжа каралган эки бактерия, реалдуу TIWW курамы жана MFC геометриясы үчүн гана жарактуу.

pH оптималдаштыруу эмнени көрсөттү?

pH 5–9 аралыгында эң жогорку натыйжа pH 7-де алынган. pH 7-де түс кетирүү %98,7; чыңалуу 540 mV жана ток 697 µA деп билдирилген.

Кубат тыгыздыгы боюнча эскертүү: Бул таблицадагы кубат тыгыздыгы тилкеси булактын өзүнүн отчету. Иш берген чыңалуу, ток, анод аянты жана кубат тыгыздыгы теңдемелеринин ортосунда бирдик масштабы боюнча болжол менен 1000 эселик дал келбестик болгондуктан, бул маанилер көз карандысыз текшерүүсүз сандык энергия натыйжаларын салыштырууда колдонулбашы керек.

Кайсы көмүртек жана азот булактары эң жакшы натыйжа берди?

Төрт көмүртек булагынын ичинен глюкоза эң жогорку түс кетирүүнү (%98,5) жана 545 mV/695 µA электр чыгышын берген. Фруктоза, мальтоза жана сахароза тиешелүүлүгүнө жараша %93, %88 жана %79 түс кетирүү көрсөткөн.

Азот булактарынын ичинен ачыткы экстракты %98,2 түс кетирүү, 538 mV жана 685 µA менен эң жогорку натыйжа берген. Уй эти экстракты %88, пептон %71 жана аммоний сульфаты %54 түс кетирүүгө жеткен.

Ошондуктан акыркы оптималдаштырылган эксперимент шарттары 30±3 °C, pH 7, глюкоза жана ачыткы экстракты деп аныкталган. Ар бир азык булагы экспериментте %1 деңгээлинде колдонулганы көрсөтүлгөн.

Консорциум бир бактерияларга караганда ийгиликтүүрөөк беле?

Оптималдаштырылган шарттарда BMFCsC түс, COD жана TOC кетирүү боюнча эки бир штаммдан жогорку натыйжа берген.

72 сааттык негизги тазалоо натыйжасы кандай?

Иштин убакыт катарындагы баянында түс көрсөткүчү ADMI 1367-ден 5-ке, COD 2153 mg/Lден 97 mg/Lге жана TOC 4852 mg/Lден 90 mg/Lге түшкөн. Аралык маанилер 12, 24 жана 48 саат үчүн да берилген жана эң күчтүү натыйжалар 72 саат айланасында алынганы көрсөтүлгөн.

Булак бул чийки өзгөрүүлөрдөн түс үчүн %99,63, COD үчүн %95,49 жана TOC үчүн %98,14 негизги жыйынтыктарын берет. Бөлүм 3.3.1-деги бир сүйлөмдө COD кетирүү дагы %95,14 деп жазылгандыктан, COD пайызы булак ичинде бир жолу башкача отчеттолгон; 2153→97 mg/L чийки маанилери болжол менен %95,49 өзгөрүүгө туура келет.

Иштеги “7 күн” деген сөз менен 72 саат маалыматтары бир эле нерсеби?

Булакта эксперименттер “7 күн” жүргүзүлгөнү жана ар 12 саат сайын үлгү алынганы айтылат. Бирок түс, COD, TOC жана максималдуу электр натыйжаларынын негизги көрсөткүчтөрү 72 саатта, башкача айтканда үчүнчү күндүн айланасында берилген. Графиктердеги өлчөө чекиттери 192 саатка чейин созулат жана бул убакыт сегиз күнгө туура келет.

1-сүрөттүн түс кетирүү панелиндеги горизонталдык огу 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168 жана 192 маанилерин көрсөтсө да “Time (day)” деп белгиленген; ошол эле сүрөттүн башка панелдеринде жана 2-сүрөттө убакыт “hour” деп көрсөтүлгөн. Демек эксперимент узактыгынын график белгилеринде булак ичиндеги бирдик дал келбестиги бар.

Биоэлектр өндүрүү ийри сызыктары эмнени көрсөтөт?

