Спосіб деструкції фероціанідів

1. Спосіб деструкції фероціанідів шляхом перемішування речовин, які піддягають деструкції, з інокулятом клітин мікробного деструктора ціанідів і поживним середовищем для його вирощування, який відрізняється тим, що водн у суспензію фероціанідів попередньо обробляють лугом при кип'ятінні до осадження гідроксиду заліза і процес 33706 Відомі хімічні способи деструкції ціанідних металокомплексів мають суттєві недоліки, пов'язані з утворенням у процесі очистки від ціанідів інших токсичних речовин. Мікробна деструкція ціанідів вигідно відрізняється від реагентних методів своєю екологічною безпечністю. Відомий спосіб деструкції ціанідів, тіоцианатів, комплексів металів з ціанідами за допомогою різних штамів мікроорганізмів, що відносяться до родів Pseudomonas і Bacillus (Abstr. Annu. Meet. Soc. Microbiol., 1987, 87th Annu. Meet., Atlanta Ga, 1-6 March, 1087. Washington, D.C., 1987, 289). Штами мікроорганізмів були виділені із стічних вод золотовилучаючих фабрик і виявились стійкими до високих концентрацій фероціаніда у середовищі (до 20 г/л). Змішані культури вказаних штамів вирощували у ферментері на середовищі, яке містило як єдине джерело вуглецю і енергії 10 г/л фероціаніда. Культивування здійснювали при температурі 30°С при перемішуванні і аерації протягом 10 діб. За цей період 50-60% фероціаніда розкладалося. Однак вказаний спосіб тривалий, забезпечує деструкцію тільки 50-60% фероціанідів, а також не може бути використаний для деструкції фероціанідних комплексів, які важко розкладаються, наприклад, таких як "берлінська блакить". Відоме також використання для деструкції ціанідів і їх металокомплексів культури мікроорганізмів Pseudomonas fluorescens B-5040 (див.: Коллоидный журнал – 1995. - Т.57. - № 3. - С. 108-112). Як відмічалося у даному джерелі інформації, для вирощування вказаної культури використовували поживне середовище, що містить у г/л: K 2HPO4 -1, КH2РO4 - 2, MgSO 4 - 0,3, NaCl - 0,1, Na2СО3 - 0,5, NaCN - 0,05, пептон - 0,5, глюкозу - 2. Використовували суспензію 18-годинної культури, що була вирощена на середовищі вказаного вище складу при перемішуванні. Бактерії відділяли від поживного середовища на центрифузі, а потім їх вносили як інокулят у модельну стічну воду, яка містила ціанідні комплекси металів і компоненти поживного середовища. Деструкцію вели при перемішуванні у колбах на качалках. Було показано, що культура мікроорганізмів здатна до деструкції ціанідів, а також до деструкції металокомплексів ціанідів. Відмічалося, що вказаний штам мікроорганізмів може здійснювати деструкцію таких металокомплексів, як Na2Zn(CN)4, Na3Cu(CN)4, NaAg(CN)2, і навіть у незначній мірі - деструкцію фероціанідів. Однак використання вказаного штама не може забезпечити деструкцію такого ціанідного комплекса, як "берлінська блакить", який важко розкладається. Метою винаходу є створення такого способу деструкції фероціанідів, операції і параметри якого дозволили б розширити можливості мікробіологічних процесів щодо деструкції металокомплексів ціаніда і забезпечили б проведення деструкції фероціанідів, в тому числі "берлінської блакиті", з достатньою ефективністю. Поставлена задача розв'язана у винаході, який заявляється, направленому на удосконалення відомого способу мікробіологічної деструкції фероціанідів, що включає перемішування речовин, що підлягають деструкції, з інокулятом клітин мікробного деструктора ціанідів і поживним середовищем для його вирощування. Згідно з винаходом, водну суспензію фероціанідів попередньо перед внесенням мікроорганізмів обробляють лугом при кип'ятінні до осадження гідроксиду заліза і процес мікробного руйнування одержаних при цьому сполук ведуть протягом 40-120 годин, прикладаючи електричне поле з напруженістю 0,5-2,0 В/см. Як мікробний деструктор може бути використаний штам мікроорганізмів Pseudomonas fluorescens B-5040. Процес мікробіологічного руйнування у випадку використання вказаного штама відбувається ефективно при внесенні клітин у кількості 0,1-1,0 г на 1 л суміші, що обробляється. Електричне поле бажано прикладати дискретно по 5-10 секунд з