Способ получения препарата для разложения хлорфенолов Советский патент 1992 года по МПК C12N1/20 C02F3/34 

Изобретение относится к области биотехнологии и защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки промышленных стоков, природных водоемов, почвы и других объектов окружающей среды.

Известны способы получения препаратов для разложения хлорфенолов, предусматривающие использование чистых культур микроорганизмов: Pseudomonas sp. B13 и Rhodococcus erythropolis 1 XF - для разложения моно- и дихлорфенолов. Elavobacterium sp., Rhodococcus chioropnenolicus, неидентифицированной культуры, почвенных образцов - для разложения полихлорфенолов. Разложение хлорфенолов происходит либо в ростовых условиях с использованием хлор- фенола в качестве единственного источника углерода, либо после выращивания на сук- цинате и последующей постепенной адаптации к хлорфенолам в повышающихся до 100 мг/л концентрациях, либо отмытыми клетками, выращенными на дополнительном источнике углерода в присутствии хлор- фенола. Максимальные концентрации хлорфенолов, разлагаемых микроорганизмами, составляют: 2-хлорфенола (2-ХФ) и 3-хлорфенола (3-ХФ) - 18,4 мг/л (1), 2,3- дихлорфенола (2, 3-ДХФ) - 5 мг/л, 2,5- дихлорфенола (2, 5-ДХФ) - 5мг/л, 3, 4- дихлорфенола (3, 4-ДХФ) - 32 мг/л, 2, 4- дихлорфенола (2, 4-ДХФ) - 50 мг/л, 2, 3, 4-трихлорфенола (2, 3, 4-ТХФ) - 18, 2, 4, 6-трихлорфенола (2, 4, 6-ТХФ) - 100 мг/л, пентахлорфенола (ПХФ) - 400.

Известны способы получения препаратов для разложения отдельных хлорфенолов, предусматривающие выращивание . клеток чистых культур и их иммобилизацию. Клетки Flavobacterium sp., иммобилизованные в полиуретане, разлагают300 мг/л ПХФ в непрерывных условиях, a Alcaligenes sp. А7-2, иммобилизованные в Са-альгинат- ном геле, разлагают 70-80 мг/л 4-хлорфе- нола (4-ХФ).

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является способ получения препарата для разложения хлорфенолов, в частности, 2-ХФ, 2, 4-, 2, 6-ДХФ, 2, 4, 6-ТХФ, предусматривающий выращивание штамма Streptomyces rochei BKM Ас1284 Д на среде, содержащей хлорфенол в качестве единственного источника углерода. Штамм полностью разлагает 2-хлорфенол, 2, 4-, 2, 6-дихлорфенолы в концентрации 50 мг/л и 2, 4, 6-трихлорфенол в концентрации 10-400 мг/л. В процессе утилизации в среду выделяется стехиометрическое количество хлор-ионов.

Недостатком способа является невозможность получения препарата, разлагающего более высокие концентрации хлорфенолов, другие изомеры хлорфено- лов, а также смеси различных изомеров.

Цель изобретения - расширение спектра разлагаемых соединений, разложение их в более высоких концентрациях и разложение смесей различных изомеров хлорфенолов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения препарата для разложения хлорфенолов, предусматривающему выращивание штамма Streptomyces rochei ВКМ Ас-1284 Д на средес 2,4,6-трих- лорфенолом, выращивание Streptomyces rochei ВКМ Ас-1284 Д проводят на среде, содержащей дополнительно сукцинат натрия, затем осуществляют иммобилизацию выращенных клеток на волокнистом носителе.

В качестве носителя используют поли- акриламидное или капроновое волокно, являющееся отходом химической, или стекловолокно, которые по сравнению с/пористыми носителями обеспечивают более высокую скорость разложения и длительность работы.

Способ иллюстрируется примерами:

Пример 1. Культуру Str. rochei 1284 Д выращивают на среде состава (г/л): Na2S04-0,1;MgS04 7Н20-0,2;КН2Р04-0,1; (NN4)2 НР04 - 2,0; КМОз - 2,0 с сукцинатом натрия (1 г/л) в течение 30 часов, добавляя 2,4,6-ТХФ в виде раствора натриевой соли в воде до конечной концентрации 40 мг/л через 6 и 23 часа от начала культивирования. Получают культуральную жидкость с концентрацией клеток 20 мг (сух. вес.) /100 мл среды.

Подготовка волокна к иммобилизации включает трехкратное кипячение в дистиллированной воде со сменой последней и его стерилизацию при 120° С в течение 30 минут.