Чыңалуу төмөн баштапкы маанилерден өсүп, болжол менен 72 саатта чокусуна жеткен, андан кийин төмөндөй баштаган. BMFCsCнин чыңалуусу бир штаммдардан жогору калган. Ушуга окшош тенденция ток графигинде да көрүнөт.

Текст BMFCsC 110 mVден 550 mVге жана 174 µAдан 715 µAга жогорулаганын билдирет. Бөлүм 3.3.2 бул баштапкы маанини 12 саатка байланыштырса, жыйынтык бөлүмүндө 110 mV жана 174 µA маанилери 24 саат деп жазылган. Бул убакыт отчетундагы дагы бир булак ичиндеги дал келбестик.

Кубат тыгыздыгы эмне үчүн этият чечмелениши керек?

Булак колдонгон теңдемелер:

\[ P=V\times I \]

жана

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

түрүндө. Анод аянты \(A=0,006\,m^2\) деп берилген.

Булак максималдуу шарт үчүн \(V=550\,mV\), \(I=715\,\mu A\) жана \(P_d=65,54\,W/m^2\) деп берет. Бирок 550 mV=0,550 V жана 715 µA=0,000715 A деп SI бирдиктерине айландырганда электр кубаты болжол менен \(3,93\times10^{-4}\,W\), бул маани 0,006 m²ге бөлүнгөндө болжол менен 0,0655 W/m² болот. Демек булак билдирген 65,54 W/m² менен болжол менен 1000 эселик айырма бар.

Ушул эле масштаб көйгөйү башында билдирилген 110 mV, 174 µA жана 3,2 W/m² үчтүгүндө да көрүнөт. Ошондуктан Verianla түшүндүрмөсүндө кубат тыгыздыгы маанилери “иште билдирилген” маанилер катары сакталууга, рецензияланган же оңдолгон версиясыз чыныгы энергия тыгыздыгы катары кайра колдонулбоого тийиш.

MnP жана LiP ферменттери эмнени көрсөттү?

Марганец пероксидаза (MnP) жана лигнин пероксидаза (LiP) иште органикалык булгоочу заттардын өзгөрүшү менен байланышкан клеткадан тышкаркы оксидоредуктивдүү ферменттер катары каралган. P. aeruginosa үчүн MnP, B. albus үчүн LiP активдүүлүгү байкалган.

Активдүүлүк 24 саатта MnP үчүн 2,28 IU/mL жана LiP үчүн 3,21 IU/mL болсо, 72 саатта тиешелүүлүгүнө жараша 8,23 жана 10,93 IU/mLге жеткен. Кийинки өлчөөлөрдө активдүүлүк азайып, булак муну жеткиликтүү субстраттардын азайышы менен байланыштырган.

Фермент активдүүлүгү менен булгоочу заттардын азайышы бир убакыт аралыгында байкалышы бирге иштеген биохимиялык процесске шайкеш; бирок иш бардык GC-MS бирикмелеринин кайсы ферменттин кайсы реакциясы менен өзгөргөнүн өз-өзүнчө түз механисттик түрдө көрсөтпөйт.

Физикалык-химиялык касиеттер кандай өзгөргөн?

Булак ичиндеги пайыздык дал келбестик: 1-таблица менен кыскача, жыйынтык жана Бөлүм 3.5-теги пайыздар толугу менен бирдей эмес. Мисалы, 1-таблица TOC үчүн %97,32 деп жазса, 4852→90 mg/L чийки маанилери жана кыскача/жыйынтык тексти болжол менен %98,14-кө туура келет. Ошондой эле кыскача бөлүмүндөгү TDS, фосфат, жалпы азот, Cr, Cd жана As пайыздарынын айрымдары 1-таблицадагы параметрлер менен жылышып кеткендей көрүнөт. Ошондуктан бул жерде таблица маанилери менен башка текст маанилери бириктирилип, “оңдолгон бирдиктүү жыйынтык топтому” түзүлгөн эмес.

Мындан тышкары, булак pHтын 9,25-тен 7,17-ге өзгөрүшүн “%22,5 removal” деп белгилейт. pH логарифмдик шкала болгондуктан, булгоочу заттын концентрациясы сыяктуу пайыздык кетирүү менен чечмелөө физикалык жактан түз эквивалент эмес. Ошондуктан pH үчүн эң ишенимдүү маалымат — баштапкы жана акыркы маанилеринин өзү.

