JP2580539B2 - How to remove phenols in water - Google Patents

How to remove phenols in water

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JP2580539B2
JP2580539B2 JP6212550A JP21255094A JP2580539B2 JP 2580539 B2 JP2580539 B2 JP 2580539B2 JP 6212550 A JP6212550 A JP 6212550A JP 21255094 A JP21255094 A JP 21255094A JP 2580539 B2 JP2580539 B2 JP 2580539B2
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廣保 市川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水中のフェノール類の
除去方法の改良に関するものである。さらに詳しくいえ
ば、本発明は、水中のフェノール類を、ペルオキシダー
ゼをその水溶液から粉粒状マグネタイトに吸着させて得
た固定化ペルオキシダーゼと過酸化水素とで酸化処理す
ることにより、酵素の失活を抑制するとともに、フェノ
ール類の酸化生成物を固定化酵素に吸着させて除去する
水中のフェノール類の除去方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved method for removing phenols in water. More specifically, the present invention suppresses enzyme inactivation by oxidizing phenols in water with immobilized peroxidase obtained by adsorbing peroxidase from the aqueous solution to particulate magnetite and hydrogen peroxide. The present invention also relates to a method for removing phenols in water, in which oxidation products of phenols are adsorbed and removed by an immobilized enzyme.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学工場やコークス工場、あるいは重質
油分解処理プロセスからの排水中には種々のフェノール
類が含まれている。このフェノール類は環境汚染をもた
らすことから、排水を河川に放流する場合には、その含
有量については厳しい基準が設けられている。
2. Description of the Related Art Various phenols are contained in wastewater from a chemical plant, a coke plant, or a heavy oil cracking treatment process. Since these phenols cause environmental pollution, strict standards are set for their content when discharging wastewater into rivers.

【0003】従来、フェノール類を含む排水の処理方法
としては、例えば吸着法、抽出法、イオン交換法、酸化
法、生物処理法などが知られているが、効果やコスト面
などから、現在、実用的には生物処理法(活性汚泥法)
のみが行われている。しかしながら、この生物処理法に
おいても、フェノール類は生物分解性が低い上、毒性を
有するので生物活性が阻害され、処理が十分に行われな
いため、生物分解されずに環境へ放出されているものも
多い。したがって、排水中のフェノール類を、低いコス
トで簡単に効率よく処理する方法の開発が望まれてい
る。
Conventionally, as a method for treating wastewater containing phenols, for example, an adsorption method, an extraction method, an ion exchange method, an oxidation method, a biological treatment method, and the like are known. Practically biological treatment method (activated sludge method)
Only has been done. However, even in this biological treatment method, phenols have low biodegradability and are toxic, so their biological activity is inhibited, and the treatment is not performed sufficiently. There are many. Therefore, development of a method for easily and efficiently treating phenols in wastewater at low cost is desired.

【0004】フェノール類の安価で簡単な処理方法とし
ては、酵素の触媒作用を利用する方法が考えられ、これ
まで、過酸化水素による酸化反応を触媒する酵素である
ペルオキシダーゼなどを利用する方法が種々試みられて
きた。しかしながら、この方法においては、ペルオキシ
ダーゼなどの酵素がフェノール類の酸化生成物と結合し
て失活したり、該酸化生成物が水中に溶存したままで除
去されないなどの欠点がある。
As an inexpensive and simple method for treating phenols, a method utilizing the catalytic action of an enzyme is considered, and various methods utilizing an enzyme catalyzing the oxidation reaction with hydrogen peroxide, such as peroxidase, have been considered. Have been tried. However, this method has drawbacks in that enzymes such as peroxidase bind to and inactivate oxidation products of phenols, and the oxidation products remain dissolved in water and cannot be removed.

