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Non-biological colloids as a model for biological colloids in membrane filtration Nichtbiologische Kolloide als Modell für biologische Kolloide bei der Membranfiltration Colloïdes non-biologiques comme modèles de colloïdes biologiques en filtration membranaire Coloides no biológicos como modelos para coloides biológicos en filtración membrana

2001; Elsevier BV; Volume: 38; Issue: 8 Linguagem: Italiano

10.1016/s0015-1882(01)80497-3

1873-7218

S.S. Madaeni,

Electrohydrodynamics and Fluid Dynamics

Non-biological (polymeric/inorganic) colloids are widely used to simulate microorganisms, which are biological or living colloids. This is because of their similarity in size and charge; i.e. microorganisms are within the colloidal size range of 1 nm-1 μm and are generally negatively charged. The results of the presented work indicate that these two categories of colloids may behave in an opposing manner. The addition of E. coli bacteria to a virus suspension provides sites for the adsorption of viruses onto the surface of bacteria, resulting in the higher retention of poliovirus in a microfiltration process. However the addition of large latex particles to gold sol suspension reduces the retention of small gold particles by a microfiltration membrane. This is because of interference by the latex particles, which inhibits the formation of the self-rejecting cake layer by the fine gold particles. The main reason for the different behaviour of biological and non-biological colloids is down to the nature of the two types of colloids. Biological colloids have adsorptive surfaces and produce extracellular polymers, allowing interactions between microorganisms, while non-biological colloids are hard spheres, with relatively smooth and non-adsorptive surfaces. Nichtbiologische (polymere/anorganische) Kolloide werden weithin zur Simulierung von Mikroorganismen verwendet, bei denen es sich um biologische oder lebende Kolloide handelt. Das ist auf ihre Ähnlichkeit in Größe und Ladung zurückzuführen; d. h. die Mikroorganismen liegen innerhalb eines Kolloidgrößenbereichs von 1 nm bis 1 μm und führen gewöhnlich Minusladung. Die Ergebnisse des betreffenden Referats weisen darauf hin, dass diese beiden Kolloidkategorien sich auf entgegengesetzte Weise zueinander verhalten. Wenn E.coli Bakterien einer Virussuspension hinzugefügt werden, entstehen Stellen, welche die Adsorption von Viren an die Oberfläche von Bakterien ermöglichen, was zu höherer Retention von Poliovirus beim Mikrofiltrationsprozess führt. Wenn andererseits große Latexpartikel einer Goldsolsuspension hinzugefügt werden, nimmt die Retention kleiner Goldpartikel durch eine Mikrofiltrationsmembran ab. Das ist auf die Einwirkung von Latexpartikeln zurüchzuführen, wodurch die Bildung der selbsteliminierenden Kuchenschicht durch die feinen Goldpartikel gehemmt wird. Der Hauptgrund für das unterschiedliche Verhalten biologischer im Vergleich zu nichtbiologischen Kolloide/n leitet sich aus der Beschaffenheit der beiden Kolloidarten ab. Biologische Kolloide weisen adsorptive Oberflächen auf und bringen extrazelluläre Polymer hervor, was Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen ermöglicht, wahrend es sich bei nichtbiologischen Kolloiden um harte Sphären mit relativ glatten und nichtadsorptiven Oberflächen handelt. Des colloïdes non-biologiques (polymères, inorganiques) sont largement utilisés pour simuler les microorganismes qui sont des colloïdes biologiques. Ceci en raison de leur similarité en taille et en charge : les microorganismes sont dans la gamme de taille colloïdale de 1 nm à 1 mm et sont généralement chargés négativement. Les résultats du travail présenté indiquent que ces deux catégories de colloïdes peuvent se comporter de manière opposée. L'addition de bactéries E. Coli à une suspension de virus fournit des sites pour l'adsorption de virus sur la surface des bactéries, dont il résulte une plus grande rétention de poliovirus dans un processus de microfiltration. Cependant l'addition de grandes particules de latex à un sol d'or réduit la rétention des petites particules d'or par une membrane de microfiltration. Ceci à cause de l'interférence par les particules de latex qui empêche la formation d'une couche de gâteau auto-répulsante par les fines particules d'or. La raison principale pour le comportement différent des colloïdes biologiques et non-biologiques réside dans la nature des deux types de colloïdes. Les colloïdes biologiques ont des surfaces adsorbantes et produisent des polymères extracellulaires, ce qui permet des interactions entre microorganismes tandis que les colloïdes non-biologiques sont des sphères dures avec des surfaces relativement lisses et non absorbantes. Se emplean extensamente coloides no biológicos (poliméricos/inorgánicos) para simular microorganismos biológicos o coloides vivos, porque tienen tamaños y cargas semejantes. Microorganísmos tienen una gama coloidal de 1nm — 1 μm y una carga generalmente negativa. Los resultafos de este estudio indican que estas categorias de coloides se comporten de manera opuesta. La adicíon de bacterias E. coli a una suspensíon vírica suministra sitios para la adsorción de viruses a la superficie de bacterias con el resultado de una retención mas alta de polivirus en un proceso de microfiltración. Además, la adición de partículas largas de látex a una suspensión de oro reduce la retención de pequeñas partículas de oro en una membrana de microfiltración, por causa de la intervención de las partículas látex que impiden la formación de una capa rechazante de torta por las partículas finas de oro. La mayor razón para el comportamiento diferente de coloides biológicos y no biológicos toca a las naturalezas diferentes de los dos tipos. Coloides biológicos tienen superficies adsorbentes y producen polímeros extracelulares, permitiendo interacciones entre microorganísmos; los coloides no biológicos son esferos duros con superficies lisas y no adsorbentes.