UV-Vis анализи эмнени көрсөтөт?

Иштетилбеген реалдуу TIWWнин UV-Vis спектринде 430, 497, 530 жана 668 nm айланасында сиңирүү белгилери көрүнүп, изилдөөчүлөр аларды тиешелүүлүгүнө жараша methyl red, Congo red, safranin жана methylene blue менен байланыштырган.

BMFCsC иштетүүсүнөн кийин бул мүнөздүү сиңирүү чокулары жоголгону айтылат. Бул түс берген хромофор түзүлүштөрдүн концентрациясы азайышы же химиялык түзүлүштөрүнүн өзгөрүшү менен шайкеш.

FT-IR спектрлери эмнени айтып турат?

Иштетилбеген үлгүнүн FT-IR спектринде 3427, 2115, 1597, 1408, 1300, 1130, 1047 жана 624 cm⁻¹ аймактарында тилкелер билдирилген. Изилдөөчүлөр аларды ароматтык аминдер, azo/azid менен байланышкан түзүлүштөр, ароматтык шакектер, амиддер, сульфондук топтор жана башка функционалдык байланыштар менен байланыштырган.

Иштетилген үлгүнүн спектринде тилке интенсивдүүлүктөрү жана орундар өзгөргөн; 3425, 2887, 2076, 1618, 1406, 1339, 1299, 926, 622 жана 539 cm⁻¹ айланасында белгилер көрүнгөн. 3-сүрөттөгү эки спектр иштетүүгө чейин жана кийин химиялык функционалдык топ профили ачык өзгөргөнүн көрсөтөт.

FT-IR өзгөрүшү булгоочу заттардын химиялык өзгөрүшү менен шайкеш; бирок өз алдынча ар бир баштапкы бирикме толук минералдашканын далилдебейт.

GC-MS анализинде кайсы баштапкы бирикмелер табылган?

Иштетилбеген реалдуу TIWWде иш аныктаган негизги бирикмелердин арасында diethylbenzylamine, lactic acid жана туундулары, amidinothiophenoxy, phloroglucinol, pentachlorophenol, pentadecanoic acid, tetraphenylporphyrin, phenol 2-4 bis(1,1-dimethylethyle)-phosphite, tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphate жана O-(phenylmethyl) oxime бар.

Аныктоо GC-MS retention убакыттары жана массалык спектрдин бөлүнүү үлгүлөрүн NIST массалык спектралдык китепканасы менен салыштырууга негизделген.

Иштетүүдөн кийинки GC-MS эмнени көрсөттү?

BMFCsCден кийинки хроматограммада баштапкы көптөгөн басымдуу чокулар жоголгон же олуттуу өзгөргөн жана башка retention убакыттарында жаңы сигналдар көрүнгөн. Иш аларды 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 жана 2,4-imidazolidinedione сыяктуу продуктулар менен байланыштырат.

4-сүрөттө иштетилбеген үлгүдө өзгөчө 6,25 мүнөт айланасында абдан басымдуу чоку болсо, иштетүүдөн кийинки хроматограмманын жалпы интенсивдүүлүгү ачык азайып, жаңы, кичирээк чокулар пайда болгон. Бул жыйынтык химиялык өзгөрүү жана ажыроону колдойт.

Бирок GC-MSде жаңы органикалык продуктулардын көрүнүшү системада химиялык өзгөрүү болгонун далилдейт; бардык көмүртек CO₂ жана H₂Oго толук минералдашканын өз алдынча көрсөтпөйт. TOC азайышы күчтүү органикалык көмүртек кетирүүнү колдойт, бирок булакта бардык метаболиттер үчүн масса балансы берилген эмес.

Фитоуулуулук чындап азайдыбы?

Бул маалыматтар BMFCsC иштетүүсүнөн кийин Vigna radiata үстүндөгү фитоуулуу таасир абдан чоң өлчөмдө азайганын көрсөтөт. Айрыкча өнүп чыгуу %50-ден %100-гө өсүшү жана өскүн өнүгүүсүнүн көзөмөл маанисине жакындашы көңүл бурууга татыктуу.

