Химия. Экология. Биотехнология - 2016

но, что ни стерилизация, ни пробоподготовка образцов не приводят к рацемизации субстрата. Реакция осуществлялась в пробирках с объёмом реакционной смеси 2 мл, что обеспечивало низкий расход реагентов. Методика эксперимента включает смыв микроорганизмов питательной средой со скошенного агара, добавление стерильных растворов щелочи и кислоты для достижения заданной рН и аэрацию пробирок на качалке при 29 оС. Оптимальное время эксперимента 48 ч. Рекомендуется отбирать промежуточную пробу через 24 ч, но достоверность оценки активности бактерий в этом случае не гарантируется. После отбора проба очищается ультрацентрифугированием и фильтрацией через шприцевой фильтр (поры: 0,45 мкм).

Определение содержания субстрата выполняли на хроматографе Shimadzu LC-20ADXR с диодно-матричным детектором на обращенно-фазной колонке ShimPack XR-ODS II при температуре 25 оС. Оптимизацию условий разделения компонентов пробы осуществляли путём варьирования состава водноорганической подвижной фазы, природы органического растворителя (метанол или ацетонитрил) и скорости потока (Fv). С подвижной фазой состава метанол (40 %) – ацетатный буфер, рН = 5,2 (60 %) и при Fv = 0,3 мл/мин время анализа не превышало 5 мин. Для записи хроматограмм использовали 2 длины волны: 221 нм, что позволяло детектировать появление продуктов глубокой деструкции фенилаланина и в то же время исключить их влияние на пик фенилаланина при 254 нм.

11

УДК 577.121.2

А.А. Рукавицына, А.В. Бажутин, Л.Д. Аснин

ЭНАНТИОСЕЛЕКТИВНАЯ БИОДЕГРАДАЦИЯ ФЕНИЛАЛАНИНА РАЗЛИЧНЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ

Пермский национальный политехнический исследовательский университет

Аминокислоты, являясь хиральными соединениями, могут существовать в виде двух оптических изомеров: L- и D-энан- тиомеров. Долгое время считалось, что все живые организмы содержат и используют в своей жизнедеятельности только L-аминокислоты, но впоследствии было показано, что D-амино- кислоты входят в состав некоторых белков и метаболизируются микроорганизмами . Выяснение отличий в микробиологической трансформации оптических антиподов аминокислот представляет собой интересную задачу, важную как для понимания физиологической роли D-энантиомеров, так и для создания методов биохимического синтеза D-содержащих пептидов.

В данной работе была исследована биодеградация энантиомеров фенилаланина бактериями Rhodococcus erytropolis, Pseudomonas sp. и Bacillus subtilis. Эксперименты проводились при температуре 29 оС в среде Раймонда с рН 6,5, 6,9 и 7,5, а также в среде, содержащей глюкозу в качестве второго источника питания. Контроль концентрации субстрата осуществляли на хроматографе Shimadzu LC-20ADXR с УФ-детектором. Анализ проводили на колонке ShimPack XR-ODS II при температуре 25 оС. В качестве подвижной фазы использовали ацетатный буферный раствор (рН = 5,2), приготовленный в смешанном растворителе вода–метанол (60:40).

Хороненкова С.В., Тишков В.И. Оксидаза D-аминокислот: физиологическая роль и применение // Успехи биологической химии. 2008. Т. 48. С. 359–376.

12

Установлено, что все исследованные штаммы микроорганизмов способны к утилизации обоих энантиомеров. При этом активность бактерий в деструкции D-фенилаланина значительно ниже, чем L-фенилаланина. Степень превращения D-фенила- ланина может достигать почти 20 %, а L-фенилаланина – 30 %. В обоих случаях ряд активности микроорганизмов выглядит сле-

дующим образом: Pseudomonas > R. erytropolis > B. subtilis. Хро-

матограммы показывают, что состав продуктов деструкции для L- и D-энантиомеров различен, а большее разнообразие этих продуктов наблюдается для бактерий рода Rhodococcus. Добавление глюкозы в питательные среды приводит, как правило, к снижению степени превращения фенилаланина. Величина рН в исследованных пределах слабо влияет на процесс биодеградации.

УДК 631.879.34

С.В. Бородулина, М.А. Куликов

КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА В СТОЧНЫХ ВОДАХ ПРИ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКЕ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ

Березниковский филиал Пермского национального исследовательского

политехнического университета

В настоящее время одним из наиболее эффективных способов снижения скорости отложения нерастворимых солей в процессе промышленной водоподготовки является реагентная обработка воды. Ввод реагентов позволяет увеличить срок службы теплообменных устройств, сократить затраты на чистку оборудования и повысить эффективность производственных процессов. Одним из реагентов, используемых для обработки оборотной воды, является комплексонат «Оптион-313», представляющий собой цинковый комплекс дикалиевой соли 1-гидроксиэтилиден-

13

дифосфоновой кислоты. Цинк, входящий в состав комплексона, при сбросах обработанной реагентами оборотной воды в виде продувок, а также при сбросах промывных вод в промливневую канализацию может попасть в сточные воды и далее в окружающую среду.