【0005】他方、マグネタイトを担体とし、これに各
種酵素を固定化させて用いる方法は知られている。しか
しながら、この固定化を行うには、先ずマグネタイトを
3‐アミノプロピルトリエトキシシランで処理したの
ち、グルタルアルデヒドを反応させ、次いでこれに酵素
を結合させるという煩雑な操作を伴う複数工程を必要と
するため、工業的に実施する方法としては、必ずしも満
足しうるものとはいえない。
On the other hand, a method is known in which magnetite is used as a carrier and various enzymes are immobilized on the carrier. However, this immobilization requires multiple steps involving complicated operations of first treating magnetite with 3-aminopropyltriethoxysilane, then reacting with glutaraldehyde, and then binding an enzyme thereto. Therefore, it cannot always be said that the method is industrially practiced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
酵素を利用して水中のフェノール類を処理するための従
来の方法が有する欠点を克服し、酵素の失活を抑制する
とともに、フェノール類の酸化生成物の水中からの除去
を容易に行いうるように、酵素を簡単な手段で固定化し
て用いる方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention overcomes the drawbacks of the conventional methods for treating phenols in water using such enzymes, suppresses enzyme deactivation, It is an object of the present invention to provide a method for immobilizing an enzyme by a simple means so that oxidation products of a kind can be easily removed from water.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酵素の固
定化について種々研究を重ねた結果、酵素としてペルオ
キシダーゼを用いる場合、このものはマグネタイトに対
し、単にその水溶液から吸着させるだけで簡単に固定化
させることができ、これを過酸化水素と組み合わせて水
中のフェノール類の酸化処理に用いると、従来の固定化
酵素よりも失活が少なく、しかも酸化生成物の吸着にお
いても優れていることを見出し、この知見に基づいて本
発明をなすに至った。
The present inventors have conducted various studies on immobilization of an enzyme. As a result, when peroxidase is used as an enzyme, the enzyme can be easily adsorbed on magnetite simply by adsorbing it from an aqueous solution thereof. When used in combination with hydrogen peroxide to oxidize phenols in water, it is less inactivated than conventional immobilized enzymes, and is superior in adsorbing oxidation products. This led to the present invention based on this finding.

【0008】すなわち、本発明は、水中のフェノール類
を、ペルオキシダーゼ及び過酸化水素による酸化処理で
除去する方法において、該ペルオキシダーゼを、その水
溶液から粉粒状マグネタイトに吸着させ、固定化して用
いることを特徴とする水中のフェノール類の除去方法を
提供するものである。
[0008] That is, the present invention provides a method for removing phenols in water by oxidation treatment with peroxidase and hydrogen peroxide, wherein the peroxidase is adsorbed from an aqueous solution thereof to powdered magnetite and immobilized. And a method for removing phenols in water.

【0009】本発明方法により除去できるフェノール類
としては、種々の水酸基含有芳香族化合物が挙げられ、
例えばフェノールを始め、クロロフェノール、メトキシ
フェノール、クレゾール、ヒドロキシフェノールなどが
ある。また、これらのフェノール類の濃度は0.001
〜10mM程度の範囲にあるのが好ましい。
The phenols that can be removed by the method of the present invention include various hydroxyl-containing aromatic compounds.
For example, there are phenol, chlorophenol, methoxyphenol, cresol, hydroxyphenol and the like. The concentration of these phenols is 0.001.
It is preferably in the range of about 10 to 10 mM.

【0010】本発明方法においては、酵素としてペルオ
キシダーゼ(EC 1. 11.1.7)が用いられ
る。このペルオキシダーゼは、一般に H22+AH2→2H2O+A(AH2:基質) で示される反応を触媒する酵素であって、動物、植物、
微生物界に広く分布しており、特に西洋ワサビに多く含
まれている。本発明においては、このペルオキシダーゼ
を過酸化水素の存在下でフェノール類を酸化するための
触媒として用いる。本発明において用いられるペルオキ
シダーゼの由来については特に制限はなく、動物、植
物、微生物由来のいずれであってもよい。
In the method of the present invention, peroxidase (EC 1.1.1.7) is used as the enzyme. This peroxidase is an enzyme that catalyzes a reaction generally represented by H 2 O 2 + AH 2 → 2H 2 O + A (AH 2 : substrate), and is used for animals, plants,
It is widely distributed in the microbial kingdom, especially in horseradish. In the present invention, this peroxidase is used as a catalyst for oxidizing phenols in the presence of hydrogen peroxide. The origin of the peroxidase used in the present invention is not particularly limited, and may be any of animals, plants, and microorganisms.