Ошентсе да иштетилген үлгүнүн тамыр узундугу жана биомассасы көзөмөлдөн төмөн. Мындан тышкары, булак 1-таблицанын өз салыштыруу тилкелеринде иштетүүдөн кийинки BOD, айрым оор металлдар жана башка айрым параметрлер берилген шилтеме маанилерден жогору калганын көрсөтөт. Ошондуктан бир өсүмдүк түрүндө жети күндүк өнүп чыгуу сыноосу “айыл чарбада кайра пайдалануу бардык жагынан коопсуз” деген жыйынтыкты ырастоо үчүн жетишсиз.

Иш колдогон жыйынтыктар

• P. aeruginosa MZ520730 жана B. albus MW407057 иштин шайкештик сыноосунда ачык антагонизм көрсөтпөстөн бирге консорциум түзгөн.
• Каралган аралыкта BMFCsC үчүн эң ылайыктуу шарттар 30±3 °C жана pH 7 деп аныкталган.
• Глюкоза жана ачыткы экстракты тиешелүүлүгүнө жараша эң ылайыктуу көмүртек жана азот булактары катары тандалган.
• BMFCsC бир штаммдуу MFCлерге караганда жогорку түс, COD жана TOC кетирүү көрсөткөн.
• Түс көрсөткүчү 1367-ден 5-ке, COD 2153-төн 97 mg/Lге жана TOC 4852-ден 90 mg/Lге түшкөн.
• BMFCsCнин максималдуу өлчөнгөн чыңалуусу 550 mV жана тогу 715 µA деп билдирилген.
• MnP жана LiP активдүүлүктөрү тазалоо учурунда өсүп, 72 саатта эң жогорку деңгээлге жеткен.
• UV-Vis, FT-IR жана GC-MS жыйынтыктары иштетүүдөн кийин химиялык курамда ачык өзгөрүүлөрдү көрсөткөн.
• Vigna radiata өнүп чыгышы иштетилбеген TIWWде %50 болсо, иштетилген TIWWде %100 болгон.

Иш колдобогон же текшерилиши керек жыйынтыктар

• Булакта билдирилген 65,54 W/m² максималдуу кубат тыгыздыгы ошол эле иштеги чыңалуу, ток, аянт жана теңдемелер менен SI бирдиктеринде түз дал келбейт.
• Лабораториялык масштабдагы MFC жыйынтыгы өнөр жай текстиль тазалоо курулмасында ошол эле натыйжа алынарын көрсөтпөйт.
• Агынды суу фильтр менен стерилденгендиктен реалдуу курулма агынды суусундагы табигый микробдук атаандаштык жана контаминация шарттары толук моделденген эмес.
• Иш үзгүлтүксүз агымдуу пилоттук реактор же узак мөөнөттүү өнөр жай иштетүү текшерүүсүн бербейт.
• Таза энергия балансы; насос, инкубация, азык кошуу жана башка көмөкчү энергия кириштери менен бирге эсептелген эмес.
• Глюкоза жана ачыткы экстракты кошуунун реалдуу курулма масштабындагы экономикалык наркы бааланган эмес.
• GC-MS жана FT-IR өзгөрүүлөрү бардык булгоочу заттардын толук минералдашканын өз алдынча далилдебейт.
• Vigna radiata сыноосу фитоуулуулук азайганын көрсөтөт, бирок айыл чарбада кайра пайдалануунун бардык тобокелдиктерин баалабайт.
• Булакта айрым пайыз, убакыт жана бирдик маанилери бири-бирине шайкеш эмес болгондуктан, бул тармактарда рецензияланган/оңдолгон версия керек.

Иштин Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Эксперимент топтору жана кайталоолор

Изилдөөдө PA, BA жана алардын бирге түзгөн BMFCsC эксперименттери жүргүзүлгөн. Оптималдаштыруу эксперименттеринде инокулум катышы %10 (v/v) колдонулган. Анод камерасына 1,8 L фильтр менен стерилденген реалдуу жана суюлтулбаган TIWW салынып, катод камерасы фосфат буфер чөйрөсү менен толтурулган.

