Спосіб очищення стічних вод від фенолу

Спосіб очищення стічних вод від фенолу, що включає їх обробку окиснювальновідновлювальним ферментом, іммобілізованим на полісахаридному носії, який відрізняється тим, що обробку стічних вод здійснюють тирозиназою грибів Agaricus bisporus з активністю 25-200од./см, іммобілізованою в гель альгінату кальцію в присутності молекулярного кисню з наступним додаванням 0,88-1,40ммоль/дм3 зв'язуючого агента, як зв'язуючий агент використовують алюмоамонійні або алюмокалієві, або залізоамонійні галуни. (19) (21) u200811871 (22) 06.10.2008 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) РОМАНОВСЬКА ІРИНА ІГОРІВНА, UA, ШЕСТЕРЕНКО ЮЛІЯ АРКАДІЇВНА, UA, СЕВАСТЬЯНОВ ОЛЕГ ВСЕВОЛОДОВИЧ, UA (73) ФІЗИКО-ХІМІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. О.В. БОГАТСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, UA 3 залізоамонійних галунів), і також сприяє підвищенню економічності даного способу видалення фенолу [див. Спосіб очищення стічних вод від фенолу, Патент України №33686, опубл. 10.07.2008 р., Бюл.№13]. Поставлена задача вирішена в способі очищення стічних вод від фенолу, що включає їх обробку окиснювально-відновлювальним ферментом, іммобілізованим на полісахаридному носії тим, що обробку стічних вод здійснюють тирозиназою грибів Agaricus bisporus з активністю 25200од/см3, іммобілізованою в гель альгінату кальцію в присутності молекулярного кисню з наступним додаванням 0,88-1,40ммоль/дм3 зв'язуючого агенту, в якості якого використовують алюмоамонійні, або алюмокалієві, або залізоамонійні галуни. Новим в корисній моделі, що заявляється, є те, що обробку стічних вод здійснюють тирозиназою грибів Agaricus bisporus з активністю 25200од/см3, іммобілізованою в гель альгінату кальцію в присутності молекулярного кисню з наступним додаванням 0,88-1,40ммоль/дм3 зв'язуючого агенту, в якості якого використовують алюмоамонійні, або алюмокалієві, або залізоамонійні галуни. Корисна модель, що заявляється, містить такі нові ознаки: - введення у фенолвмісний розчин гранул альгінату кальцію з іммобілізованою тирозиназою з грибів Agaricus bisporus; окиснення фенолу молекулярним киснем, що каталізується тирозиназою; - виділення продуктів біоконверсії фенолу за допомогою алюмоамонійних, або алюмокалієвих, або залізоамонійних галунів. Альгінати - солі альгінових кислот, що є поліуронідами, молекули яких лінійні та побудовані з залишків b -D-маннуронової та a-L-гулуронової кислот, які існують у піранозній формі та зв'язані 1→4 глікозидними зв'язками [див. Усов А.И. Альгиновые кислоты и альгинаты: методы анализа, определения состава и установления строения // Успехи химии. - 1999. - Т.68, №11. - С.1051-1052]. Іммобілізація тирозинази в альгінат кальцію дозволяє отримати активний і стабільний ферментний препарат, що зумовлено взаємодією іонів Са2+ (стабілізатор гранулоутворення) з гідроксильними групами носія і утворенню дволанцюгової спіралі [див. Кочетков Н.К., Бочков А.Ф., Дмитриев В.А., Усов А.И. Химия углеводов. - М.: Химия. 1967. - 672с], що приводить до зміцнення гелю, а відповідно і стабілізації ферменту в реакції окиснення. Заявлений спосіб забезпечує стабілізацію ферментативної активності тирозинази, високу трансформацію фенолу та значне підвищення кратності використання біокаталізатора. Заявлений спосіб здійснюється наступним чином. У розчин, що містить фенол з концентрацією 0,25-2,0ммоль/дм3 при температурі 25°С вводять тирозиназу з активністю 25-200од/см3, попередньо змішану з 8%-вим розчином альгінату натрію і утворенням в результаті гранул, стабілізованих 5%-вим водним розчином хлориду кальцію. Суміш 40058 4 витримують при перемішуванні (250об/хв) при температурі 25°С та рН 5,5-7,2 протягом 60хв. Через 60 хвилин інкубації при 25°С