VIỆN TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH MÔN HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TIỂU LUẬN “ Phản ứng oxy hóa khử sinh học, chất ứng dụng xử lý chất thải” Giảng viên : TS MAI TUẤN ANH Học viên : Lê Thị Trúc Phương Đào Thanh Tùng Nguyễn Thị Mai Trúc Tháng 06 năm 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ  - Các phương pháp xử lý hoá học sinh học thông thường ngày khó đạt mức độ cần thiết để loại bỏ chất ô nhiễm  - Do đó, cần phải triển khai phương pháp xử lý nhanh hơn, rẻ hơn, đáng tin cậy với dụng cụ đơn giản so với hệ thống xử lý hành  - Nhiều nghiên cứu chứng minh enzyme có nhiều khả triển vọng giải vấn đề nêu giám định xử lý ô nhiễm môi trường  - Hầu hết quy trình xử lý rác thải sử dụng hai phương pháp hoá lý sinh học kết hợp  - Phương pháp xử lý enzyme trung gian hai phương pháp truyền thống, bao gồm quy trình hoá học sở hoạt động chất xúc tác có chất sinh học NỘI DUNG - TỔNG QUAN - CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA ENZIM - ỨNG DỤNG CỦA ENZYM TRONG BẢO VỆ MÔI TRUỜNG Tổng quan - Tổng quan phản ứng oxy hóa khử sinh học - Tổng quan enzym + Cách gọi tên emzym + Phân loại enzym Phân loại theo chất hoá học Phân loại theo chế xúc tác enzym Tổng quan phản ứng oxy hóa khử sinh học - Nguồn lượng cần thiết thể sinh vật thu từ ánh sáng mặt trời - Năng lượng mặt trời tàng trữ liên kết hóa học hợp chất hữu thực vật tạo nên từ CO2 H2O trình quang hợp - Năng lượng mặt trời chuyển thành lượng hóa học, nước bị phân giải thành hydro oxy Tổng quan (tt) - Oxy thải vào không khí, hydro liên hợp với carbon (trong CO2) để tạo chất hữu thực vật - Cơ thể sinh vật “đốt cháy” sản phẩm dinh dưỡng chất hữu oxy, chuyển hóa chúng thành CO2 H2O đồng thời sử dụng lượng giải phóng để đáp ứng nhu cầu hoạt động sống Tổng quan (tt) Như vậy: Những phản ứng phân hủy (biến đổi dị hóa) có kèm theo giải phóng lượng tiến hành tế bào sống với tham gia hệ enzyme đặc biệt trình oxy hóa khử sinh học Tổng quan enzym Cách gọi tên enzym Năm 1898 Duy-cơ-lô đề qui tắc gọi enzym theo tên La tinh chất phản ứng sau thêm vĩ ngữ "ase" vào gốc chữ Phân loại enzym Phân loại theo chất hoá học: dựa vào chất hoá học người ta chia enzym làm lớp: lớp enzym đơn giản lớp enzym phức tạp Ảnh hưởng nồng độ enzym chất - Ảnh hưởng nồng độ chất: nồng độ thấp tốc độ enzym xúc tác chậm dần, nâng nồng độ lên đến lúc tốc độ xúc tác không tăng đạt tối đa (Vmax) lúc phản ứng lập hợp chất trung gian (ES) giải phóng sản phẩm (ES → E + P) tiến hành nhanh - Ảnh hưởng nồng độ enzym: điều kiện thừa chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzym: V=k [E] - Trong đó: V tốc độ phản ứng, [E] nồng độ enzym Ứng d ụng c enzym b ảo v ệ môi tr ường - Các enzyme oxidoreductase xử lý môi trường + Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11 a) Catalase (ký hiệu EC 1.11.1.6) xúc tác phản ứng đặc hiệu phân huỷ H2O2 Ngoài ra, catalase phân huỷ formaldehyde, formic acid alcohol - Các chất nêu chất độc hại với môi trường, thải nước thải nhà máy: chế biến sữa, mát nhà máy dệt, sợi - Catalase vi khuẩn có tác dụng tích cực việc phá hủy chúng Ví dụ: Peroxidase củ cải ngựa (Horseradish peroxidase-HRP), tác động catalase - HRP đặc biệt phù hợp với xử lý nước thải giữ nguyên hoạt tính phạm vi rộng pH nhiệt độ - HRP có khả làm kết tủa nhiều chất thải khó loại bỏ với nhiều hợp chất dễ loại bỏ cách hình thành polimer phức tạp có tính chất tương tự sản phẩm polimer hợp chất dễ loại bỏ Các oxidase