پایان نامه ها و مقالات

منبع پایان نامه با موضوع دریای خزر، محیط زیست، آلودگی محیط زیست، فاضلاب های صنعتی

دی ۸, ۱۳۹۷

فهرست اشکال
عنوان صفحه

شکل ٤-١-باکتری جدا شده در محیط Medium Salt  Mineral و در زیر میکروسکوپ نوری……………………………………………………………………………………………………………………..۴١
شکل ۴-۲-انطباق مقدار تجربی ومقدار پیش بینی شده در رشد باکتری در nlackettBurmP…………………………………………………………………………۴۶
شکل۴-٣- انطباق مقدار تجربی و مقدار پیش بینی شده درصد تجزیه فنل در nlackettBurmP…………………………………………………………………………………………………۴۷
شکل ۴-۴-انطباق مقدار تجربی و مقدار پیش بینی شده در رشد باکتری در RSM…………………………………………………………………………………………………………………..۵٣
شکل ۴-۵- تاثیر متقابل پارامترهای آمونیوم سولفات و غلظت فنل بر میزان رشد سلولی باکتری…………………………………………………………………………………………………………………..۵۴
شکل ۴-۶- تاثیر متقابل پارامترهای آمونیوم سولفات وPH بر میزان رشد سلولی باکتری….۵۵
شکل ۴-۷- تاثیرمتقابل پارامترهای مقدار آمونیوم سولفات و دما بر میزان رشد سلولی باکتری…………………………………………………………………………………………………………………..۵۶
شکل ۴-٨- تاثیر متقابل پارامترهای غلظت فنل وPH بر میزان رشد سلولی باکتری…………۵۷
شکل ۴-٩- تاثیر متقابل پارامترهای غلظت فنل و دما بر میزان رشد سلولی باکتری…………۵٨
شکل ۴-١٠- تاثیر متقابل پارامترهایPH و دما بر میزان رشد سلولی باکتری………………..۵٩ شکل ۴-١١- انطباق مقدار تجربی و مقدار پیش بینی شده در تجزیه فنل در RSM……….۶١
شکل ۴-١۲- تاثیر متقابل پارامترهای آمونیوم سولفات و غلظت فنل بر میزان تجزیه فنل…۶۲
شکل ۴-١٣- تاثیر متقابل پارامترهای آمونیوم سولفات وPH بر میزان تجزیه………………….۶٣
شکل ۴-۱۴- تاثیر متقابل پارامترهای مقدار آمونیوم سولفات و دما بر میزان تجزیه فنل..۶۴
شکل ٤-۱۵- تاثیر متقابل پارامترهای غلظت فنل وPH بر میزان تجزیه فنل………………….۶۵
شکل ۴-۱۶- تاثیر متقابل پارامترهای غلظت فنل و دما بر میزان تجزیه فنل……………………۶۶
شکل ۴-۱۷- تاثیر متقابل پارامترهای PH و دما بر میزان تجزیه فنل…………………………….۶۷

چکیده:
ترکیبات فنلی ، فنل و مشتقات فنل ، آلوده کننده های محیطی هستند که در پساب های صنعتی مختلف مانند تبدیلات زغال سنگ ، پالایشگاه نفت ، کارخانه های شیمیایی و پتروشیمی وجود دارند.حضور این ترکیبات خطر جدی برای محیط زیست در پی دارد زیرا این پساب ها وارد رودخانه ها و دریا می شوند و موجب آلودگی آبها می گردند.بهترین و کم هزینه ترین روش تصفیه پساب های آلوده به فنل و ترکیبات فنلی استفاده از روش های تصفیه زیستی است. در این تحقیق، نمونه ها از مناطقی از دریای خزر که آلودگی نفتی دارند جمع آوری شد.هدف از این تحقیق جداسازی و بهینه سازی باکتری های تجزیه کننده فنل بود که مورد بررسی قرار گرفت.بعد از جمع آوری نمونه و انتقال آن به آزمایشگاه، از محیط medium salt mineral برای جداسازی باکتری استفاده شد.از نرم افزار Burman-Plackett و methodology surface Response ) RSM( برای بررسی تاثیر فاکتورهای مختلف بر رشد باکتری و درصد تجزیه فنل استفاده شد. فاکتورهای مورد بررسی در Burman-Plackett ، فنل به عنوان منبع کربن و آمونیوم سولفات، سدیم کلرید، پپتون و عصاره مخمر به عنوان منبع ازت بود.فنل به عنوان بهترین منبع کربن و آمونیوم سولفات به عنوان بهترین منبع ازت در مرحله بهینه سازی با نرم افزار RSM مورد بررسی قرار گرفته است. فاکتورهای مورد بررسی در RSM، آمونیوم سولفات ، غلظت فنل، pH و دمای انکوباسیون بود. نتایج پیش بینی شده توسط نرم افزار با نتایج بدست آمده برای رشد باکتری و درصد تجزیه فنل نزدیک بوده است که نشان می دهد سویه ی جدا شده از دریای خزر توانایی زیادی در تجزیه فنل داراست.
کلمات کلیدی: فنل،جداسازی باکتری،دریای خزر، Plackett-Burman، RSM