【0011】本発明方法においては、このペルオキシダ
ーゼを、粉粒状マグネタイトに固定化して用いることが
必要である。この粉粒状マグネタイトすなわち、四三酸
化鉄(Fe34)の平均粒子径は0.1〜1000μm
の範囲が好適である。
In the method of the present invention, it is necessary to use the peroxidase immobilized on powdered magnetite. The particulate magnetite i.e., the average particle diameter of iron oxide black (Fe 3 O 4) is 0.1~1000μm
Is suitable.

【0012】ペルオキシダーゼのマグネタイトへの固定
化は、例えばペルオキシダーゼを0.001〜10g/
リットル程度の濃度で含有する水溶液に、マグネタイト
を0.001〜1000g/リットル程度の割合で懸濁
させたのち、通常温度0〜50℃の条件でかきまぜて、
マグネタイトにペルオキシダーゼを吸着させ、次いで、
常法に従ってマグネタイトを回収することにより行うの
が、操作が簡単で、しかも特殊の薬品を用いる必要がな
い上に除去効率の高い固定化ペルオキシダーゼが得られ
るので有利である。
[0012] The immobilization of peroxidase on magnetite is carried out, for example, by adding 0.001 to 10 g of peroxidase to the magnetite.
Magnetite is suspended in an aqueous solution containing a concentration of about 1 liter at a ratio of about 0.001 to 1000 g / liter, and then stirred at a temperature of usually 0 to 50 ° C.
Peroxidase is adsorbed on magnetite, then
It is advantageous to carry out the process by recovering magnetite according to a conventional method, since the operation is simple, no special chemicals need to be used, and an immobilized peroxidase with high removal efficiency can be obtained.

【0013】本発明においては、このようにして得られ
た固定化ペルオキシダーゼと過酸化水素を用い、水中の
フェノール類を酸化処理する。この酸化処理の方法とし
ては、例えば、被処理水中に固定化ペルオキシダーゼを
分散させ、過酸化水素を添加する方法、あるいはカラム
に固定化ペルオキシダーゼを充てんし、これに被処理水
を過酸化水素と共に通液する方法などを用いることがで
きる。
In the present invention, phenols in water are oxidized using the thus obtained immobilized peroxidase and hydrogen peroxide. As a method of the oxidation treatment, for example, a method in which immobilized peroxidase is dispersed in the water to be treated and hydrogen peroxide is added, or the column is filled with the immobilized peroxidase, and the water to be treated is passed along with hydrogen peroxide. A method of liquefying can be used.

【0014】酸化処理における温度は10〜50℃の範
囲が好ましく、またpHは、通常4〜9、好ましくは4
〜7の範囲である。固定化ペルオキシダーゼの使用量
は、フェノール類の濃度によって左右されるので、あら
かじめ予備試験を行い、決めるのが好ましいが、フェノ
ール類の濃度0.001〜10mMに対し、酵素濃度と
して0.01〜100mg/リットルの範囲が好まし
い。また、過酸化水素の使用量は、通常フェノール類1
当量に対し、0.5〜1.5当量の範囲で選ばれる。こ
の過酸化水素は、はじめに全量添加してもよいし、少量
ずつ逐次的に添加してもよく、また、化学反応などによ
り、系内で生成させてもよい。
The temperature in the oxidation treatment is preferably in the range of 10 to 50 ° C., and the pH is usually 4 to 9, preferably 4 to 9.
~ 7. Since the amount of the immobilized peroxidase depends on the concentration of the phenol, it is preferable to conduct a preliminary test in advance and determine the amount. However, the concentration of the phenol is 0.001 to 10 mM, and the concentration of the enzyme is 0.01 to 100 mg. Per liter is preferred. The amount of hydrogen peroxide used is usually 1 phenol.
It is selected in the range of 0.5 to 1.5 equivalents to the equivalents. This hydrogen peroxide may be initially added in its entirety, may be sequentially added little by little, or may be generated in the system by a chemical reaction or the like.