гранули з включеною тирозиназою і продуктами окиснення фенолу, які частково в них концентруються, відокремлюють фільтруванням та використовують багаторазово (до 25 разів), введенням в новий фенолвмісний розчин. Продукти біоконверсії фенолу, що не адсорбувалися в гранулах, видаляють за допомогою 0,88 - 1,40ммоль/дм3 алюмоамонійних, або алюмокалієвих, або залізоамонійних галунів. Ступінь трансформації фенолу становила 52,1-99,1%. Приклади виконання способу: Приклад 1 В ємкість, що містить 100см стічної води з концентрацією 0,25ммоль/дм3 фенолу при температурі 25°С додавали тирозиназу активністю 25од/см3, попередньо змішану з 8%-вим розчином альгінату натрію з утворенням в результаті гранул, стабілізованих 5%-вим водним розчином хлориду кальцію. Суміш перемішували (250об/хв) протягом 60хв при температурі 25°С та рН 6,5. Ступінь трансформації фенолу становила 98,9%. Через 60хв інкубації гранули з включеною тирозиназою і продуктом окиснення фенолу, який частково вних концентрується, відокремлювали фільтруванням та використовували багаторазово (25 разів, див. Фіг.1), введенням в новий фенолвмісний розчин. Багаторазове використання тирозинази, іммобілізованої в гель альгінату кальцію, проводили до 50%-вої трансформації фенолу. Продукти біоконверсії фенолу, що не адсорбувалися в гранулах, видаляли за допомогою 0,88ммоль/дм3 алюмоамонійних галунів. Фіг.1 демонструє, що іммобілізований препарат тирозинази каталізує окиснення водного розчину фенолу (0,5ммоль/дм3) з кількісним ступенем біоконверсії протягом 10 циклів використання біокаталізатора у реакторі періодичної дії та високим ступенем трансформації впродовж наступного 15кратного використання. Приклади 2-9 ілюструють здійснення способу аналогічно прикладу 1, але при використанні біокаталізатора з різною активністю. Отримані результати наведені в таблиці 1. Як видно з наведених даних, використання біокаталізатора з меншою активністю веде до зниження ступеня трансформації фенолу (див. приклади №№2-3, 5-6, 8-9). Приклади 10-18 ілюструють здійснення способу аналогічно прикладу 1, але при використанні різних зв'язуючих агентів та їх концентрацій. Отримані результати наведені в таблиці 2. Як видно з наведених даних, використання залізоамонійних галунів порівняно з алюмокалієвими та алюмоамонійними призводить до збільшення концентрації зв'язуючого агенту (див. приклади №№ 12, 15, 18). Використання менших концентрацій зв'язуючого агенту веде до зниження ступеня видалення фенолу (див. приклади №№13-18). Отримані результати дозволяють прийти до наступного висновку: розроблений спосіб очищення стічних вод від фенолу з використанням іммо 5 40058 білізованої тирозинази, дозволяє здійснювати дефенолізацію розчинів з концентрацією фенолу 0,25-2,0ммоль/дм3 з високим ступенем видалення 6 полютанту, відсутністю токсичного окиснювача та можливістю багаторазового використання біокаталізатора. Таблиця 1 Залежність окиснення фенолу, каталізованого іммобілізованою в гель альгінату кальцію тирозиназою, від активності біокаталізатора №№ прикладу 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Концентрація фенолу, ммоль/дм3 0,25 0,5 2 Активність біокаталізатора ммоль/дм3 25 13 7 50 25 13 200 100 50 Ступінь окиснення фенолу, % 98,9 54,2 26,1 98,8 51,7 27,5 98,5 49,6 25,3 Таблиця 2 Вплив концентрації зв'язуючого агенту на ступінь видалення фенолу Концентрація зв'язуючого агенту, г/дм3 (ммоль/дм3) №№ приклаСтупінь видалення фенолу, Алюмоамонійні галу- Алюмокалієві галу- Залізо-амонійні галуду % ни ни ни 10 0,40(0,88) 97,0 11 0,52(1,08) 97,1 12 0,68(1,4) 97,3 13 0,30(0,66) 76,21 14 0,30(0,62) 60,71 15 0,30(0,62) 44,23 16 1,12(0,28) 28,8 17 0,12(0,24) 26,5 18 0,12(0,24) 22,6 Комп’ютерна верстка О. Рябко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601