перервами по 40-120 секунд протягом або всього періоду обробки, або протягом якоїсь його частини. Запропонована модифікація способу дозволяє забезпечити найкращі умови для життєдіяльності культури мікроорганізмів, забезпечуючи тим самим найбільш ефективну деструкцію речовин, що утворилися на першій стадії хімічного розкладу фероціанідів лугом. Запропонований спосіб забезпечує ефективну деструкцію фероціанідів, що важко руйнуються, включаючи і так звану "розчинну берлінську блакить". Вирішення поставленої задачі забезпечується завдяки ступінчастій схемі деструкції фероціанідів, у якій спочатку важкорозчинні фероціаніди шляхом залужування і кип'ятіння переводять з нерозчинного стану у розчинний стан при вказаних у формулі винаходу умовах за наступною схемою: NHsFe[Fe(CN)6]+3ОН-->[Fe(CN)6,]4-+Fе(ОН)3¯+ NH4+. Потім речовини, що утворилися, піддають обробці мікроорганізмами у електричному полі. Спільна дія електричного поля і культури мікроорганізмів значно перевищує результати дії кожного із окремих факторів, можливо, завдяки зміщенню окисно-відновного потенціалу системи і електростимуляції бактерій, результатом чого є ефективне руйнування кінетично інертних фероціанідів. Вказаний штам Pseudomonas fluorescens B5040 було депоновано у Всесоюзній колекції промислових мікроорганізмів інституту "ВНДІГенетика" 15.09.89 p. Штам було виділено з ілу хвостосхови ща Марджанбулакської золотовилучаючої фабрики в Узбекистані і вирощено на агаризованій стічній воді тієї ж фабрики, яка містила 100 мг/л ціанідів. Культурально-морфологічні ознаки штаму Клітини являють собою грамнегативні палички розміром від 2 до 2,5´0,4 до 0,5 мкм. Капсульність у клітин відсутня. Клітини спори не утворюють. М'ясопептонний агар (30°С, 24 години). Утворює дрібні непрозорі колонії округлої форми, трохи опуклі, краї слабо волокнисті. Колір темнозелений, виділяє пігмент, що дифундує у середовище. Стр уктура однорідна, дрібнозерниста. Консистенція в'язка. М'ясопептонний бульон (30°С, 24 години). При перемішуванні на качалці дає рівномірне помутніння. При зберіганні плівка не утворюється. Агаризоване мінеральне середовище наступного складу, г/л: К2НРО 4 -1, КН 2РО4 - 2, MgSO4 -0,3, NaCl - 0,1, Na2СО3 - 0,5, NaCN - 0,1, пептон - 0,5, глюкоза - 2, агар - 20,0, вода - до 1 л, рН от 6,5 до 8,5 (30°С, 24 години). Утворює дрібні напівпрозорі колонії округлої форми, профіль плаский, поверхня блискуча, краї волокнисті, колір білуватий. По 2 33706 заклітинний пігмент не утворює. Консистенція в'язка. Колонії на твердих і агаризованих середовища х при температурі від 2°С до 4°С не ослизнюються протягом місяця. Фізіолого-біохімічні ознаки штаму Аероб. Температурний діапазон росту від 20°С до 32°С. Мінімальна швидкість росту при 30°С. Не росте при 42°C і погано росте при 4°С. Оптимум рН від 3,5 до 10,0. Желатину розріджує. Крохмаль не гідролізує. Нітрати відновлює до нітритів. Культура каталазо- і оксидазопозитивна. Чутливість до джерел вуглецю. Добре споживає глюкозу, лактозу, мальтозу, сахарозу, маніт, трегалозу, галактозу, саліцин. Не споживає дульцит. Утилізує пірува т і лактозу. Росте у присутності 5% і 7% NaCl. Добре зберігається у ліофільно висушеному стані. Генетичні особливості - прототроф. Штам ідентифіковано за визначником Бергі (1974) як штам виду Pseudomonas flourescens. Процес деструкції фероціанідів, згідно з винаходом, здійснюють у дві стадії таким чином. На першій стадії водну суспензію фероціанідів, наприклад, "берлінську блакить", що містить 6065% NH4Fe[Fe(CN)6] та 35-40% NH4Cl (так звану "сіль Гізе") або "розчинну берлінську блакить" іншого складу, наприклад, КFе[Ре(СN)6] змішують у стехіометричному співвідношенні з лугом і кип'я тять, в результаті чого розчин поступово набуває жовтого кольору, випадає буро-коричневий осад гідроксида заліза, який поступово осідає. На другій стадії розчин, що утворився після першої стадії деструкції, змішують з інокулятом культури мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040 і туди ж добавляють поживне середовище для вирощування культури мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, склад