Иштин статистика бөлүмү бардык эксперименттер үч топтомдо жүргүзүлгөнүн жана жыйынтыктар орточо±стандарттык четтөө түрүндө берилгенин айтат. Бирок өзүнчө гипотеза сыноосу, тесттин аталышы, p-маани же α маанилүүлүк чеги берилген эмес. Демек тексттеги “significant” деген сөздөр үчүн негизги булакта инференциалдык статистикалык процедура толук баяндалган эмес.

Оптималдаштырылган шарттар

Түс кетирүүнү эсептөө

Түс кетирүү ADMI 3WL tristimulus фильтр ыкмасы менен байкалып, төмөнкү байланыш колдонулган:

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

Бул жерде \(T0\) баштапкы, \(Tt\) тиешелүү иштетүү убактысындагы маанини билдирет.

Булактын кыскача сүйлөмүндө 1367-ден 5-ке түс өзгөрүшү “mg/L” менен кошо жазылганына карабастан, 1-таблица параметрди “Color (ADMI)” деп берет. Ошондуктан ADMI түс көрсөткүчү макалада mg/L концентрациясы катары кайра белгиленген эмес.

COD жана TOC өлчөөлөрү

COD стандарттык ачык рефлюкс ыкмасы менен аныкталган. TOC болсо жогорку температурада күйгүзүү жана дисперсиясыз инфракызыл (NDIR) аныктоо ыкмасы менен өлчөнгөн. Органикалык көмүртектин 680–1200 °Cде кычкылтекке бай шартта CO₂ге кычкылданышы жана пайда болгон CO₂нин NDIR менен өлчөнүшү негиз катары алынган.

Кетирүү пайызынын негизги түзүлүшү:

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

түрүндө колдонулган.

Фермент анализинин деталдары

MnP активдүүлүгү үчүн 1,0 mL супернатант, 1,0 mL phenol red, 1,5 mL pH 7 фосфат буфери жана 0,5 mL магний сульфаты колдонулуп; реакция 0,5 mL 1 mM H₂O₂ менен башталып, 610 nmде байкалган.

LiP активдүүлүгү 310 nmде өлчөнгөн. Реакция аралашмасында pH 3 натрий тартрат буфери, супернатант, боёк субстраты жана H₂O₂ колдонулуп, 25±2 °Cде 20 мүнөт инкубация жүргүзүлгөн.

Бир фермент бирдиги иш тарабынан эксперимент шарттарында мүнөтүнө 1,0 µmol субстратты продуктуга айландыруу үчүн керектүү фермент көлөмү катары аныкталган.

UV-Vis, FT-IR жана GC-MS ыкмалары

UV-Vis үлгүлөрү центрифугаланып, 0,22 µm мембранадан сүзүлүп, 300–700 nm аралыгында сканерленген.

FT-IR үчүн 25 mL үлгү центрифугаланып, супернатант 50 °Cде кургатылып, KBr менен аралаштырылып, 400–4000 cm⁻¹ аралыгында 16 скан менен өлчөнгөн.

GC-MSке чейин 50 mL TIWW этил ацетат менен 1:1 көлөм катышында суюктук-суюктук экстракциясына алынган; органикалык фаза суусуз натрий сульфаты үстүндө кургатылып, калдык метанолдо кайра эритилип, PE-5MS капилляр колоннасына киргизилген. Гелий агымы 1,0 mL/мүнөт деп берилген. Меш 80 °Cден 280 °Cге 10 °C/мүнөт ылдамдык менен көтөрүлгөн.

Оор металл анализи

Cr, As, Cd жана Zn концентрациялары кислоталык ажыратуудан кийин индуктивдүү байланышкан плазма масс-спектрометриясы (ICP-MS) менен аныкталган.

1-таблицада иштетүүдөн кийинки Cr 0,42±0,07 mg/L, Cd 0,27±0,06 mg/L жана As 0,75±0,02 mg/L деп берилген. Булактын өз CPCB/USEPA салыштыруу тилкелеринде бул маанилердин айрымдары берилген чектерден жогору калат. Ошондуктан “кетирүү пайызы жогору” менен “акыркы концентрация бардык колдонуу/чыгаруу критерийлерине жооп берет” деген сөздөр бири-биринен ажыратылышы керек.

