بررسي كارايي آنزيم لكاز تثبيت شده روي سيليكاي متخلخل در حذف آلاينده 4،2-دي نيتروفنل از محيط آبي

Investigation of Immobilized Laccase Enzyme on Nanoporous Silica Application for Removal of 2,4-Dinitrophenol from Aqueous Solution

سابقه و هدف: 2و4-دي نيتروفنل به عنوان يكي از آلاينده هاي داراي تقدم از لحاظ زيست محيطي مطرح بوده كه در صنايع مختلف دارويي، شيميايي، توليد سموم و غيره مصرف مي گردد. هدف از اين مطالعه بررسي تجزيه زيستي 2و4-دي نيتروفنل با استفاده از آنزيم لكاز تثبيت شده روي بستر سيليكاي متخلخل بوده است. مواد و روش ها: در اين مطالعه تجربي آنزيم موردنظربه روش اتصال مستقيم شيميايي روي بستر سيليكاي متخلخل تثبيت گرديد. دما (40 تا 60 درجه سانتي گراد)، زمان ماند (2 تا 12ساعت)، غلظت مدياتور (mM1-3)، pH (4 تا 6) و غلظت اوليه آلاينده (ppm 10-30) در نظر گرفته شد. از روش كروماتوگرافي مايع با كارايي بالا جهت سنجش ميزان تجزيه آلاينده استفاده گرديد. يافته ها: بيش ترين حذف آلاينده 2و4-دي نيتروفنل به ميزان 91درصد و در شرايط دماي 50 درجه، غلظت آلاينده ppm10، مدياتور mM 1، 5=pH و زمان ماند12ساعت به دست آمد. آزمون ANOVA نشان داد كه موثرترين متغير در فرآيند حذف، زمان ماند و كم تاثيرترين متغير، pH بود. استنتاج: آلاينده 2و 4-دي نيتروفنل به طور موثري توسط آنزيم لكاز حذف گرديد. قابليت بازيابي و افزايش مقاومت آنزيم در شرايط محيطي با فرآيند تثبيت افزايش يافت. از آنزيم تثبيت شده روي سيليكاي متخلخل مي توان در حذف طيف گسترده اي از آلاينده هاي آلي فنلي موجود در آب استفاده نمود.

Background and purpose: 2, 4-dinitrophenol (2,4-DNP) is categorized as one of the priority pollutants that is used in pharmaceutical and chemical industries, pesticides, etc. In this study we aimed at investigating the biodegradation of 2,4-DNP by immobilized laccase on nano-porous silica beads. Materials and methods: An experimental study was conducted in which the enzyme was chemically cross-linked on the nano-porous silica beads. Temperature (40-60 ˚C), contact time (2-12 h), mediator concentration (1-3 mM), pH (4-6) and initial pollutant concentration (10-30 ppm) were considered. The high performance liquid chromatography was applied to measure the degradation of the pollutant. Results: The maximum removal of 2,4-DNP (91%) was achieved at T=50˚C, 2,4-DNP concentration of 10 ppm, mediator concentration of 1 mM, pH=5 and 12h contact time. ANOVA analysis showed that contact time and pH had the most and lowest effect on the process efficiency, respectively. Conclusion: 2,4-DNP was effectively degraded by laccase. The reusability and resistibility of the enzyme improved through immobilization. The immobilized laccase on nano-porous silica beads could be applied to remove a wide range of phenolic pollutants.