якого вказано вище при описуванні штама, і вказану суміш піддають обробці електричним полем. Кількість інокулята клітин Pseudomonas flourescens B-5040 складає від 0,1 до 1,0 г на 1 л суміші, що підлягає обробці. Одержану суміш обробляють у ємкості, обладнаній електродами, які підключено до джерела струму, і при постійному перемішуванні піддають дії електричного поля напруженістю від 0,5 до 2,0 В/см протягом від 40 до 120 годин. Дія електричного поля на одержану суміш може бути здійснена таким чином: протягом від 5 до 30 секунд вказану суміш перемішують під дією електричного поля, а потім електроди відключають від джерела струму і протягом від 40 до 120 с перемішують без дії електричного поля. Такій дискретній дії поля суміш піддають протягом всього періоду мікробної деструкції, або протягом його частини. Ступінь деструкції фероціанідів визначали за співвідношенням (в %) кількості зруйнованого ціаніда до вихідної його кількості. Ціанід відділяли від суміші шля хом дистиляції, а його вміст у відповідних розчинах визначали піридин-барбітуровим методом (див.: Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод. - М.: Химия, 1974). У подальшому суть винаходу стане більш зрозумілою з прикладів конкретного здійснення вина ходу, які наведено нижче. Дані про ступінь деструкції вихідних фероціанідів по прикладах 1-6 наведено у таблиці. Приклад 1 Здійснювали деструкцію "розчинної берлінської блакиті", що містить 60-65% NH4Fe[Fe(CN)6] та 35-40% NH4C1 ("сіль Гізе"). На першій стадії вказану сіль у кількості 73,3 мг розчиняли у 50 мл дистильованої води і змішували з 39 мл 0,01 М розчину КОН. Одержаний розчин кип'я тили протягом 10 хвилин при перемішуванні до закінчення осадження осаду гідроксида заліза. На другій стадії одержану після першої стадії деструкції суспензію переносили у колбу місткістю 1,5 л, вносили інокулят клітин мікроорганізмів Pseudomonas flourescens В-5040 у кількості 0,4 г/л, а потім додавали поживне середовище для вирощування мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, доводячи об'єм розчину, який міститься у колбі, до 1 л. Вказану суміш переносили у ємкість, обладнану електродами, підключеними до джерела струму, і здійснювали перемішування одержаної суміші під дією електричного поля напруженістю 0,5 В/см протягом 10 с і без дії електричного поля протягом 60 с. Таке перемішування при дискретному накладанні електричного поля здійснювали 120 годин. Визначали ступінь деструкції "берлінської блакиті". Приклад 2 Здійснювали деструкцію "розчинної берлінської блакиті", що має склад KFe[Fe(CN)6]. На першій стадії вказану сіль у кількості 110 мг розчиняли у 50 мл дистильованої води і змішували з 100 мл 0,01 М розчину КОН. Одержаний розчин кип'ятили протягом 15 хвилин при перемішуванні до осадження гідроксида заліза. На другій стадії одержану після першої стадії деструкції суспензію переносили у колбу місткістю 1,5 л, вносили інокулят клітин мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040 у кількості 0,8 г/л, а потім додавали поживне середовище для вирощування мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, доводячи об'єм розчину, який міститься у колбі, до 1 л. Вказану суміш переносили у ємкість, обладнану електродами, підключеними до джерела струму, і здійснювали перемішування одержаної суміші під дією електричного поля напруженістю 1,5 В/см протягом 5 с і без дії електричного поля протягом 40 с. Таке перемішування при дискретному накладанні електричного поля здійснювали протягом 40 годин. Визначали ступінь деструкції вихідних фероціанідів, як було описано раніше. Приклад 3 Здійснювали деструкцію "розчинної берлінської блакиті", що містить 60-65% NH4Fe[Fe(CN)6] та 35-40% NH4Cl ("сіль Гізе"). На першій стадії вказану сіль у кількості 150,0 мг розчиняли у 50 мл дистильованої води і змішували з 78 мл 0,01 М розчину КОН. Одержаний розчин кип'ятили протягом 10 хвилин при перемішуванні до повного осадження осаду гідроксида заліза. 