thuộc phân lớp oxidase EC.1.1 - oxidase (EC 1.1.3.24) có ý nghĩa việc xử lý ô nhiễm môi trường Ví dụ: L-galactonolactone oxidase từ nấm men Candida norvegensis dùng để biến galactose từ trình thuỷ phân lactose dịch sữa chua thành axit L-ascorbic Enzyme thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy chế biến sữa Enzyme tham gia vào trình kh đ ộc kim lo ại n ặng Khử ô nhiễm arsen: enzyme chuyển hoá Arsenite (hoá trị III) độc thành Arsenat (hoá trị V) độc hơn, chuyển hoá Arsen dạng vô sang dạng hữu Ví dụ: enzyme Arsenate reductase (còn gọi arsenite oxidase) từ chủng Alcaligenes faecalis, xúc tác cho phản ứng chuyển hoá Arsenite (hoá trị III) độc thành Arsenate (hoá trị V) độc Enzyme tham gia vào xử lý chất có hoạt tính bề mặt: mặt + Các chất có hoạt tính bề mặt gây ô nhiễm nghiêm trọng nồng độ cao ví dụ từ nhà máy xà phòng, hệ thống thoát nước thành phố phát sinh tượng không mong muốn việc tạo bọt + Alkylsulfatase từ Pseudomonas C12B Pseudomonas putida từ Pseudomonas aeruginosa [38] làm giảm hiệu suất chất có hoạt tính bề mặt xuống tới nồng độ 750 mg dm-3 Enzyme xử lý chất thải xyanua, Cyanide hydratase + Cyanide hydratase, formamide hydro-lyase enzyme có khả chuyển hoá cyanide nước thải công nghiệp thành amoniac formate thông qua bước phản ứng  Cyanide hydratase phân lập từ vài loại nấm tạo từ nấm nồng độ xyanua thấp Khi cố định, tính bền Cyanide hydratase tăng lên nhiều enzyme từ Gloeocercospora sprrghi bền vững từ Stemphylium loti [41] Cyanide hydratase từ nấm thích hợp để xử lý chất thải công nghiệp chứa xyanua KẾT LUẬN  Các chất độc hại môi trường thường chất hữu có vòng thơm hợp chất phenol, amin v.ng, chất hữu phospho Để đạt mục đích xử lý môi trường, cần phải phá hủy loại bỏ chất độc hại nêu Việc sử dụng enzym xúc tác phản ứng oxy hóa - khử có vai trò tích cực việc KẾT LUẬN  Phương pháp xử lý enzyme so với phương pháp xử lý thông thường có ưu điểm sau: áp dụng hợp chất sinh học khó xử lý; tác dụng vùng nồng độ chất ô nhiễm cao thấp; số enzyme riêng biệt có tác dụng phạm vi rộng pH, nhiệt độ độ mặn; không gây biến động bất thường; không gây cản trở phá vỡ cân sinh thái  Tóm lại, việc sử dụng enzym xử lý phế thải có tương lai đầy hứa hẹn Đây hướng nghiên cứu ứng dụng để sử dụng có hiệu enzyme công nghệ xử lý phế thải sinh hoạt nước ta XIN CẢM ƠN! [...]... hợp để xử lý các chất thải công nghiệp chứa xyanua KẾT LUẬN  Các chất độc hại trong môi trường thường là các chất hữu cơ có vòng thơm như các hợp chất phenol, các amin v.ng, hoặc các chất hữu cơ phospho Để đạt được mục đích xử lý môi trường, cần phải phá hủy hoặc loại bỏ các chất độc hại nêu trên Việc sử dụng các enzym xúc tác phản ứng oxy hóa - khử có vai trò tích cực trong việc này KẾT LUẬN  Phương... pháp xử lý bằng enzyme so với phương pháp xử lý thông thường có những ưu điểm sau: được áp dụng đối với các hợp chất sinh học khó xử lý; tác dụng ở cả vùng nồng độ chất ô nhiễm cao và thấp; một số enzyme riêng biệt có tác dụng trên phạm vi rộng pH, nhiệt độ và độ mặn; không gây ra những biến động bất thường; không gây ra các cản trở phá vỡ cân bằng sinh thái  Tóm lại, việc sử dụng enzym trong xử lý. .. enzym: V=k [E] - Trong đó: V là tốc độ phản ứng, [E] là nồng độ enzym Ứng d ụng c ủa enzym trong b ảo v ệ môi tr ường - Các enzyme oxidoreductase trong xử lý môi trường + Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11 a) Catalase (ký hiệu EC 1.11.1.6) xúc tác phản ứng đặc hiệu phân huỷ H2O2 Ngoài ra, catalase còn