Biochemical Waste Water Treatment Using Immobilized Lipase on Multi-wall Carbon Nanotubes
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تهدف هذة الدراسة لمعالجة مياه الصرف الصحي الملوثة بالزيوت بإستخدام إنزيم اللايبيز (Lipase) المثبت على سطح أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران .(Mw-CNTs) تم تصنيع وتحضير انابيب الكربون النانوية متعددة الجدران بإستخدام تقنية الترسيب الكيميائي للأبخرة CVD حيث أن الإنتاجية كانت حوالي (0.1 g CNT/g p-Xylene) عند إستخدام المفاعل ذو المحفز العائم. الجدير بالذكر أن أنابيب الكربون النانويه المنتجة قد تم معالجتها بإستخدام حمض النيتريك وتحضيرها جيداً لإستخدامها لعملية تثبيت الإنزيم. النتائج التي تحصلنا عليها من جهاز التحليل الحراري الوزني TGA تشير إلى أن (10 %) من وزن أنابيب الكربون النانوية قد تم معالجتها وأكسدتها إلى مجموعات كاربوكسيلية. تم تحضير مستحلب الصمغ العربي وزيت الزيتون وتجهيزه لإختبار نشاط الإنزيم (Lipase) ودراسة خواصة وآلية تفاعله مع الزيوت. وبعد دراسة عدة عوامل للتفاعل، لقد توصلنا إلى أن طاقة التنشيط للتفاعل المذكور أعلاه وصلت إلى (17.26KJ/mol) وثابت ميكائيلي(0.0975 mol/m3) لقد تم إستخدام أنابيب الكربون النانوية لإنشاء روابط تساهمية مع الإنزيم حيث تم تثبيته على سطحها. النتائج التي تحصلنا عليها من جهاز الأشعة تحت الحمراء (FT-IR) وجهازتشتت الأشعة السينية (EDX) تشير إلى نشوء رابطة تساهمية قوية بين الإنزيم وأنابيب الكربون النانوية. بعد تحليل العينات بإستخدام جهاز التحليل الحراري الوزني، تم إكتشاف أن (19.5 %) من وزن العينة بعد عملية التثبيت يرجع إلى وجود الإنزيم على سطح أنابيب الكربون النانوية. عملية تثبيت الإنزيم على سطح الأنابيب النانوية زاد من نشاط الإنزيم عندما تم إختباره في مستحلب زيت الزيتون. ولقد تم التوصل إلى أن كمية الإنزيم المثبت تعتمد على كفاءة تحضير الأنابيب النانوية، ومساحة سطحها، ونوع المركبات الرابطة المستخدمة (Cross-Linkers) وتركيزها، وكمية الإنزيم المضافة. عند تحليل الإنزيم المثبت بإستخدام المعايرة بعد تفاعله مع المستحلب (زمن التفاعل ساعة واحدة، و37 درجة مئوية)، تم التوصل إلى أن نشاط الإنزيم المثبت يزيد خمسة أضعاف الإنزيم قبل التثبيت على الأنابيب النانوية. الجدير بالذكر أنه قد تم أيضاً دراسة تأثير معالجة المستحلب بموجات المايكرويف قبل تعريضة للمعالجة الإنزيمية. تعريض المستحلب لموجات فرن المايكرويف لفترات زمنية تتراوح بين دقيقة وثلاث دقائق أدى إلى فصل طبقات الزيت من الماء داخل المستحلب. لكن وبعد الدراسة المستفيضة، أظهرت النتائج أن الإنزيم المثبت على أنابيب الكربون النانوية لا يحتاج ولا يتأثر بالمعالجة المبدئية بإستخدام المايكرويف، حيث أن عملية التثبيت على سطح الكربون النانوي قد أضافت خصائص وميزات إضافية للإنزيم. نسبة معالجة المياة الملوثة بالزيوت بإستخدام الإنزيم المثبت وصلت لحوالي (98 %). هذة الدراسة أثبتت أن إستخدام طريقة تثبيت الإنزيم تضيف إستقرار وثبات للإنزيم وتزيد من نشاطه عند إستخدامه لمعالجاة مستحلبات الزيوت التي تم تحضيرها في المعمل، ومن المتوقع أن يكون له نفس الأثر على المياة الملوثة الحقيقة في مخلفات المصانع والبترول.