【0015】また、固定化ペルオキシダーゼ触媒で過酸
化水素酸化しにくいフェノール類の場合には、反応を促
進するために、助剤を添加して、その酸化生成物をフェ
ノール類との重合を行わせてもよい。この際添加する助
剤としてはフェノールなどを用いることができる。
In the case of phenols which are hardly oxidized with hydrogen peroxide by an immobilized peroxidase catalyst, an auxiliary agent is added to promote the reaction, and the oxidation product is polymerized with the phenols. You may. At this time, phenol or the like can be used as an auxiliary agent to be added.

【0016】被処理水中に固定化ペルオキシダーゼを懸
濁させて酸化処理する場合、酸化処理後、フェノール類
の酸化生成物を吸着した固定化ペルオキシダーゼは分離
除去される。この分離除去方法については特に制限はな
く、例えば磁力により分離してもよいし、沈殿させて除
去してもよく、あるいはろ過、遠心分離、浮上分離など
の方法により除去してもよい。
In the case where the immobilized peroxidase is suspended and oxidized in the water to be treated, after the oxidation, the immobilized peroxidase to which the oxidation product of phenols is adsorbed is separated and removed. The separation and removal method is not particularly limited, and may be, for example, separation by magnetic force, removal by precipitation, or removal by filtration, centrifugation, flotation, or the like.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によると、ペルオキシダーゼをそ
の水溶液からマグネタイトに吸着させて得られた固定化
ペルオキシダーゼと過酸化水素とで、水中のフェノール
類を酸化処理することにより、ペルオキシダーゼの失活
が抑制されるとともに、フェノール類の酸化生成物が固
定化ペルオキシダーゼに容易に結合して、完全に除去さ
れる。また、酵素の吸着法を用いれば高価な薬品を使用
する必要がなく、簡単な操作で固定化することができ、
しかも担体としてマグネタイトを使用するため、反応後
の処理液と固定化酵素の分離が極めて容易であることか
ら、従来法よりも処理経費を大きく低減することができ
る。
According to the present invention, oxidization of phenols in water with immobilized peroxidase obtained by adsorbing peroxidase from its aqueous solution to magnetite and hydrogen peroxide suppresses peroxidase inactivation. At the same time, the oxidation products of the phenols readily bind to the immobilized peroxidase and are completely removed. In addition, if the enzyme adsorption method is used, there is no need to use expensive chemicals, and the immobilization can be performed by a simple operation.
In addition, since magnetite is used as the carrier, the separation of the treatment solution after the reaction and the immobilized enzyme is extremely easy, so that the processing cost can be greatly reduced as compared with the conventional method.

【0018】本発明の水中フェノール類の除去方法は、
このような優れた特徴を有することから、極めて実用的
であり、例えば上水処理、工業用水処理、排水処理、廃
棄物浸出水処理などに好適に利用することができる。
The method for removing phenols in water according to the present invention comprises:
Because of these excellent characteristics, it is extremely practical and can be suitably used for, for example, water treatment, industrial water treatment, wastewater treatment, waste leachate treatment, and the like.

【0019】[0019]

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0020】参考例1 平均粒径約5μmのマグネタイト粉末(半井化学社製)
50mgに、ペルオキシダーゼ(和光純薬社製、わさび
起源)水溶液25mlを加え、20℃で15時間かきま
ぜたのち、マグネタイトを分離した。分離後の水溶液の
ペルオキシダーゼ濃度を測定し、吸着平衡を求めたとこ
ろ、平衡濃度1mg/リットルでの吸着量は8.5mg
/gであった。また、水道水及び塩化ナトリウム水溶液
(10mM)からの吸着もほぼ同様であった。
Reference Example 1 Magnetite powder having an average particle size of about 5 μm (manufactured by Hanoi Chemical Co., Ltd.)
To 50 mg, 25 ml of an aqueous solution of peroxidase (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, wasabi origin) was added, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 15 hours to separate magnetite. The peroxidase concentration of the aqueous solution after separation was measured, and the adsorption equilibrium was determined. The amount of adsorption at an equilibrium concentration of 1 mg / liter was 8.5 mg.
/ G. The adsorption from tap water and aqueous sodium chloride solution (10 mM) was almost the same.