۱-۱-مقدمه: مبارزه با آلودگي هاي نفتي از زمان پيدايش اين ماده سياهرنگ اما گرانبها، بخشي از پژوهش هاي علمي را به خود اختصاص داده كه در گذشته به مراتب كمتر و امروزه به طور روز افزون، توجه متخصصان و كارشناسان را به خود جلب كرده است. در ميان راهكارهاي ارايه شده با نتايج هر چه بهتر و سريعتر، استفاده از ميكروارگانيسم ها روشي است كه با عنوان پاكسازي زيستي يا تجزيه زيستي Bioremediation در اكثر كشورهاي پيشرفته مورد استفاده قرار مي گيرد.

نفت خام، كمپلكس پيچيده اي از مخلوط صدها نوع تركيب مختلف شامل هيدروكربنها، نيتروژن، گوگرد و واناديوم است كه قسمت هيدروكربني شامل تركيبات آروماتيك، آليفاتيك و آسفالتن است. آلودگي هاي نفتي تقريباً يك پيامد اجتناب ناپذير از افزايش سريع جمعيت و مصرف انرژي است كه بر پايه تكنولوژي نفت قرار دارد. طي سالهاي گذشته تمام توجه کارشناسان به آلودگي هاي نفتي اقيانوس ها ناشي از تصادف نفت كش ها معطوف شده بود كه بزرگترين آن در سال١٩۶۷در آبهاي انگلستان رخ داد.  در سالهای اخیر دریای خزر به دليل تردد كشتي هاي نفت كش، حفر چاه هاي متعدد بویژه در سواحل استان گیلان، همچنین تاسیس پالایشگاه نفتی و استخراج نفت د
ر
این استان، سالانه حدود١۶٠ هزار تن نفت و مواد نفتي را در خود جاي مي دهد و به عنوان يكي از آلوده ترين درياهاي جهان شناخته مي شود. به طور كلي وقايعي كه به برخي از آنها اشاره شد، سبب شد تا توجه بيشتري به ساخت و ابداع روشهاي مختلف معطوف شود تا بتوان با آلودگي هاي درياها و نواحي ساحلي مقابله كرد. روشهاي متعددي براي حذف آلودگي هاي نفتي در محيط زيست ارايه شده كه مهمترين آنها عبارتند از:
۱-جمع آوري دستي آلودگي هاي نفتي از سطح آب
۲-محصور كردن آلودگي هاي نفتي به وسيله وسايل فيزيكي
۳-استفاده از موادي مانند پر و كاه كه ذرات نفت را جذب مي كند
۴-آتش زدن
۵-استفاده از حلال هاي دو قطبي
۶-پاكسازي زيستي يا تجزيه زيستي و يا Bioremediation
۲۵ درصد از نفت رها شده در آب از طريق تبخير از بين مي رود و بقيه به وسيله عمل اكسايش نوري و اكسايش ميكروارگانيزم ها شكسته مي شود. حضور ميكروارگانيزم هاي تجزيه كننده هيدراتهاي كربن در آب دريا و خاكها سبب شده كه تجزيه به عنوان يكي از موثرترين روشهاي حذف آلودگي هاي نفتي معرفي شود. اين عمل در حضور اكسيژن و مواد غذايي به خصوص نيتروژن و فسفر تسريع مي شود. فراورده هاي حاصل از تجزيه زيستي معمولاً CO2 و مواد آلي كوچك مولكول با سميت بسيار كم است. روش هاي متعددي برای تجزیه توسط ميكروارگانيزم ها وجود دارند كه از جمله مهمترين آنها مي توان به bioleaching- bio augmentation -Biostimulation-Bioreactor اشاره كرد. انواع روش هاي فوق در كشورهاي صنعتي نظير آمريكا، ژاپن، آلمان، انگلستان، كره جنوبي و روسيه به طور معمول استفاده مي شود و در ساير كشورهاي در حال پیشرفت در مرحله تحقيقاتي است. ميكروارگانيزم هاي متعددي برای تجزيه هيدروكربنهاي نفتي بکار می روند كه مهمترين آنها عبارتند از: باكتري ها- آنزیمها- اكتينومسيت ها – قارچها اصولاً تجزيه پذيري تركيبات نفتي به صورت زير است: آلكانآلكن= آليكن هيدروكربونهاي آروماتيك هيدروكربنهاي پلي آروماتيك در ميان ميكروارگانيزم هاي فوق آنزيمها از اهميت بيشتر برخوردارند. آنزيم ها قادرند هم تركيبات آليفاتيك و هم تركيبات آروماتيك موجود در نفت را تجزيه كنند. آنزيمهاي مونواكسيژناز و دي اكسيژناز مهمترين آنزيمهای موثر در تجزيه هيدروكربنهاي نفتي بوده و فراورده هاي حاصل از فعاليت اين آنزيمها، الكلها هستند، بنابراين با سنجش ميزان الكل ها مي توان پي به مقدار تجزيه هيدروكربن هاي نفتي برد. فنل از جمله آروماتیک های تک حلقه ای مهم است.این ماده و مشتقات آن در صنایع متعددی چون پالایشگاه های نفت،پتروشیمی،معادن و سموم دفع آفات کاربرد دارد که از طریق دفع غیر بهداشتی پساب این صنایع منجر به آلودگی محیط زیست و به خصوص منابع آبی می شود.

