Natalia Lemańska–Malinowska
Transkrypt
Natalia Lemańska–Malinowska
Natalia Lemańska-Malinowska Politechnika Śląska [email protected] Porównanie rozkładu wybranych sulfonamidów w procesach fotochemicznego i enzymatycznego utleniania. Projekt badawczy ma na celu porównanie efektywności procesów utleniania aromatycznymi peroksygenazami wybranych substancji farmaceutycznych z grupy sulfonamidów z efektywnością rozkładu tych substancji z zastosowaniem poszczególnych technik zaawansowanego utleniania. Miarą efektywności procesów będzie pomiar ubytku stężenia danej substancji w czasie, a także stopień mineralizacji badanych związków podczas utleniania za pomocą wybranych metod. Efektywność procesów będzie również oceniania poprzez jakościowe porównanie powstających w wybranych procesach produktów przemian badanych substancji, a także stopnia ich toksyczności i toksyczności mieszanin poreakcyjnych. Dodatkowym celem badań będzie wyznaczenie parametrów kinetycznych rozkładu badanych substancji w wybranych procesach, które to parametry będą pomocne w dalszej ocenie efektywności procesów, ponieważ na ich podstawie można oszacować czas zatrzymania w systemie reakcyjnym. W badaniach wykorzystane zostaną następujące zaawansowane techniki utleniania: - fotoliza wspomagana nadtlenkiem wodoru (UV/H2O2); - fotoliza połączona z ozonowaniem (UV/O3); - ozonowanie wspomagane nadtlenkiem wodoru (O3/H2O2); - fotoliza połączona z ozonowaniem wspomagane nadtlenkiem wodoru (UV/O3/H2O2). Będą one prowadzone w reaktorze fotochemicznym (UvILab P400, Vita Tec GmbH, Niemcy) z możliwością podłączenia generatora ozonu. Reaktor wyposażony będzie w polichromatyczną lampę rtęciową umieszczoną wewnątrz komory reakcyjnej, w kwarcowej osłonie. Proces enzymatycznego utleniania aromatyczną peroksygenazą grzybową produkowaną przez Agrocybe aegerita będzie polegał na przeprowadzeniu reakcji utleniania przez oczyszczony enzym w obecności kwasu askorbinowego (inhibitora wolnych rodników) lub jego braku w środowisku o pH obojętnym. Proces enzymatycznego utleniania aromatycznymi peroksygenazami grzybowymi będzie prowadzony w Internationales Hochschulinstitut Zittau zgodnie z opatentowanymi wytycznymi. Pomiar aktualnego stężenia związków z grupy sulfonamidów w próbkach dokonywany będzie za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). System HPLC sprzężony będzie ze spektrometrem mas Q Trap LC-MS/MS System. Z kolei analiza mineralizacji próbki będzie wykonywana przy wykorzystaniu systemu do analizy ogólnego węgla organicznego (TOC-analyzer firmy Shimadzu). Dodatkowo produkty przemian oznaczone za pomocą techniki HPLC/MS wybranych substancji, zostaną wykorzystane w celu oceny toksyczności z wykorzystaniem standardowych procedur toksyczności ostrej oraz chronicznej. Realizacja tego etapu zostanie przeprowadzona przy użyciu testu Microtox, opartego na luminescencji bakterii Vibrio fischeri (procedury na toksyczność chroniczną i ostrą). Ponadto dla procesu enzymatycznego z użyciem aromatycznej peroksygenazy, jak również poszczególnych procesów zaawansowanego utleniania zostaną wyznaczone parametry kinetyczne rozkładu wybranych sulfonamidów. Parametry kinetyczne zostaną obliczone z wykorzystaniem programów komputerowego opracowania wyników badań – MATLAB, ANEMONA. Uzyskane rezultaty pozwolą przede wszystkim na ustalenie, która z metod utleniania jest bardziej efektywna, będzie powodować szybszy ubytek substancji, w procesie usuwania związków z grupy sulfonamidów oraz będzie równocześnie bezpieczna dla środowiska naturalnego. Wyznaczenie parametrów kinetycznych, związanych z szybkościami reakcji (zarówno enzymatycznej, jak i fotochemicznej) będą pomocne w szacowaniu czasu zatrzymania, a więc i kubatury reaktorów, które mogą być wykorzystane w skali technicznej. Efektem realizacji projektu badawczego będzie stworzenie rozwiązania technicznego związanego z procesem oczyszczania ścieków prowadzonym w skali przemysłowej oraz próba wdrożenia tegoż rozwiązania na oczyszczalni ścieków „Śródmieście” w Zabrzu, z którą Katedra Biotechnologii Środowiskowej od kilku lat współpracuje. Aspekt ten powiązany jest z założeniami Programu Rozwoju Technologii Województwa Śląskiego na lata 2010-2020 z obszaru technologicznego nr 3. Technologie dla ochrony środowiska oraz z obszarem nr 3.1 Technologie procesowania (oczyszczania i separowania) wody i gazów, gromadzenie i uzdatnianie wody.