Фитоуулуулук ыкмасы

Ар бир Петри табагында 10 дени сак Vigna radiata уругу колдонулган. Уруктар %2 сымап хлориди менен эки мүнөт беттик стерилизациядан өткөрүлүп, андан кийин дистилденген суу менен жакшылап жуулган.

Үч шарт түзүлгөн: кран суусу көзөмөлү, иштетилбеген TIWW жана BMFCsC менен иштетилген TIWW. Уруктарга күн сайын 4 mL тиешелүү суюктук берилген жана 30 °Cде жети күн инкубациядан кийин өнүп чыгуу, тамыр узундугу, өскүн узундугу жана биомасса өлчөнгөн.

Булактагы негизги сандык жана редакциялык дал келбестиктер

• Кубат тыгыздыгы: 550 mV, 715 µA, 0,006 m² жана булак теңдемелери 65,54 W/m² менен бирдик жагынан шайкеш эмес; болжол менен 1000 эселик айырма бар.
• TOC кетирүү: Кыскача/жыйынтык %98,14; 1-таблица %97,32 берет. 4852→90 mg/L чийки маанилери болжол менен %98,14-кө шайкеш.
• COD кетирүү: Негизги жыйынтык %95,49 болсо, Бөлүм 3.3.1-де бир жолу %95,14 деп жазылган.
• Башка кетирүү пайыздары: Кыскача, Бөлүм 3.5, жыйынтык жана 1-таблица арасында TDS, фосфат, жалпы азот, Cr, Cd жана As пайыздарынын айрымдары башка параметрлерге жылып же башкача берилген.
• Эксперимент узактыгы: Текст 7 күндөн сөз кылса, айрым маалыматтар 72 саатта чокусуна жетет жана графиктер 192 саатка чейин созулат.
• График убакыт бирдиги: 1A-сүрөттө 24–192 маанилери бар огу “Time (day)” деп жазылган; ошол эле сериянын башка панелдеринде саат колдонулган.
• Баштапкы электр маанисинин убактысы: Бөлүм 3.3.2-де 110 mV/174 µA 12 саатка, жыйынтык бөлүмүндө 24 саатка байланышкан.
• ADMI бирдиги: Кыскача түс маанисин башка концентрациялар менен бирге mg/L деп жазса, 1-таблица “Color (ADMI)” түрүндө берет.
• pH пайызы: Таблица pH өзгөрүшүн “%22,5 кетирүү” деп көрсөтөт; pH логарифмдик шкала болгондуктан баштапкы/акыркы pH маанилери түзүрөөк чечмелениши керек.

Иштин күчтүү жактары

• Синтетикалык боёк эритмесинин ордуна реалдуу жана суюлтулбаган текстиль өнөр жай агынды суусунун колдонулушу.
• Бир бактериялар менен эки штаммдан турган консорциумдун бир эксперименттик алкакта салыштырылышы.
• Температура, pH, көмүртек жана азот булагынын системалуу оптималдаштырылышы.
• Түс, COD жана TOC менен катар BOD, TDS, азык туздары жана оор металлдардын каралышы.
• MnP жана LiP активдүүлүктөрүнүн убакыт бою байкалышы.
• UV-Vis, FT-IR жана GC-MS аркылуу химиялык өзгөрүүнүн бир нече аналитикалык ыкма менен каралышы.
• Vigna radiata колдонуп, иштетүүгө чейинки жана кийинки фитоуулуулук салыштырылышы.
• Эксперименттер үч топтомдо жүргүзүлүп, көптөгөн жыйынтыктар үчүн орточо±стандарттык четтөө билдирилиши.

Негизги чектөөлөр

Иш batch режиминдеги лабораториялык масштабдагы эки камералуу MFC колдонгон. Үзгүлтүксүз азыктанган пилоттук реактор, реалдуу өнөр жай агымы, электрод масштабын чоңойтуу жана узак мөөнөттүү биофильм туруктуулугу бааланган эмес.