có thể phân huỷ formaldehyde, formic acid và alcohol - Các chất nêu trên là những chất độc hại với... enzym và cơ chất - Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: nếu nồng độ đó thấp thì tốc độ enzym xúc tác chậm dần, nhưng nếu nâng nồng độ lên mãi thì đến một lúc tốc độ xúc tác thôi không tăng vì nó đã đạt được tối đa (Vmax) lúc này phản ứng lập hợp chất trung gian (ES) và giải phóng sản phẩm (ES → E + P) tiến hành nhanh nhất - Ảnh hưởng của nồng độ enzym: trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc... enzym được chia ra làm 6 lớp - Oxydoreductase (Lớp enzym oxy hoá hoàn nguyên sinh học) - Hydrolase (Lớp enzym thuỷ phân) - Lia se (Lớp enzym phân giải chất không theo con đường thuỷ phân) - Ligase hay Syntetase (Lớp enzym tổng hợp chất) - Transferase (Lớp enzym vận chuyển) - Isomerase hay Mutase (Lớp enzym đồng phân hoá) cơ chế hoạt hóa Enzym Trong cơ thể enzym được sản sinh ở các cơ quan hay các tuyến... đời sống sinh vật, 90% ngộ độc là do enzym bị ức chế - Những chất thường gây ra hiện tượng ức chế enzym là kim loại nặng, hợp chất hữu cơ và vô cơ Tính đặc hiệu của enzym - Đa số các enzym có tính chọn lọc đối tượng tác động một cách rõ rệt, mỗi một enzym chỉ tác động lên một cơ chất, một kiểu phản ứng hoặc một loại phản ứng, có nghĩa là tác dụng của enzym có tính đặc hiệu Hiện tượng này có liên quan... tính xúc tác sinh học của chúng được qui định bởi cấu trúc của phân tử protein Ví dụ enzym: pepsin, trypsin, urease - Lớp enzym phức tạp, tương ứng với một enzim phức tạp, trong phân tử có 2 phần: phần protein và phần nhóm ghép không phải bản chất protein Phân loại theo cơ chế xúc tác của enzym : Tại Hội nghị sinh hoá học Quốc tế cuối năm 1961 họp tại Moscow đã đề ra một bảng phân loại mới, trong đó... thường; không gây ra các cản trở phá vỡ cân bằng sinh thái  Tóm lại, việc sử dụng enzym trong xử lý phế thải có một tương lai đầy hứa hẹn Đây là một trong những hướng nghiên cứu ứng dụng để sử dụng có hiệu quả enzyme trong công nghệ xử lý phế thải sinh hoạt ở nước ta hiện nay ... [38] có thể làm giảm hiệu suất các chất có hoạt tính bề mặt xuống tới nồng độ 750 mg dm-3 Enzyme xử lý chất thải xyanua, Cyanide hydratase + Cyanide hydratase, hoặc formamide hydro-lyase là một enzyme có khả năng chuyển hoá cyanide trong nước thải công nghiệp thành amoniac và formate thông qua một bước phản ứng  Cyanide hydratase được phân lập từ một vài loại nấm và được tạo ra từ nấm khi nồng độ xyanua... trường, được thải ra trong nước thải của các nhà máy: chế biến sữa, pho mát hoặc các nhà máy dệt, sợi - Catalase vi khuẩn có tác dụng tích cực trong việc phá hủy chúng Ví dụ: Peroxidase củ cải ngựa (Horseradish peroxidase-HRP), tác động như catalase - HRP đặc biệt phù hợp với xử lý nước thải bởi nó giữ nguyên hoạt tính ở phạm vi rộng pH và nhiệt độ - HRP có khả năng làm kết tủa nhiều chất thải khó loại ... bỏ chất độc hại nêu Việc sử dụng enzym xúc tác phản ứng oxy hóa - khử có vai trò tích cực việc KẾT LUẬN  Phương pháp xử lý enzyme so với phương pháp xử lý thông thường có ưu điểm sau: áp dụng. .. thích hợp để xử lý chất thải công nghiệp chứa xyanua KẾT LUẬN  Các chất độc hại môi trường thường chất hữu có vòng thơm hợp chất phenol, amin v.ng, chất hữu phospho Để đạt mục đích xử lý môi trường,... CỦA ENZIM - ỨNG DỤNG CỦA ENZYM TRONG BẢO VỆ MÔI TRUỜNG Tổng quan - Tổng quan phản ứng oxy hóa khử sinh học - Tổng quan enzym + Cách gọi tên emzym + Phân loại enzym Phân loại theo chất hoá học