ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Безреагентные методы из "Микробиология очистки воды" Безреагентные методы ценны тем, что они не требуют применения дополнительных реактивов, материалов и т. д. это способствует чистоте как жидкости, так и отделенных микробных клеток. [c.195] Издавна применяющиеся и наиболее распространенные до настоящего времени способы основаны на гравитационном разделении. [c.195] Скорость оседания частиц тем больше, чем выше скорость вращения ротора и больше его диаметр. Если плотность микробной клетки приближается к плотности среды (воды, в которой находится эта клетка, или питательной среды), то б — бо— -0 и V— -О, т. е. микробная клетка не оседает. Как показали исследования Д. Г. Звягинцева [106, 217], средняя плотность бактериальных клеток составляет 1,080 г/см , и таким образом б — бо представляет собой довольно незначительную величину. [c.195] Для ускорения процесса осаждения можно использовать и некоторое уменьшение вязкости (г)), например, нагревая культуральную жидкость. Размер клетки имеет большое значение, так как скорость оседания пропорциональна квадрату радиуса микроорганизма. Если дрожжевая клетка оседает в центрифуге в течение 10 мин, то бактериальная, размер которой в 5 раз меньше, будет оседать в тех же условиях в течение 250 мин, т. е. более 4 ч. Однако многие бактерии имеют неоспоримые преимущества перед более крупными микроорганизмами в очистке промышленных сточных вод. [c.196] Малая скорость осаждения бактериальных клеток в гравитационном поле и сравнительно большие затраты энергии при использовании центрифуг служат основным препятствием к использованию этого метода в очистке воды от микроорганизмов. [c.196] Количественно охарактеризовать фильтрование трудно, поскольку на этот процесс оказывает сильное влияние состав среды, pH, концентрация солей, температура, размер и природа клеток микроорганизмов, давление фильтрования и т.д. [513]. По этим же причинам перенесение результатов фильтрования одних биологических объектов на другие тоже не представляется возможным, и для каждого отдельного случая приходится экспериментально подбирать режим работы. [c.196] Подробное описание типов фильтров (путчи, вакуумные, барабанные, тарельчатые, дисковые, роторные, рамные, патронные и т. д.) и материалов фильтровальных перегородок (хлопок, асбест, полиэфиры, стекло, найлон, нитрон, полиэтилен, поливинилхлорид, тефлон, целлюлоза и ее производные и пр.) можно найти в работах В. А. Жужикова [95], Уэбба [261] и других [354, 513]. [c.196] В практику бактериологического анализа воды мембранные фильтры были внедрены впервые в СССР и Германии перед второй мировой войной. И. Г. Холодный еще в 1929 г. использовал их для фильтрования образцов воды. К. К- Барсов [10] прямо на фильтрах выращивал и наблюдал бактерии. Известный метод прямого счета микроорганизмов по Разумову был предложен в том же (1933) году, что и окраска бактерий на мембранных фильтрах 5%-ным раствором фенолэритрозина [209]. [c.197] В то же время недостаточно широко применяется известный еще со времен Л. Пастера другой способ отделения микроорганизмов от жидкости путем фильтрования. По предложению Л. Пастера его соотечественник Шамберлен создал пористые фильтрующие устройства, получившие всеобщее признание — так называемые свечи Шамберлена. Общеизвестно, что такой фильтр работает не на ситовом эффекте , а на основе электростатического взаимодействия между отрицательно заряженной клеткой микроорганизма и положительно заряженным телом фильтра, и удивительно, что за 100 лет бурного развития науки и техники не было предпринято попыток увеличить электроотрицательность клеток микроорганизмов и электроположительность фильтрующего слоя с тем, чтобы повысить электростатическое взаимодействие между ними, а вместе с ним и эффективность фильтрования жидкостей. Тем более, что электростатическое осаждение и электрофильтры давно применяются для очистки газов, в том числе и биологической очистки воздуха. [c.198] Однако с некоторыми объяснениями авторов, особенно в тех случаях, когда они распространяются на биологические частицы, не всегда можно согласиться. В частности, не учтена мозаичная — гидрофильно-гидрофобная — структура поверхности бактериальной клетки, пе обосновано предположение о том, что все молекулы монослоя воды обращены одним знаком диполя к поверхности бактерий (сейчас доказана электрическая неоднородность такой поверхности, показано, что на ней имеются как отрицательно заряженные группы — карбоксильные, фосфатные,— так и группы с положительным зарядом, например ам.монийные). Однако это обстоятельство, очевидно, не может существенно влиять на указанный процесс и будет только способствовать неустойчивости равномерного и перпендикулярного расположения диполей воды вокруг клетки, т. е. в конечном счете, неустойчивости такого состояния клетки, когда она не и.