Агынды суу реалдуу жана суюлтулбаган болгону менен, фильтрдик стерилизациядан өткөрүлгөн. Бул табигый агынды суу микробиотасы жана бактериялар арасындагы реалдуу курулма масштабындагы атаандаштык эксперименттен негизинен алынып салынганын билдирет.

Оптималдуу натыйжа глюкоза жана ачыткы экстракты кошуу менен алынган. Бул кошумчалардын экономикалык наркы, көмүртек изи жана чоң масштабдагы текстиль тазалоо курулмаларында колдонулушу иште эсептелген эмес.

Электр өндүрүүнүн таза энергия балансы жүргүзүлгөн эмес. MFCден алынган электр чыгышы инкубация, температура көзөмөлү, азык даярдоо жана башка лабораториялык кириштер менен салыштырылган эмес.

Булакта кубат тыгыздыгы боюнча олуттуу бирдик/эсептөө дал келбестиги жана ар түрдүү пайыз-убакыт отчеттук дал келбестиктери болгондуктан, энергия натыйжасынын сандык чоңдугу өзгөчө этият каралышы керек.

Фитоуулуулук Vigna radiata жана жети күндүк алгачкы өсүү көрсөткүчтөрү менен гана бааланган. Узак мөөнөттүү топурак таасирлери, оор металл топтолушу, азык-түлүк коопсуздугу, узак мөөнөттүү өсүмдүк өнүгүүсү же башка өсүмдүк түрлөрү каралган эмес.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

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

Авторлор жана ирети: Roop Kishor; Sandeep Bharti; Luiz Fernando R. Ferreira; Ram Naresh Bharagava.

Тең салым/тең биринчи авторлук: Каралган версияда билдирилген эмес.

Жооптуу автор: Dr. Ram Naresh Bharagava.

Жооптуу автордун электрондук почта даректери: bharagavarnbbau11@gmail.com; ramnaresh_dem@bbau.ac.in.

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

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

Булак түрү: Реалдуу текстиль өнөр жай агынды суусунда бактериялык консорциумдуу микробдук отун клеткасын изилдеген лабораториялык масштабдагы эксперименттик изилдөө preprintи.

Рецензия статусу: Каралган иш preprint болуп, рецензиядан өткөн эмес.

Платформа: SSRN / SSRN Electronic Journal.

SSRN каттоо номери: 6927298.

DOI: 10.2139/ssrn.6927298.

Жарыя жылы: 2026. Библиографиялык индекстерде так ай/күн боюнча дал келбестик болгондуктан бул жерде жыл деңгээлинде берилген.

Расмий шилтеме:SSRN 6927298

Рецензияланган версияны текшерүү: Бул Verianla баалоосу даярдалганда ошол эле аталыштагы өзүнчө ырасталган рецензияланган журнал версиясы табылган эмес. Негизги илимий мазмун жүктөлгөн SSRN preprint версиясына гана негизделет.

Лицензия: Каралган версияда ачык Creative Commons же ага тең кайра пайдалануу лицензиясы табылган эмес. Ошондуктан оригинал графиктер жана спектрлер түз кайра жарыяланган эмес; илимий билдирүүлөрү текст жана кайра түзүлгөн таблицалар менен түшүндүрүлгөн.

Агынды суу булагы: Rooma, Kanpur, Uttar Pradesh, Indiaдагы Common Effluent Treatment Plant чыгышынан алынган реалдуу текстиль өнөр жай агынды суусу.

Негизги микроорганизмдер: Pseudomonas aeruginosa MZ520730 жана Bacillus albus MW407057.

Негизги эксперимент модели: 3000 mL жалпы көлөмдүү, 2000 mL иштөө көлөмдүү, эки камералуу H-түрүндөгү микробдук отун клеткасы; %2 NaCl жана %10 агар камтыган туз көпүрөсү; графит/акрил капталган Cu тор электроддор.

Оптималдуу шарттар: 30±3 °C, pH 7, глюкоза көмүртек булагы жана ачыткы экстракты азот булагы; азык булактары %1 (w/v), инокулум %10 (v/v).