Иммобилизацию осуществляют следующим образом: в медицинскую колбу объемом 700 мл с помещенным в нее капроновым волокном (7 г) вносят 100 мл полученной культуральной жидкости и 2, 4, 6-ТХФ в концентрации 50 мг/л. Иммобилизация происходит в течение 2 суток при перемешивании. Клетки Str rochei адсорбируются при этом практически полностью. . Волокно после иммобилизации клеток промывают в стерильной среде вышеуказанного состава.

Разложение 2, 4, 6-трихлорфенола.

Капроновое волокно (7 г) с иммобилизованными на нем клетками Str. rochei ВКМ Ас-1284 Д помещают в медицинскую колбу объемом 700 мл со 100 мл среды состава,

0 который использовался для выращивания культуры, и 50 мг/л 2, 4, 6-ТХФ. Культивирование проводят до полного исчезновения 2, 4, 6-ТХФ и стехиометрического выделения хлор-ионов, после чего раствор из колбы сли5 вают. в колбу заливают новую порцию стерильной среды, взбалтывают и также ее сливают, затем вносят еще раз стерильную среду того же состава с 2, 4, 6-ТХФ. При смене среды постепенно повышают концент0 рацию 2,4, 6-ТХФ с 50 до 500 мг/л.

Количество 2, 4, 6-ТХФ контролируют спектрофотометрически при 311 нм. Концентрацию хлор-ионов определяют с помощью хлор-селективного электрода Orion

5.95-14 на анализаторе Ion Analyzer FA940 (Orion).

Клетки Str.. rochei, иммобилизованные на капроновом волокне, работают в течение 6 месяцев. Скорость разложения 0,7-0,9 мг

0 2, 4, 6-ТХФ/г носителя сутки. 500 мг/л 2, 4, 6-ТХФ иммобилизованные клетки разлагают за 7 суток.

Пример 2. Способ осуществляют как описано в примере 1 за исключением того,

5 что клетки иммобилизуют на поликапроа- мидном волокне (6 г). Клетки работают в течение 2-х месяцев. Скорость разложения 0,55-1,66 мг 2, 4, 6-ТХФ/г носителя сутки. 300 мг/л 2,4. 6-ТХФ иммобилизованные на

0 поликапроамидном волокне клетки разлагают за 3 суток.

Пример 3. Способ осуществляют как описано в примере 1 за исключением того, что клетки иммобилизуют на стекловолокне

5 (13 г). Клетки работают в течение 3-х месяцев. Скорость разложения 0,12-0,26 мг 2, 4,6-ТХФ/г носителя сут.

Пример 4. Способ осуществляют как описано в примере 1. Для иммобилизации

0 используют 20 г поликапроамидного волокна и 400 мл культуральной жидкости (80 мг клеток по сух. вес.) Streptomyces rochei ВКМ Ас-1284 Д. Полученный препарат способен разлагать широкий спектр хлорфенолов и

5 смеси хлорфенолов (см, табл.)

Разложение хлорфенолов осуществляли в непрерывных условиях со скоростью подачи раствора 0,5 мл/мин, и скорости продувки воздухом 50 мл/мин. Концентрацию хлорфенолов в смеси контролировали

методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке LKB 2134 размером 4 х 250 мм, заполненной Spherisorb ODS-2, частицы 5jum., при длине волны 280 нм. Для элюции используют смесь 5 мМ раствора КН2 Р04 (рН 2) и метанола в соотношении 20:80 (об/об), скорость потока смеси 0.7 мл/мин.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать препарат, разлагающий более широкий спектр соединений от моно- хлорфенолов до пентахлорфенола и в более высоких концентрациях, чем известный способ, а также разлагающий смеси хлор- фенолов.

0

Формула изобретения

Способ получения препарата для разложения хлорфенолов, предусматривающий выращивание штамма бактерий Streptomyces rochel ВКМ Ас-1284 Д на среде с 2.4,6-трих- лорфенолом,отличающийся тем,что с целью расширения спектра разлагаемых соединений и повышения активности препарата, выращивание бактерий проводят на среде, содержащей дополнительно сукцинат натрия в количестве 1 г/л, затем осуществляют иммобилизацию выращенных бактерий на волокнистом носителе.

Применение: получение бактериального препарата для разложения хлорфенолов. Сущность: штамм бактерий Streptomyces rochei: В КМ АС-1284Д выращивают на среде с 2, 4, 6-трихлорфенолом и сукцинатом натрия, после чего осуществляют иммобилизацию бактерий на волокнистом носителе. 1 табл

Разложение хлорфенолов и их смесей препаратом иммобилизованных клеток Streptomyces rochei.