Спосіб доочищення стічних вод

Корисна модель відноситься до технології доочищення стічних вод від фенолів, які є токсичними речовинами. Фенольні сполуки використовуються в багатьох галузях виробництва, зокрема у виробництві фарб, меблевій промисловості тощо. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є спосіб очищення води, забрудненої фенолом [див. Пат. США№ 4623465, 18.11.1986 г.]. У відповідності до наведеного, в забруднену воду, яка містить 1ммоль/дм 3 фенолу ввели пероксидазу хрону з активністю 1 пурпурогалинова Од./мг і пероксид водню (1ммоль/дм 3) при постійному перемішуванні. Через 3 години випадав осад, який відокремлювали від рідини. Ступінь вилучення фенолу склав 74,6%. Даний спосіб обрано прототипом. Прототип співпадає з корисною моделлю, що заявляється, в наявності спільних ознак: - обробка води, що містить фенол, пероксидазою, виділеною з хрону, в присутності пероксиду водню, - відокремлення полімерного осаду, що утворився. Але відомий спосіб має суттєвий недолік - фермент пероксидазу виділену з хрону, не можна використовувати в даному способі декілька разів. Крім того, відомий спосіб забезпечує вилучення фенолів не більше 74,6%. Це є недостатнім, враховуючи високу токсичність цього класу хімічних сполук. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб, в якому шляхом використання пероксидази з певною активністю в діалізній мембрані, а також проведення обробки в присутності кальцію хлориду, забезпечити підвищення ступеню доочищення стічних вод від фенолу, а також багаторазовість використання пероксидази хрону, за рахунок включення її в діалізну мембрану. Поставлена задача вирішена в способі доочищення стічних вод від фенолу, що включає обробку їх пероксидазою хрону в присутності пероксиду водню і наступне відокремлення полімерного осаду, відрізняється тим, що обробку здійснюють частково очищеною переоксидазою з активністю 1-2 пурпурогалинових Од./мг в діалізній мембрані в присутності кальцію хлориду, при цьому кальцію хлорид беруть в концентрації 0,51,0ммоль/дм 3, а пероксид водню - в концентрації 1,0-1,5ммоль/дм 3. Новизна корисної моделі, що заявляється, полягає в наявності таких ознак: - обробку здійснюють частково очищеною пероксидазою хрону; - активність пероксидази 1-2 пурпурогалинових Од/мг; - використання пероксидази в діалізній мембрані; - обробку здійснюють в присутності кальцію хлориду; - кальцію хлорид беруть в концентрації 0,5-1,0ммоль/дм 3; - пероксид водню беруть в концентрації 1,0-1,5ммоль/дм 3. В процесі пероксидазного окислення фенолу утворюються його відповідні радикали, які дифундують з активного центра ферменту в оточуючий розчин, в якому вони здатні полімеризуватися з утворенням поліароматичного продукту окислення. Важлива особливість даного полімера полягає в тому, що на відміну від свого мономерного попередника, він є практично нерозчинним у воді. Тому каталізуєма пероксидазою окислювальна трансформація переводить фенол з водорозчинного у водонерозчинну сполуку. Концентрація пероксиду водню (Н2О2) підібрана експериментальне, виходячи з її впливу на ступінь вилучення фенолу із стічної води. Результати наведені в таблиці № 1. Таблиця 1 Вплив концентрації пероксида водню і активності пероксидази на ступінь вилучення фенолу Активність Концентрація пероксидази, Н2О2 (пурпурогалинових (ммоль/дм 3) - л Од./мг) 0,25 1 0,5 1 1,0 1 1,5 1 1,0 2 1,0 0,5 Ступінь вилучення фенолу(%) 37,2 56,4 76,8 76,3 80,6 45,6 Виходячи з даних, наведених у табл. 1, видалення фенолу зростає з підвищенням концентрації пероксиду водню до 1ммоль/дм 