【0021】参考例2 平均粒径約5μmのマグネタイト粉末(半井化学社製)
1gに、ペルオキシダーゼ(和光純薬社、わさび起源)
0.33mg/ml濃度の水溶液3mlを加え、20℃
で15時間かきまぜたのち、水で洗浄した。この洗浄水
中の酵素濃度を測定し、固定化の収率を求めたところ、
約99%であり、活性の収率は約100%であった[以
下、固定化酵素(A)という]。この固定化酵素は、水
でほとんど脱離せず、かつ室温で安定であり、3週間後
も活性は100%を保持していた。
Reference Example 2 Magnetite powder having an average particle size of about 5 μm (manufactured by Hanoi Chemical Co., Ltd.)
1 g peroxidase (Wako Pure Chemical Industries, wasabi origin)
Add 3 ml of an aqueous solution having a concentration of 0.33 mg / ml, and add
, And washed with water. When the enzyme concentration in this wash water was measured and the yield of immobilization was determined,
The activity was about 99%, and the activity yield was about 100% [hereinafter referred to as immobilized enzyme (A)]. This immobilized enzyme was hardly desorbed by water, was stable at room temperature, and retained its activity at 100% after 3 weeks.

【0022】参考例3 酵素の固定化方法としてよく知られているグルタルアル
デヒドを用いる担体架橋法により、ペルオキシダーゼを
固定化した。
Reference Example 3 Peroxidase was immobilized by a carrier cross-linking method using glutaraldehyde, which is well known as an enzyme immobilization method.

【0023】平均粒径約5μmのマグネタイト粉末1g
に3‐アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学社
製)0.1重量%水溶液2mlを加え、45℃で15時
間反応させてアミノ基を担持させたのち、水で洗浄し
た。次いで、これに、グルタルアルデヒド(半井化学社
製、25重量%水溶液)の5重量%水溶液0.1mlを
添加し、3時間反応させたのち、水で洗浄した。これ
に、ペルオキシダーゼ3mg/ml濃度の水溶液0.3
3mlを添加し、20℃で15時間かきまぜたのち、水
で洗浄した。この洗浄水中の酵素濃度を測定し、固定化
収率を求めたところ、約99%であり、活性収率は約1
00%であった[以下固定化酵素(B)という]。
1 g of magnetite powder having an average particle size of about 5 μm
2 ml of a 0.1% by weight aqueous solution of 3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added thereto, and the mixture was reacted at 45 ° C. for 15 hours to carry an amino group, followed by washing with water. Then, 0.1 ml of a 5% by weight aqueous solution of glutaraldehyde (a 25% by weight aqueous solution, manufactured by Hanui Chemical Co., Ltd.) was added thereto, reacted for 3 hours, and washed with water. This was combined with a 0.3 mg / ml aqueous solution of peroxidase 0.3
After adding 3 ml and stirring at 20 ° C. for 15 hours, the mixture was washed with water. The enzyme concentration in the washing water was measured and the immobilization yield was determined to be about 99%, and the activity yield was about 1
00% [hereinafter referred to as immobilized enzyme (B)].

【0024】実施例1 参考例2で得られた固定化酵素(A)、参考例3で得ら
れた固定化酵素(B)及び溶解ペルオキシダーゼを使用
して、フェノールの酸化実験を行った。
Example 1 A phenol oxidation experiment was performed using the immobilized enzyme (A) obtained in Reference Example 2, the immobilized enzyme (B) obtained in Reference Example 3, and dissolved peroxidase.