Негизги тазалоо жыйынтыгы: Булактын негизги жыйынтыктарында түс %99,63, COD %95,49 жана TOC %98,14 кетирүү деп билдирилген. Чийки акыркы концентрациялар тиешелүүлүгүнө жараша ADMI 5, COD 97 mg/L жана TOC 90 mg/L.

Электр жыйынтыгы: Максималдуу чыңалуу 550 mV жана ток 715 µA деп билдирилген. Булак 65,54 W/m² максималдуу кубат тыгыздыгын да берет; бирок булакта көрсөтүлгөн V, I, A жана теңдемелер менен SI бирдиктеринде болжол менен 1000 эселик эсеп/бирдик дал келбестиги бар. Ошондуктан кубат тыгыздыгы мааниси ырасталган инженердик маани катары эмес, preprintте билдирилген маани катары бааланышы керек.

Ферменттер: Эң жогорку MnP активдүүлүгү 8,23 IU/mL жана LiP активдүүлүгү 10,93 IU/mL болуп, болжол менен 72 саатта билдирилген.

Аналитикалык текшерүү: UV-Vis; FT-IR; GC-MS; ICP-MS; COD, TOC, BOD жана башка физикалык-химиялык өлчөөлөр; Vigna radiata фитоуулуулук эксперименти.

Статистикалык ыкма: Эксперименттер үч топтомдо жүргүзүлүп, жыйынтыктар орточо±стандарттык четтөө түрүндө берилгени айтылган. Булакта өзүнчө деталдуу инференциалдык статистикалык тест, p-маани же α маанилүүлүк чеги көрсөтүлгөн эмес.

Булак ичиндеги дал келбестиктер: Кубат тыгыздыгы бирдик эсеби; TOC жана айрым башка кетирүү пайыздары; COD үчүн %95,14/%95,49 айырмасы; 7 күн/72 саат/192 саат убакыт баяны; 1A-сүрөт убакыт огу; 110 mV баштапкы маанинин 12 же 24 саат деп ар башка жазылышы; ADMI үчүн mg/L колдонулушу жана pHтын пайыздык кетирүү катары көрсөтүлүшү арасында дал келбестиктер бар. Бул жерлер унчукпай оңдолгон эмес.

Фитоуулуулук чечмелөөсү: Иштетилген TIWWде Vigna radiata өнүп чыгышы %100-гө жетип, өсүү көрсөткүчтөрү иштетилбеген TIWWге салыштырмалуу ачык жакшырган. Бирок иштетилген үлгү айрым көрсөткүчтөрдө кран суусу көзөмөлүнө жеткен эмес жана иштин өз физикалык-химиялык таблицасындагы айрым акыркы концентрациялар салыштыруу маанилеринен жогору калган. Ошондуктан жалпы айыл чарба кайра пайдалануу коопсуздугу бул эксперимент менен гана ырасталган деп эсептелбеши керек.

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

Кызыкчылыктардын кагылышы: Жооптуу автор бардык авторлордун атынан кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдирет.

CRediT/автор салымдары: Каралган версияда өзүнчө CRediT authorship contribution statement бөлүмү жок.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Каралган версияда өзүнчө маалымат жеткиликтүүлүгү тууралуу билдирүү табылган эмес.

Негизги илимий чек: Иш batch режиминде, лабораториялык масштабда, фильтр менен стерилденген реалдуу TIWW үстүндө жана сырттан глюкоза/ачыткы экстракты кошулуп жүргүзүлгөн. Пилоттук масштаб, үзгүлтүксүз агым, реалдуу курулма энергия балансы, экономикалык ишке жарамдуулук жана узак мөөнөттүү талаа текшерүүсү берилген эмес.

Илимий мазмун принциби: Бул Verianla макаласындагы эксперимент шарттары, тазалоо жыйынтыктары, биологиялык механизм чечмелөөлөрү, спектралдык анализдер, GC-MS табылгалары жана фитоуулуулук жыйынтыктары каралган 40 беттик ишке гана негизделет. Тышкы булактар DOI, SSRN каттоосу, жарыя жылы/дата индекстери жана рецензияланган версиянын бар-жогун библиографиялык текшерүү үчүн гана колдонулган.