۱-۲-فنل و خصوصیات فیزیکی آن:

فنل با فرمول ArOH (C6H5OH) یک ترکیب حلقوی است که با نام های هیدروکسی بنزن یا اسید کاربولیک (Carbolic Acid)شناخته می شودو به فرم مختلف و در ترکیب با عناصر مختلف وجود دارد (١). فنل ها بلور های سفید سوزنی شکل نیمه شفاف به صورت توده متبلور و جاذب الرطوبه می باشد.فنل به صورت مایع یا جامد دارای نقطه ذوب پایین اما نقطه جوش بالا است زیرا در ساختمان خود پیوندهای هیدروژنی دارد وحتی در مقادیر کم می تواند با آب پیوند هیدروژنی برقرار کند(٩ گرم در هر ١٠٠میلی لیتر آب). فنل دارای وزن مولکولی ١١/٩۴،وزن مخصوص ٠۷۲/١،نقطه ذوب ۴١درجه سانتی گراد،نقطه جوش ١٨۲ درجه سانتی گراد،چگالی بخار ۲۴/٣وضریب شکست در ۴۵درجه سانتی گراد معادل ۵۴/١و فشار بخار معادل ٣۵١٣/٠ میلی متر جیوه در ۲۵درجه سانتی گراد است(۲). ترکیبات فنل آلودگی جدی برای رودخانه ها به شمار می رود.
۱-۳-منابع تولید فنل:
منبع اصلی فنل در محیط طبیعی به دو صورت آنتروپوژنیک وزنوبیوتیک می باشد: منبع آنتروپوژنیک :آتش سوزی جنگل ها ، خروج طبیعی از محیط شهری حاصل از آسفالت ها که به عنوان مواد چسبنده به کار می روند و فساد طبیعی مواد لیگنوسلولزی در این دسته قرار می گیرند. منبع زنوبیوتیک:شامل پسماند های صنعتی حاصل از استخراج سوخت های فسیلی و فرآیندهای سودمند شیمیایی از قبیل صنایع تولید فنل و رزین های فنلی ،صنایع دارویی ، صنایع چوب و کاغذ ، صنایع تولید حشره کش ها و سموم کشاورزی ، صنایع چرم و دباغی ، صنایع رنگ ، صنایع تولید انواع مواد پاک کننده می باشد. فنل را می توان از فاضلاب های صنعتی مختلف مثل پالایشگاه نفت و صنایع پتروشیمی و معدن زغال سنگ و صنایع شیمیایی جدا کرد. مقدار فنل در خروجی های صنعتی نباید بیش از ۵/٠ میلی گرم در لیتر باشد. روش های فیزیکوشیمیایی برای حذف فنل وترکیبات آن استفاده می شود(٣). اما امروزه ترجیحا از تجزیه فنل استفاده می کنند که ابزار جدید حذف آلودگی محیطی است.شماری از میکروارگانیسم های تجزیه کننده فنل از منابع مختلف جدا شده است که شامل مخمر و قارچ وجلبک و باکتری می باشد.
امروزه نگرانی بسیاری در مورد موضوع وجود سموم شیمیایی همچون فنل در آب وجود دارد که می تواند از این طریق وارد بدن انسان شود ویا به مصرف جانوران آبزی برسد. آب معمولا با فاضلاب کارخانه ها آلوده می شود واین امر موجب کدر شدن آب رودخانه ها می شود.در حدود ٨٠ درصد از بیماری ها در ارتباط با آب است ودر حدود ۵٠ درصد از جمعیت های شهری جهان این مشکل وجود دارد(۴).مطالعات بر روی انسان و جانوران نشان می دهد فنل به طور موثر از طریق استن