【0025】フェノール1mM、所定濃度の各ペルオキ
シダーゼ、過酸化水素1.2mM及び緩衝液10mMを
含有する反応液(pH7.0)を室温でかきまぜ、30
分後のフェノール濃度を測定し、除去率を求めた。ま
た、反応終了液を回転数3000rpmで10分間遠心
分離処理し、分離液の400nm吸光度を測定した。
A reaction solution (pH 7.0) containing 1 mM of phenol, a predetermined concentration of each peroxidase, 1.2 mM of hydrogen peroxide and 10 mM of a buffer solution was stirred at room temperature.
The phenol concentration after one minute was measured and the removal rate was determined. The reaction-terminated liquid was centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes, and the absorbance of the separated liquid was measured at 400 nm.

【0026】その結果、酵素量4mg/リットルでのフ
ェノール除去率は、固定化酵素(A)でほぼ100%、
固定化酵素(B)で95%、溶解酵素で60%であっ
た。また、固定化酵素では反応終了後の分離液は無色透
明であった。
As a result, the phenol removal rate at an enzyme amount of 4 mg / liter was almost 100% for the immobilized enzyme (A),
It was 95% for the immobilized enzyme (B) and 60% for the lytic enzyme. In the case of the immobilized enzyme, the separated solution after the reaction was colorless and transparent.

【0027】一方、溶解酵素では、フェノールを100
%除去するのに20mg/リットルの酵素量を必要と
し、かつ反応終了液は、400nm吸光度が0.1で褐
色を呈しており、沈殿はなかった。
On the other hand, in the lytic enzyme, phenol
The amount of the enzyme required to be removed was 20 mg / liter, and the reaction-terminated liquid had an absorbance of 400 nm of 0.1, was brown, and had no precipitate.

【0028】実施例2 参考例2で得られた固定化酵素(A)、参考例3で得ら
れた固定化酵素(B)及び溶解ペルオキシダーゼを使用
して、o‐クロロフェノールの酸化実験を行った。
Example 2 Using the immobilized enzyme (A) obtained in Reference Example 2, the immobilized enzyme (B) obtained in Reference Example 3, and dissolved peroxidase, an oxidation experiment of o-chlorophenol was performed. Was.

【0029】o‐クロロフェノール1mM、所定濃度の
各ペルオキシダーゼ、過酸化水素1mM及び緩衝液10
mMを含有する反応液(pH7.0)を室温でかきま
ぜ、30分後のo‐クロロフェノール濃度を測定し、除
去率を求めた。また、反応終了液を回転数3000rp
mで10分間遠心分離処理し、分離液の400nm吸光
度を測定した。
1 mM o-chlorophenol, a predetermined concentration of each peroxidase, 1 mM hydrogen peroxide and 10 mM buffer
The reaction solution (pH 7.0) containing mM was stirred at room temperature, and the o-chlorophenol concentration after 30 minutes was measured to determine the removal rate. In addition, the reaction completed solution was rotated at 3000 rpm.
m, and centrifuged at 10 m for 10 minutes, and the absorbance of the separated solution at 400 nm was measured.

【0030】その結果、酵素量2mg/リットルでo‐
クロロフェノール除去率は、固定化酵素(A)でほぼ1
00%、固定化酵素(B)で90%、溶解酵素で48%
であった。また、固定化酵素では反応終了後の分離液は
無色透明であった。
As a result, when the enzyme amount was 2 mg / liter, o-
The chlorophenol removal rate was almost 1 for the immobilized enzyme (A).
00%, 90% for immobilized enzyme (B), 48% for lytic enzyme
Met. In the case of the immobilized enzyme, the separated solution after the reaction was colorless and transparent.

【0031】一方、溶解酵素では、o‐クロロフェノー
ルを100%除去するのに4mg/リットルの酵素量を
必要とし、かつ反応終了液は、400nm吸光度が1.
2で着色しており、沈殿はなかった。
On the other hand, in the case of the lytic enzyme, an enzyme amount of 4 mg / liter is required to remove 100% of o-chlorophenol, and the reaction-terminated liquid has an absorbance of 400 nm of 1.
No. 2 and no precipitate.

