Разработка и исследование свойств новых каталитических систем окисления фенолов на основе иммобилизованных оксидоредуктаз

• Автор: Тихонов, Борис Борисович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Фенолы

1.1.1 Фенолы опасные загрязнители сточных вод

1.1.2 Методы деконтаминации фенольных загрязнений

1.2 Практическое использование ферментов

1.2.1 Проблемы при использовании ферментов

1.2.2 Методы иммобилизации ферментов

1.2.3 Практическое использование иммобилизованных ферментов

1.3 Оксидоредуктазы

1.3.1 Актуальность исследования оксидоредуктаз
1.3.2 Пероксидаза
1.3.2.1 Общая характеристика
1.3.2.2 Механизм каталитического действия
1.3.2.3 Исследования пероксидазы
1.3.3 Тирозиназа
1.3.3.1 Общая характеристика
1.3.3.2 Механизм каталитического действия
1.3.2.3 Исследования тирозиназы
1.4. Использование хитозана в ферментативном катализе
1.4.1. Общая характеристика хитозана
1.4.2. Применение хитозана
2. Методы и методики экспериментов и анализов
2.1. Выбор объекта исследований
2.2. Методика приготовления каталитических систем
2.2.1. Характеристика носителя
2.2.2. Извлечение оксидоредуктаз из растительного сырья
2.2.2.1. Получение пероксидазы из корня хрена
22. Получение тирозиназы из шампиньона обыкновенного
2.2.3. Синтез иммобилизованных катализаторов
2.3. Оборудование и методики проведения экспериментов
2.3.1. Аппаратура
2.3.2. Методика проведения кинетических экспериментов
2.3.3. Методика обработки результатов экспериментов
2.3.4. Определение кинетических параметров окисления фенолов пероксидазой в присутствии аскорбиновой кислоты
2.4. Физикохимические методы исследования образцов катализаторов
2.4.1. Инфракрасная Фурьеспектроскопия катализаторов
2.4.2. Исследование поверхностных характеристик катализаторов низкотемпературной адсорбцией азота
2.4.3. Рентгенофотоэлектронная спектроскопия
2.5. Использованные реактивы
3. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1. Оптимизация состава каталитических систем
3.2. Результаты физикохимических исследований
3.2.1. Инфракрасная Фурьеспектроскопия
3.2.2. Рентгенофотоэлектронная спектроскопия образцов
3.2.3. Исследование поверхностных характеристик образцов
3.2.4. Выводы по физикохимическим исследованиям каталмзато ров
3.3. Исследование кинетики процесса каталитического окисления фе нолов
3.3.1. Определение оптимальных условий проведения эксперимен тов
3.3.2. Определение кинетических характеристик синтезированных 1 катализаторов
3.3.2.1. Метод ИдиХофсти
З.З.2.2. Хронометрический метод
3.3.3 Кинетические параметры синтезированных катализаторов
3.3.4 Влияние повторного использования катализаторов на их ак 8 тивность
3.3.5 Определение устойчивости катализатора к действию ингиби 9 тора
Заключение
Список использованных источников


Основное количество фенолов, содержащихся в сточных водах, составляет фенол до общего количества, крезолы от до , содержание же многоатомных фенолов может достигать . Практически все эти компоненты являются высокотоксичными, некоторые являются канцерогенами. При хлорировании фенолсодержащих вод образуются хлорфенолы, которые при окислении превращаются в диоксины наиболее опасные канцерогены 3, 4. Многоатомные фенолы с разветвленными боковыми цепями и нафтолы не ухудшают органолептических свойств воды. Однако, если в воде одновременно присутствуют сложные фенолы, ацетон и толуол, то при рН7 они также придают воде хлорфенольный запах. Помимо непосредственного действия фенолы, сбрасываемые со сточными водами в водоемы, интенсивно поглощают при своем окислении растворенный в воде кислород, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности живых организмов и растений водоемов. Фенолы соединения нестойкие и подвергаются биохимическому и химическому окислению. Спуск в водоемы и водотоки фенольных вод резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые организмы не только своей токсичностью, но и значительным изменением режима биогенных элементов и растворенных газов. Фенольные воды, попадая в водоем, резко влияют на динамику процесса минерализации органических веществ. Рыба может переносить концентрации фенола до мгл, но она уходит из таких мест, предпочитая более чистые участки водоема. При концентрации фенола мгл рыба выживает продолжительное время, но мясо ее приобретает фенольный запах. Мельчайшая взвесь фенольных веществ отлагается на жабрах рыб и вызывает их гибель. Предельно допустимые концентрации фенолов для суммы летучих фенолов имеют 2 норматива 0,1 мгл ПДК для воды водоемов хозяйственнопитьевого водопользования при условии применения хлора для обеззараживания питьевой воды или при определении условий сброса сточных вод, подвергающихся обеззараживанию хлором и в рыбохозяйственных водоемах 0. Лимитирующий показатель вредности органолептический образование хлорфенольных запахов при хлорировании воды наиболее резкие запахи дают простой фенол и крезолы 5. Задача удаления органических контаминантов из промышленных стоков в настоящее время полностью не решена. Выделение из сточных вод фенолов связано со значительными материальными затратами. Поэтому часто целесообразнее переводить фенолы в другие соединения малорастворимые, более летучие и т. Однако существующие технологии часто приводят к появлению в сточных водах других токсичных соединений. В зависимости от условий производства водные объекты содержат различные количества фенолов и других сопутствующих им продуктов, что, повидимому, послужило причиной появления большого количества методов обесфеноливания. Все они по конечному результату обработки могут быть разделены на две группы регенерационные и деструкционные. Выбор того или иного метода определяется техникоэкономическими соображениями и конкретными условиями. Регенерационные методы могут применяться на практике, когда концентрация фенолов в сточных водах превышает 0 мгл. Полагают, что при более высоких концентрациях для предприятий с большим количеством фенольных стоков утилизация фенолов может оказаться нерентабельной. Для предприятий с небольшим количеством фенольных стоков более простым и дешевым может явиться утилизация фенолов. Утилизация фенолов, как правило, не обеспечивает полной очистки сточных вод, которые, естественно, должны затем подвергаться доочистке одним из деструкционных способов. Электрохимические методы электролиз, электрокоагуляция, электродеструкция, электрохимическое окисление. Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки. Ни один из существующих методов не дает пока 0ной очистки водных сред при минимальном экологическом ущербе и низких капитальных затратах. К недостаткам этих методов можно отнести также получение нежелательных побочных продуктов и применимость к ограниченному интервалу концентраций загрязнителей 6. Среди наиболее эффективных методов очистки водных ресурсов от растворенных фенолов, разработанных в последнее время, весьма перспективно жидкофазное каталитическое окисление.