3 33706 На другій стадії одержану після першої стадії деструкції суспензію переносили у колбу місткістю 1,5 л, вносили інокулят клітин мікроорганізмів Pseudomonas flourescens В-5040 у кількості 0,2 г/л, а потім додавали поживне середовище для вирощування мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, доводячи об'єм розчину, який міститься у колбі, до 1 л. Вказану суміш переносили у ємкість, обладнану електродами, підключеними до джерела струму, і здійснювали перемішування одержаної суміші під дією електричного поля напруженістю 2,0 В/см протягом 10 с і без дії електричного поля протягом 120 с. Таке перемішування при дискретному накладанні електричного поля здійснювали протягом 50 с. Визначали ступінь деструкції вказаної "розчинної берлінської блакиті". Приклад 4 Здійснювали деструкцію "розчинної берлінської блакиті", що містить 65% NH4Fe[Fe(CN)6], та 35-40% NH4Cl ("сіль Гізе"). На першій стадії вказану сіль у кількості 73,3 мг розчиняли у 50 мл дистильованої води і змішували з 39 мл 0,01 М розчину КОН. Одержаний розчин кип'ятили протягом 10 хвилин при перемішуванні до повного осадження осаду гідроксида заліза. На другій стадії одержану після першої стадії деструкції суспензію переносили у колбу місткістю 1,5 л, вносили інокулят клітин мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040 у кількості 0,4 г/л, а потім додавали поживне середовище для вирощування мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, доводячи об'єм розчину, який міститься у колбі, до 1 л. Вказану суміш переносили у ємкість, обладнану електродами, підключеними до джерела струму і здійснювали перемішування одержаної суміші під дією електричного поля напруженістю 0,5 В/см. Таке перемішування під дією поля здійснювали протягом 100 годин. Визначали ступінь деструкції вказаної "розчинної берлінської блакиті". Приклад 5 (порівняльний) Здійснювали мікробну деструкцію "розчинної берлінської блакиті", що містить 65% NH4Fe[Fe(CN)6J та 35-40% NH4C1 ("сіль Гізе"), без попередньої обробки лугом таким чином: вказану сіль у кількості 73,3 мг/л розчиняли у 50 мл дистильованої води і переносили у ємкість 1,5 л, вносили інокулят клітин мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040 у кількості 1,0 г/л, а потім додавали поживне середовище для вирощування мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, доводячи об'єм розчину, який міститься у колбі, до 1 л. Цей розчин переносили у ємкість, обладнану електродами, підключеними до джерела струму і здійснювали перемішування одержаної суміші під дією електричного поля напруженістю 0,5 В/см. Таке перемішування під дією електричного поля здійснювали протягом 60 годин. Визначали ступінь деструкції вказаної "розчинної берлінської блакиті". Приклад 6 (порівняльний) Здійснювали деструкцію "розчинної берлінської блакиті", що містить 65% NH4Fe[Fe(CN)6] та 3540% NH4Cl ("сіль Гізе") у дві стадії, але без накладання електричного поля. На першій стадії вказану сіль у кількості 73,3 мг розчиняли у 50 мл дистильованої води і змішували з 39 мл 0,01 М розчину КОН. Одержаний розчин кип'я тили протягом 10 хвилин при перемішуванні до випадання осаду гідроксида заліза. На другій стадії одержану після першої стадії деструкції суспензію переносили у колбу місткістю 1,5 л, вносили інокулят клітин мікроорганізмів Pseudomonas flourescens В-5040 у кількості 0,6 г/л, а потім додавали поживне середовище для вирощування мікроорганізмів Pseudomonas flourescens B-5040, доводячи об'єм розчину, що міститься у колбі, до 1 л. Здійснювали перемішування вказаної суміші протягом 120 годин. Після такої обробки визначали ступінь деструкції "розчинної берлінської блакиті". Як видно з наведених у таблиці даних, спосіб деструкції фероціанідів, який заявляється, дозволяє забезпечити ефективну дестр укцію фероціанідів, які важко розкладаються, наприклад, "розчинної берлінської блакиті". Здійснення процесу без використання яких-небудь суттєви х ознак винаходу, який заявляється, не дозволяє забезпечити ефективну деструкцію "розчинної берлінської блакиті" (приклади 5-6). Таблиця Показник Приклади здійснення винаходу, № 1 2 3 4 Ступінь деструкції, 98,7 % 96,6 92,8 ______________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4 81,0 Порівняльні приклади, № 5 6 0,5 5,0