Цель представленной работы заключается в обследовании промышленных стоков предприятия по производству азотных удобрений на содержание цинка в процессе реагентной обработки оборотной воды. Определение цинка проводили экстрак- ционно-фотометрическим методом с дитизоном. Отбор проб воды проводился из промышленных коллекторов № 1, 2, 3, 4, всего было отобрано и исследовано 110 проб. Анализом установлено, что содержание цинка в сточных водах находится в диапазоне от 0,06 до 1,21 мг/дм3. При этом наибольшая концентрация цинка (0,23 – 1,21 мг/дм3) выявлена в пробах, отобранных из коллектора № 3. Именно в этот коллектор и сбрасывается основная масса обработанной реагентами оборотной воды. В пробах, отобранных из остальных коллекторов, содержание цинка составило от 0,06 до 0,10 мг/дм3.

Таким образом, проведенные исследования показали потенциальную возможность попадания цинка в окружающую среду при сбросах отработанной воды в общезаводскую канализацию. Поскольку значение ПДК цинка для воды рыбохозяйственного назначения, к каковой и относится камская вода, составляет 0,01 мг/дм3, то перед сбросом такие стоки необходимо направлять на очистку и разбавление.

14

УДК 661.833.321

О.Е. Нисина, О.К. Косвинцев

ПЕРЕРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ТВЕРДЫХ ГАЛИТОВЫХ ОТХОДОВ

Березниковский филиал Пермского национального исследовательского

политехнического университета

При производстве хлорида калия до 75 % извлекаемой руды после переработки отправляются в отходы. Основными отходами калийной промышленности являются галитовые отвалы, глинисто-солевые шламы и пылегазовые выбросы [1]. Перечисленные отходы засоляют почвы близлежайших территорий и подземные воды, что негативно отражается на состоянии окружающей среды.

Наибольший объем калийных отходов составляют галитовые отвалы, основным компонентом которых является хлористый натрий (до 96 %). Кроме того, галитовые отвалы содержат некоторое количество хлористого калия, хлористого магния, сульфата кальция, брома, нерастворимого остатка и некоторые другие компоненты. Несмотря на высокое содержание в отходах хлорида натрия, уровень использования галита не превышает 40 %. Оставшиеся отходы складируются или захораниваются, что увеличивает экологический ущерб от добычи и переработки полезных ископаемых. Более полной и эффективной переработке галитовых отходов мешает значительное количество различных примесей, входящих в состав отходов, и трудности, связанные с их удалением. Существенное влияние на дальнейшее использование отходов оказывает наличие в нем сульфата кальция, концентрация которого может достигать 3 %. Высокое содержание сульфата кальция в отходах увеличивает затратность

15

технологий переработки, повышает вероятность выхода из строя технологического оборудования и снижает качество готовых продуктов [2, 3].

Большинство способов удаления сульфата кальция основано на растворении галитовых отходов и удалении примеси из раствора химическими методами, это усложняет технологию и приводит к необходимости организации дополнительных стадий очистки. Более целесообразными являются методы, позволяющие удалять примеси механическими способами, это существенно снижает количество вводимых в процесс реагентов и позволяет оптимизировать дальнейший процесс рассолоочистки.

Для подтверждения возможности использования механических способов очистки экспериментально оценено влияние гидромеханического и ультразвукового воздействия на процесс удаления примеси сульфата кальция. Эффективность удаления сульфата кальция с помощью гидромеханического воздействия не превышает 50 %, а остаточная концентрация сульфата в очищенном продукте находится в пределах 1,3–1,7 %. Ультразвуковая обработка суспензии галитовых отходов позволяет добиться очистки суспензии 82 %, при этом концентрация сульфата кальция в очищенном продукте не превышает 0,49 %.

Таким образом, предварительная очистка твердых галитовых отходов позволяет снизить количество сульфата кальция до технологически приемлемого уровня и повысить объемы перерабатываемого галита, что положительно отразится на состоянии окружающий среды.

Список литературы

1.Белов В.Н., Соколов А.В. Добыча и переработка калийных солей. – Л.: Химия, 1971. – 320 с.

2.Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 3. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2003. – 1024 с.

3.Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1989. – 512 с.

16

УДК 549.755.211

Е.А. Носенко, Г.В. Леонтьевна, В.В. Вольхин

РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВЫ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ, С ПОМОЩЬЮ СОРБЦИОННО-АКТИВНОЙ ФОРМЫ МАГНИЙАММОНИЙФОСФАТА

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Среди загрязнителей биосферы тяжелые металлы относятся к числу важнейших. На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла, типа соединения, в котором он существует в природной среде, а также его концентрации.

Тяжелые металлы не разлагаются в почве, что затрудняет очистку от них почвы. Удаление тяжелых металлов – трудный и дорогостоящий процесс. Более целесообразно перевести их

вмалоподвижное состояние, что позволит уменьшить их биодоступность.

Для стабилизации тяжелых металлов применяют мелиоран- ты-стабилизаторы – вещества, способные сорбировать и прочно удерживать ионы металлов. В качестве перспективного мелио- ранта-стабилизатора рассматривается магнийаммонийфосфат (МАФ), который накапливается как отход в технологии очистки сточных вод от ионов аммония.