شاق و گوارش جذب می شود. بخار فنل می تواند به آسانی از طریق پوست جذب شود. فنل در فرم محلول به آسانی از پوست عبور می کند و روی کبد و کلیه و ریه اثر می گذارد. فنل سمی است و می تواند موجب کاهش فعالیت آنزیماتیک شود, اختلال در سیستم عصبی ایجاد کند و منجر به غش و اغما شود. این سم در ماهی ها بین ۲۵-۵ میلی گرم در لیتر مرگ آور است. اثر مستقیم فنل یک مانع برای واکنش های بیولوژیک است. ترکیبات فنل آلودگی جدی برای رودخانه ها است و اثر مضر آن مهار کنندگی رشد , کاهش مقاومت در برابر بیماری ها , مرگ آبزیان و افزایش رشد علف های هرز است. اگر آلودگی های فنلی در آب های زیرزمینی وارد شود سبب مشکلات اکولوژیکی جدی می شود. از اینرو حذف فنل از محیط مخصوصا از آب و منابع آب اهمیت حیاتی دارد. از روش های فیزیکو شیمیایی روتین در تخریب فنل استفاده می شود اما این روش ها هزینه بالایی دارد و تولید مواد و حدواسط مضر می کند. به همین دلیل امروزه از تجزیه میکروبی برای حذف آلودگی های فنل استفاده می شود(۵).
۱-۴- حلالیت در آب و سایر حلال ها :
فنل افزوده شده به آب ۲۵ درجه سانتی گراد در غلظت تا ٨ درصد و همچنین از ۷١ تا ٩٨درصد وزن حجمی تولید محلول های حقیقی می کند.فنل در الکل اتیلیک ،کلروفرم،تولوثن ، گلیسرین، روغن زیتون حتی بیش از ۵٠درصد حل می شود. در روغن های معدنی حلالیت آن در ۲۵ درجه سانتی گراد تقریبا ۲/٠ درصد و در اتر دوپترون ۵/۵درصد (در ٣٠ درجه سانتی گراد) و در روغن های حیوانی تا حدود ۴٠ درصداست. مطابق قانون عمومی با افزوده شدن تعداد گروه هیدروکسیل در یک ترکیب میزان حلالیت آن در آب افزایش می یابد.ولی در مورد فنل چند ظرفیتی صدق نمی کند(۶).
۱-۵- قدرت اسیدی فنل:
یک خاصیت اسیدی بعلت وجود اوربیتال ان ، مربوط به حلقه بنزن است.قدرت اسیدی فنل ها بوسیله جانشین های جاذب یا دافع الکترون تغییر می کند.از طرف دیگر وارد شدن گروه های جاذب الکترون ، مانند گروه های نیترو بسته به تعداد آن ها موجب افزایش قدرت اسیدی فنل می شود.
۱-۶-رنگ فنل:
بسیاری از فنل ها بصورت محلول های خیلی رقیق در آب یا الکل بوسیله میکرورفریک ایجاد رنگ های مشخصی می

No Comments

Leave a Reply