3. Ступінь вилучення не збільшується, подальше збільшення концентрації пероксиду водню сприяє інактивації ферменту. Включення ферменту в діалізну мембрану дозволяє збільшити кратність використання її не менше 4-х разів. Результати наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Результати багаторазового окислення фенолу пероксидазою, заключеною у мембрану Кратність використання ферменту 1 2 3 4 5 Ступінь вилучення фенолу від вихідного 76,8 66,9 52,5 43,8 30,8 % від максимального 100 87 68 57 40 З метою збільшення активності і стабільності ферменту у розчин з фенолом (1ммоль/дм 3), пероксидом водню (1ммоль/дм 3) і пероксидазою, заключеную у мембрану, вводили розчин хлориду кальцію (1ммоль/дм 3). Через 30хв. інкубації при 30°С ступінь вилучення фенолу склав 87,2%, при цьому випадав полімерний продукт, який концентрувався у мембрані. Результати наведені в таблиці 3. Таблиця 3 Вплив іонів Са2+ на багаторазове окислення фенола пероксидазою, заключеною у мембрану Кратність використання фенолу 1 2' 3 4 5 6 7 8 9 Ступінь вилучення фенолу від вихідного 87,2 84,4 80,0 73,1 69,6 63,5 52,2 44,4 33,9 % від максимального 100 97 92 84 80 73 62 51 39 Виходячи з даних, наведених у таблиці 3, присутність іонів Са 2+ при пероксидазному окисленні фенолу сприяє збільшенню його видалення в середньому на 10% і дозволяє використовувати пероксидазу не менше 8 разів. Спосіб доочищення стічних вод від фенолу здійснюють таким чином. Відбирають пробу стічної води, яка підлягає доочищенню і визначають вміст в ній кількості фенолу 4-аміноантипіриновим методом. Для цього до 1см 3 зразка фенолу додають 1см 3 водного розчину аміаку (0,2моль/дм 3) 0,3см 3 0,3%-го розчину 4аміноантиігірину та 1см 3 0,3%-го розчину фериціаніду калію. Фотометрують при 510нм. Після цього певну кількість стічної води вміщують в ємкість, додають пероксид водню з розрахунку 0,5-1ммоль/дм 3 фенолу і Naфосфа тним буферним розчином доводять рН до 7,0. До розчину додають частково очищену пероксидазу виділену з хрону (з активністю 1-2 пурпурогалинові Од./мг), яка включена в целюлозну діалізну мембрану і розчин СаСl2 (1ммоль/дм 3). Через 30 хвилин випадає нерозчинний осад - полімерний продукт червоно-коричневого кольору, який відокремлюється відомим способом. Приклад 1. В ємкість, яка містить 100см 3 0,016ммоль/дм 3 Na- фосфатного буферного розчину (рН 7,0) з 1ммоль/дм 3 пероксида водню вносили пероксидазу (активність 1 пурпурогалинова Од/мг), що містилась у діалізній мебрані (діаметр пор. 40мкм). Встановили, що фенол і пероксид водню вільно дифундують крізь діалізну мембрану, тоді як пероксидаза не виходить з неї. Через 30хв. інкубації при 30°С ступінь трансформації фенолу склав 76,8%, при цьому утворювався нерозчинний продукт, який концентрувався в мембрані. Потім діалізну мембрану з пероксидазою видаляли з розчину фенолу і переносили у новий розчин. Багаторазове використання пероксидази, заключеної у мембрану, проводили до 50% від вихідної трансформації фенолу. Осад, який випав, являє собою полімерний продукт червоно-коричневого кольору, який фільтруванням відокремлювали від рідини і перевіряли його фізико-хімічні властивості (розчинність, ІЧ-, мас-спектроскопія). Полімерний продукт є нерозчинним у воді, діетиловому е фирі, етиловому спирті, ацетоні, хлороформі, бензолі, погано розчинний при нагріванні в диметилформаміді і диметилсульфоксиді. Обвуглювався при температурі 240-260°С. На підставі даних ІЧ- та мас-спекгроскопії встановлено, що полімерний продукт являє собою поліоксифенілен з переважною структурою ланки: HO HO O n