Целями данной работы являются получение сорбционноактивной формы МАФ и разработка методики его применения

вкачестве мелиоранта-стабилизатора для ремедиации почвы, загрязненной ионами никеля.

Для достижения поставленной цели были определены условия приготовления сорбционно-активной формы МАФ. Сорбционные свойства полученных образцов МАФ проверены при

17

сорбции ионов никеля (II) из водных сред. Показано, что сорбционные функции МАФ в почве, загрязненной ионами никеля (II), зависят от ряда условий: дозы введенного препарата, влажности почвы, продолжительности взаимодействия. По активности каталазы в почве проведена оценка снижения биодоступности никеля в почвенном растворе.

Планируется разработать технологическую схему получения сорбционно-активного МАФ для его использования в качестве ме- лиоранта-стабилизаторавпочве, загрязненнойионаминикеля.

УДК 663.534

М.А. Ярков

БИОЭТАНОЛ – ТОПЛИВО БУДУЩЕГО

Лысьвенский филиал Пермского национального исследовательского

политехнического университета

Нефть занимает огромную долю на топливно-энергети- ческом рынке. По данным исследования компании British Petroleum, нефть будет занимать свыше 88 % топливно-энерге- тического рынка. Из года в год идет повышение суммарного потребления нефти. Как показали исследования ИТАР ТАСС, ожидается увеличение спроса на нефть, что повысит с каждым годом добычу нефти и нефтепродуктов. Изучением данного вопроса в США занимался доктор геологии университета г. Принстон К. Деффейс. В своих работах доктор Кеннет полагает, что пик добычи нефти пройден и сейчас нефтяные компании разрабатывают резервные запасы. Альтернативными источниками топлива являются возобновляемые источники энергии, т.е. источники энергии, для которых характерна возобновляемость в биосфере земли.

18

Фактически биоэтанол, получаемый путем переработки растительного сырья, является хорошим примером возобновляемого источника энергии. Для производства бензина необходимо не только большое количество нефти, но и большое количество энергозатрат для её добычи, транспортировки, перегонки

идоставки готового продукта. Напротив, для производства биоэтанола необходимы большие плантации кукурузы или сахарного тростника, что позволит снизить потребление невозобновляемых источников энергии, но и позволит увеличить доходы в области сельского хозяйства. Для производства 500 кг этанола необходимо переработать 1 т кукурузы или сахарного тростника, используя различное оборудование и методы получения этанола. Из исходного материала также можно получить такие продукты, как масло или глютен. Экономически данный метод более рационален и практичен, так как исходный материал используется не только для получения биотоплива, но и для получения побочных продуктов производства.

Биоэтанол имеет ряд преимуществ перед нефтью:

1)производство не имеет отходов;

2)возобновляемость сырьевых ресурсов;

3)минимальный негативный эффект для экологии. Биоэтанол обладает нулевым балансом диоксида углерода

ивыделяет при сгорании столько же углекислого газа, сколько и производилось бы растениями.

Сокращение выброса диоксида углерода влечет за собой снижение парникового эффекта и благоприятно отражается на состоянии климата. Также снижению уровня диоксида углерода способствует наличие кислорода в биоэтаноле, что позволяет полностью сжигать углеводороды топлива.

Биоэтанол отлично совместим с бензином и другими видами топлива. Добавление биоэтанола в топливо на 20 % теоретически повышает качество топлива примерно в 3 раза и уменьшает концентрацию вредных веществ до 70 %. В большей степени биоэтанол используется как топливная смесь с высоким или низким содержанием этанола. Так, топливная смесь Е5, Е7, Е10 – смесь

19

с низким содержанием этанола (от 5 до 10 %), а топливная смесь Е100 фактически состоит из 96,5 % этанола и 3,5 % воды. На современных серийных автомобилях использование биоэтанола в качестве топлива невозможно по техническим причинам. Биоэтанол среди возобновляемых источников энергии, таких как метанол или топливо серии Р, имеет высокую детонационную стойкость. Но для запуска двигателя в тропическом или субтропическом климате необходимо использование небольшой доли бензина. Причиной этому служит то, что современные двигатели рассчитаны на более медленное горение топлива, а в условиях тропиков или субтропиков, где в камеру сгорания поступает горячий влажный воздух, биоэтанол не обеспечивает достаточной детонационной мощности для запуска двигателя. Проблема решается заменой клапанов подачи воздуха. Постепенный переход на биоэтанол позволит произвести плавный переход на возобновляемые источники энергии, снизить долю вредных веществ в атмосфере и приблизить использование невозобновляемых источников энергии к нулю.

УДК 669.054.8

И.Б. Бояринцев, О.К. Косвинцев

ПУТИ УТИЛИЗАЦИИ ТВЁРДЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ

НА ПАО «КОРПОРАЦИЯ ВСМПО-АВИСМА»

Березниковский филиал Пермского национального исследовательского

политехнического университета

В работе рассмотрены возможные способы утилизации твёрдых отходов электролиза магния, а также область их применения в сельском хозяйстве, промышленности и строительстве.

20