【0032】実施例3 参考例2で得られた固定化酵素(A)、参考例3で得ら
れた固定化酵素(B)及び溶解ペルオキシダーゼを使用
して、m‐クロロフェノールの酸化実験を行った。
Example 3 Using the immobilized enzyme (A) obtained in Reference Example 2, the immobilized enzyme (B) obtained in Reference Example 3, and dissolved peroxidase, an oxidation experiment of m-chlorophenol was performed. Was.

【0033】m‐クロロフェノール1mM、所定濃度の
各ペルオキシダーゼ、過酸化水素1mM及び緩衝液10
mMを含有する反応液(pH7.0)を室温でかきま
ぜ、30分後のm‐クロロフェノール濃度を測定し、除
去率を求めた。また、反応終了液を回転数3000rp
mで10分間遠心分離処理し、分離液の400nm吸光
度を測定した。
1 mM of m-chlorophenol, each peroxidase at a predetermined concentration, 1 mM of hydrogen peroxide and 10 mM of buffer
The reaction solution (pH 7.0) containing mM was stirred at room temperature, and the concentration of m-chlorophenol after 30 minutes was measured to determine the removal rate. In addition, the reaction completed solution was rotated at 3000 rpm.
m, and centrifuged at 10 m for 10 minutes, and the absorbance of the separated solution at 400 nm was measured.

【0034】その結果、酵素量4mg/リットルでのm
‐クロロフェノール除去率は、固定化酵素(A)で94
%、固定化酵素(B)で85%、溶解酵素で38%であ
った。また、固定化酵素では反応終了後の分離液は無色
透明であった。
As a result, when the amount of enzyme was 4 mg / liter, m
-The chlorophenol removal rate was 94% for the immobilized enzyme (A).
%, 85% for the immobilized enzyme (B) and 38% for the lytic enzyme. In the case of the immobilized enzyme, the separated solution after the reaction was colorless and transparent.

【0035】一方、溶解酵素では、m‐クロロフェノー
ルを100%除去するのに20mg/リットルの酵素量
を必要とした。
On the other hand, in the case of the lytic enzyme, an amount of 20 mg / liter of enzyme was required to remove 100% of m-chlorophenol.

【0036】実施例4 参考例2で得られた固定化酵素(A)、参考例3で得ら
れた固定化酵素(B)及び溶解ペルオキシダーゼを使用
して、p‐クロロフェノールの酸化実験を行った。
Example 4 Using the immobilized enzyme (A) obtained in Reference Example 2, the immobilized enzyme (B) obtained in Reference Example 3, and dissolved peroxidase, an experiment for oxidizing p-chlorophenol was performed. Was.

【0037】p‐クロロフェノール1mM、所定濃度の
各ペルオキシダーゼ、過酸化水素1mM及び緩衝液10
mMを含有する反応液(pH7.0)を室温でかきま
ぜ、30分後のp‐クロロフェノール濃度を測定し、除
去率を求めた。また、反応終了液を回転数3000rp
mで10分間遠心分離処理し、分離液の400nm吸光
度を測定した。
1 mM p-chlorophenol, each peroxidase at a predetermined concentration, 1 mM hydrogen peroxide, and 10 mM buffer
The reaction solution (pH 7.0) containing mM was stirred at room temperature, and the p-chlorophenol concentration after 30 minutes was measured to determine the removal rate. In addition, the reaction completed solution was rotated at 3000 rpm.
m, and centrifuged at 10 m for 10 minutes, and the absorbance of the separated solution at 400 nm was measured.