мела бы дипольного момента. Данные относительно увеличения дипольного момента клетки в постоянном электрическом поле, т. е. наведенного электрического дипольного момента, в литературе отсутствуют, однако некоторые исследователи считают, что дипольный люмент коллоидных частиц, в том числе и микроорганизмов, может возрастать в электрическом поле на несколько порядков. Такая дополнительная поляризация, возможно, происходит как за счет изменений электрического состояния внутри клетки, так и вследствие деформации наружного двойного электрического слоя — на этот раз ионного [321]. [c.199] Вокруг отрицательно заряженной клетки микроорганизма имеется слой противоионов — катионов, компенсирующих этот заряд (рис. 41). Такая система зарядов и представляет собой двойной электрический слой (ДЭС). Часть из противоионов ДЭС находится на значительном расстоянии от поверхности клетки — это так называемый диффузный слой, другая часть непосредственно примыкает к этой новерхности и связана с нею настолько прочно, что не покидает ее при перемещении клетки в среде — это плотный или гельмгольцевский ёлой. В зависимости от условий внешней среды (pH, количество и природа солей и др.) ДЭС может быть размытым или уплотненным , т. е. противоионы плотного слоя могут покидать его и переходить в диффузный, или наоборот. Сумма зарядов плотного и диффузного слоев внешней обкладки двойного электрического слоя равна заряду внутренней обкладки ДЭС, т. е. истинному заряду клетки. [c.200] При движении частицы относительно жидкости, в которой она находится, непрочно связанные противоионы диффузного слоя отстают, а вместе с частицей передвигаются только противоионы близко прилегающего адсорбционного (плотного) слоя. Разность между абсолютными значениями истинного заряда клетки и количеством противоионов адсорбционного слоя представляет собой видимый заряд движущейся частицы — ее электрокинетический или дзета-потенциал. [c.200] Обладающая Диполем отрицательно заряженная клетка микроорганизма, попав в однородное поле, испытывает действие двух противоположно направленных, но неравных по абсолютному значению электрических сил. Под влиянием результирующей этих сил Ре клетка движется в сторону анода (рис. 42, а). Изменение направления знака электрического поля приведет к изменению направления движения клетки микроорганизма, и, если в случае, представленном на рис. 42, I, а, она двигалась справа налево, то в случае, изображенном на рис. 42, И, а — слева направо, и наоборот. Если такую переполюсовку на электродах осуществлять очень быстро (порядка тысяч раз в секунду). [c.201] Основные экспериментальные исследования диэлектрофоре-тического эффекта выполнены Полем [446] с помощью цилиндрической ячейки внешний электрод представлял собой цилиндр дпаметром 10 см с оловянным покрытием, а внутренний — тщательно центрированная проволока из вольфрама диаметром 2,24-см. Поль наблюдал, что в такой ячейке частицы с большей поляризуемостью, чем жидкая фаза, двигались к центральному электроду, менее полярные — к стенке цилиндра. Так отделялись суспензии, например, полихлорвинила от раствора тетрахлорметана в бензоле. [c.203] конечно, залогом успешного перемещения клеток в результате диэлектрофореза является, как об этом свидетельствует само название явления, заметная разница в диэлектрической проницаемости микроорганизмов и среды. [c.204] Диэлектрофоретическое (диполофоретическое) движение сферических — полистирол — и палочковидных — палыгорскит — коллоидных частиц в воде изучали под микроскопом болгарские исследователи во главе со Ст. Стойловым [199]. С этой целью они изготовили ячейки сферической и цилиндрической формы, аналогичные описанным выше, но более точно воспроизводящие неоднородное иоле, создаваемое системами точечный заряд — сфера и цилиндр — струна . [c.204] Строгой количественной теории, описывающей поведение дисперсных частиц в неоднородном электрическом иоле, еще не создано. Расчеты силы, действующей на незаряженную частицу в проводящей среде в таком поле, и скорости движения заряженной частицы в нем выполнены В. Н. Шиловым и В. Р. Эстрела-Льописом [269] с учетом всех мировых достижений в этой области, но пока выводы этих работ не полностью согласуются с результатами прямого эксперимента [199]. Рассмотрим некоторые общие закономерности. [c.204] Из сопоставления этого уравнения с уравнением для скорости осаждения частиц в гравитационном поле видно, что скорость движения частиц в электрическом поле, в отличие от гравитационного, не зависит от плотности частицы и среды и от размера частицы, а прямо пропорциональна дзета-потенциалу и напряженности электрического поля. [c.205] Вернуться к основной статье