چکیده

در این تحقیق، استفاده مستقیم از شلغم براي حذف فنل از پساب صنعتی مورد بررسی قرار گرفت. فنل به عنوان یک ماده سمی در پساب بسیاري از صنایع یافت می شود. آنزیم پراکسیداز موجود در شلغم می تواند به عنوان یک کاتالیزور مناسب در اکسید و پلیمریزه کردن ترکیبات آروماتیکی در حضور پراکسید هیدروژن عمل کند. طرح مرکب مرکزي براي تخمین اثر سه فاکتور موثر در فرایند حذف فنل شامل: مقدار شلغم (۹-۱ g/50 mL) ، پراکسید هیدروژن (۴۰-۱ mM) ، و پلی اتیلن گلایکول۳۵ کیلو دالتون (۰/۷-۰ g/L) استفاده شد. مدل درجه سه اصلاح شده براي طراحی صورت گرفته پیشنهاد شد و نتایج تا %۹۰ حذف فنل را در حضور پراکسیداز شلغم نشان دادند. این نتایج بیان کننده تصفیه آنزیمی به عنوان یک گزینه مناسب در مقایسه با روش هاي متداول می باشد. بنابراین شلغم به عنوان یک منبع نسبتا ارزان قیمت مد نظر قرار می گیرد.

کلمات کلیدي: پراکسیداز، شلغم، فنل، طرح مرکب مرکزي

مقدمه

پسابهاي صنعتی یکی از مهم ترین آلایندههاي محیط زیست می باشند. ترکیبات فنلی از مهمترین و شایعترین آلایندههاي اتمسفر و منابع آبی به شمار میروند. فنلها در پساب بسیاري از صنایع مانند پالایشگاهها، کارخانههاي کک سازي و پالایش قطران، فرآوري زغالسنگ و زغالشویی و مجتمعهاي پتروشیمی وجود دارند. به منظور تیمار پسابهاي حاوي ترکیبات فنلی، روشهاي فیزیکوشیمیایی بسیاري مانند جذب، اکسیداسیون مرطوب، ازنزنی، روشهاي فوتوکاتالیستی و غشایی به کار میروند ولی به علت هزینه عملیاتی بالا و امکان به وجود آمدن دیگر مواد آلاینده حدواسط در حین انجام این روشها، از صرفه اقتصادي و کارایی مناسبی برخوردار نیستند. روشهاي زیستی به سبب کارایی بالا، تخریب کامل مواد آلاینده، ارزان بودن و بازدهی مناسب عمدتاً مورد توجه هستند. آنزیمها در بسیاري از فرایندهاي تصفیه براي حذف برخی آلودگیهاي خاص به کار میروند. تعدادي از آنزیمهاي اکسیدکنندهي حاصل از باکتريها، قارچها و گیاهان نقش مهمی در تصفیه بر عهده دارند .[۱] پراکسیدازها بر روي مواد آلودهکنندهي سخت عمل می کنند و باعث تبدیل آنها به مواد دیگر و تصفیهي بهتر می شوند. مزایاي روشهاي تصفیهي آنزیمی

در مقایسه با روشهاي کلاسیک و سنتی عبارت است از: امکان حذف مواد سخت، امکان انجام عملیات در غلظتهاي کم و زیاد از مواد آلودهکننده در محدوده هاي متفاوت pH، دما و شوري و نهایتا کنترل آسانتر فرایند. فنل ها در اثر واکنش با آنزیم، به رادیکال هاي فنوکسی تبدیل می گردند که با واکنش هاي تکمیلی پس از آن، اولیگومرها و پلیمرهاي کمتر سمی تولید می شوند و به دلیل انحلال کم این ترکیبات در آب، به راحتی جدا می شوند. پراکسیداز ترشحی گیاهی از گونه هاي مختلفی از گیاهان شامل ترب کوهی، شلغم، تنباکو، گندم، گوجه فرنگی، پوسته دانه لوبیاي سبز، جو و بادام زمینی بدست می آید. در این تحقیق طراحی آزمایش به کمک روش سطح پاسخ براي بررسی اثر سه فاکتور موثر مقدار آنزیم، غلظت پراکسید هیدروژن و غلظت پلی اتیلن گلایکول بر واکنش حذف فنل انجام شد .[۵]

مواد و روش ها

در این تحقیق از فنل به عنوان سوبستراي آنزیمی استفاده شد. پساب سنتزي با غلظت فنل ۱ mM مورد آزمایش قرار گرفت. شلغم به عنوان منبع آنزیم پراکسیداز، فنل ۹۹ درصد، پراکسید هیدروژن ۳۰ درصد وزنی به حجمی، پلی اتیلن گلایکول ۳۵۰۰۰ ۱ دالتون، سدیم فسفات بدون آب، سدیم فسفات هفت آبه، بی کربنات پتاسیم براي تهیه بافر، -۴آمینو آنتی پیرین و پتاسیم فروسیانید (K3[Fe(CN)6]) و سدیم آزید براي توقف واکنش آنزیمی از شرکت مرك۲ تهیه شدند.
روش ها

تعیین مقدار پروتئین و اندازه گیري فعالیت آنزیم: در این آزمایش میزان پروتئین موجود در شلغم به کمک روش بردفورد اندازه گیري شد. مقدار فعالیت آنزیم نیز به کمک روش رنگ سنجی تعیین شد. در این آزمایش از معرف هاي -۴آمینوآنتی پایرن، فنل و پراکسید هیدروژن به عنوان سوبسترا و بافر فسفات در ۷/۴ pH در دماي۲۵ درجه سانتیگراد استفاده شد. نرخ مصرف پراکسید هیدروژن با اندازه گیري تغییرات جذب محلول در طول موج ۵۱۰ نانومتر محاسبه شد .[۲]

محاسبه غلظت فنل: غلظت فنل نیز توسط روش رنگ سنجی تعیین شد. به واسطه واکنش -۴آمینوآنتی پایرن با پتاسیم فروسیانید در حضور فنل محصول رنگی به تدریج ایجاد می شود. پس از ۷ تا ۸ دقیقه مقادیر جذب نوري در طول موج ۵۱۰ نانومتر قرائت

۱ PEG 2 Merck