Детальная информация

Объектом исследования является биосорбционная технология очистки водных поверхностей от нефтяных загрязнений в условиях Арктики на основе иммобилизованных нефтеокисляющих микроорганизмов. Цель работы – разработка и экспериментальная оценка биосорбента на основе хитозановых гидрогелевых гранул с иммобилизованными нефтеокисляющими микроорганизмами Shewanella arctica и Bacillus subtilis. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Установить специфику нефтяных загрязнений в Арктике и выявить ограничения существующих методов ликвидации разливов, обосновав целесообразность биосорбционного подхода; 2. На основе анализа научно-технической и патентной информации обосновать выбор нефтеокисляющих штаммов Shewanella arctica и Bacillus subtilis, сорбционного носителя и метода иммобилизации клеток; 3. Экспериментально исследовать и сравнить нефтедеструктирующую активность штаммов S. arctica и B. subtilis в суспензионной культуре методами спектрофотометрии и ИК-Фурье спектроскопии; 4. Разработать биосорбент с иммобилизованными клетками, оценить его нефтесорбционную активность, определить наиболее перспективный штамм-основу и обосновать направления совершенствования технологии; 5. Выполнить технико-экономическое обоснование организации производства биосорбента и оценить риски реализации проекта. 4. В работе применены спектрофотометрический анализ, ИК-Фурье спектроскопия и метод ионотропного гелеобразования для иммобилизации бактерий в хитозановую матрицу. В результате разработан биосорбент на основе хитозановых гидрогелевых гранул с иммобилизованными нефтеокисляющими микроорганизмами Shewanella arctica и Bacillus subtilis. Установлено, что Shewanella arctica снижает оптическую плотность среды с 0,922 до 0,396, что свидетельствует о деструкции нефтяных компонентов; Bacillus subtilis увеличивает ее с 1,560 до 1,730, используя углеводороды нефти как источник углерода. ИК-Фурье спектроскопия подтвердила наличие продуктов биодеградации. Гранулы с Bacillus subtilis показали наиболее выраженное взаимодействие с нефтяной фазой и определены как наиболее перспективная основа биосорбента. Технико-экономическое обоснование подтвердило целесообразность производства. При выполнении ВКР использовались законодательные и нормативно-методические материалы по теме, монографии, учебники, статьи в периодических изданиях, материалы INTERNET–публикаций, а также современные базы данных и информационные технологии для анализа и обработки результатов Microsoft Excel и Microsoft Word.

The purpose of the work is the development and experimental evaluation of a biosorbent based on chitosan hydrogel beads with immobilized oil-oxidizing microorganisms Shewanella arctica and Bacillus subtilis. 1. Tasks addressed during the research: To establish the specifics of oil pollution in the Arctic and to reveal the limitations of existing spill-remediation methods, justifying the relevance of the biosorption approach; 2. On the basis of scientific, technical and patent information, to justify the choice of the oil-oxidizing strains Shewanella arctica and Bacillus subtilis, the sorption carrier and the cell immobilization method; 3. To experimentally study and compare the oil-degrading activity of S. arctica and B. subtilis strains in suspension culture using spectrophotometry and FTIR spectroscopy; 4. To develop a biosorbent with immobilized cells, to evaluate its oil-sorption activity, to identify the most promising base strain and to justify directions for improving the technology; 5. To carry out a technical and economic feasibility study of the biosorbent production and to assess the project implementation risks. 6. The work employed spectrophotometric analysis, FTIR spectroscopy and the method of ionotropic gelation for the immobilization of bacteria into a chitosan matrix. As a result, a biosorbent based on chitosan hydrogel beads with immobilized oil-oxidizing microorganisms Shewanella arctica and Bacillus subtilis was developed. It was established that Shewanella arctica reduces the optical density of the medium from 0.922 to 0.396, which indicates decomposition of oil components; Bacillus subtilis increases it from 1.560 to 1.730, actively using petroleum hydrocarbons as a carbon source. FTIR spectroscopy confirmed the presence of biodegradation products. The beads with Bacillus subtilis showed the most pronounced interaction with the oil phase and were identified as the most promising base of the biosorbent. The technical and economic feasibility study confirmed the viability of the production. In the course of the graduate qualification work, legislative and regulatory- methodological materials on the subject, monographs, textbooks, journal articles and Internet publications were used, as well as modern databases and information technologies for data analysis and processing – Microsoft Excel and Microsoft Word.