【0038】その結果、酵素量1mg/リットルでのp
‐クロロフェノール除去率は、固定化酵素(A)及び固
定化酵素(B)でほぼ100%、溶解酵素で35%であ
った。また、固定化酵素では反応終了後の分離液は無色
透明であった。
As a result, p at an enzyme amount of 1 mg / liter
-The chlorophenol removal rate was almost 100% for the immobilized enzyme (A) and the immobilized enzyme (B), and 35% for the lytic enzyme. In the case of the immobilized enzyme, the separated solution after the reaction was colorless and transparent.

【0039】一方、溶解酵素では、p‐クロロフェノー
ルを100%除去するのに4mg/リットルの酵素量を
必要とし、かつ反応終了液は400nm吸光度が0.0
42で着色していた。
On the other hand, in the case of the lytic enzyme, an amount of 4 mg / liter of enzyme is required to remove 100% of p-chlorophenol, and the reaction-terminated solution has an absorbance of 400 nm at 0.0 nm.
It was colored at 42.

【0040】実施例5 参考例2で得られた固定化酵素(A)、参考例3で得ら
れた固定化酵素(B)及び溶解ペルオキシダーゼを使用
して、短時間でのフェノールの酸化実験を行った。
Example 5 Using the immobilized enzyme (A) obtained in Reference Example 2, the immobilized enzyme (B) obtained in Reference Example 3, and dissolved peroxidase, a phenol oxidation experiment in a short time was carried out. went.

【0041】フェノール1mM、ペルオキシダーゼ2m
g/リットル、過酸化水素1.2mM及び緩衝液10m
Mを含有する反応液(pH7.0)を室温でかきまぜ、
0.5、1、2、5、15及び30分後、反応液0.5
mlを採り、ただちにカタラーゼ0.8mg/ml水溶
液を0.5ml添加して反応を止め、フェノール濃度を
測定した。
Phenol 1 mM, peroxidase 2 m
g / liter, 1.2 mM hydrogen peroxide and 10 m buffer
Stir the reaction solution (pH 7.0) containing M at room temperature,
After 0.5, 1, 2, 5, 15, and 30 minutes, 0.5
The reaction was stopped by immediately adding 0.5 ml of a 0.8 mg / ml aqueous solution of catalase, and the phenol concentration was measured.

【0042】その結果、溶解酵素では、2分後に酵素が
失活して反応が止まる(除去率26%)のに対し、固定
化酵素(A)では15分後に除去率84.5%、30分
後に95.2%であり、固定化酵素(B)では15分後
に73.6%、30分後に84.6%であった。また、
固定化酵素(A)を30分間煮沸したものでは全く反応
しなかった。このことは、反応が酵素触媒反応によるこ
と、また、固定化酵素へのフェノールの吸着もないこと
を示している。
As a result, in the case of the lytic enzyme, the enzyme was inactivated after 2 minutes and the reaction was stopped (removal rate: 26%), whereas in the case of the immobilized enzyme (A), the removal rate was 84.5%, 30% after 15 minutes. After 5 minutes, it was 95.2%, and for the immobilized enzyme (B), it was 73.6% after 15 minutes, and 84.6% after 30 minutes. Also,
No reaction occurred when the immobilized enzyme (A) was boiled for 30 minutes. This indicates that the reaction was an enzyme-catalyzed reaction, and that there was no adsorption of phenol to the immobilized enzyme.

【0043】実施例6 参考例2で得られた固定化酵素(A)及び溶解ペルオキ
シダーゼを使用して、2,6‐ジクロロフェノールの酸
化実験を行った。
Example 6 Using the immobilized enzyme (A) and dissolved peroxidase obtained in Reference Example 2, an experiment for oxidizing 2,6-dichlorophenol was performed.

【0044】2,6‐ジクロロフェノール0.2mM、
ペルオキシダーゼ2mg/リットル、過酸化水素0.2
mM及び緩衝液10mMを含有する反応液(pH5.
5)を室温でかきまぜ、30分後の2,6‐ジクロロフ
ェノール濃度を測定し、2,6‐ジクロロフェノールの
除去率を求めた。
0.2 mM 2,6-dichlorophenol,
Peroxidase 2 mg / liter, hydrogen peroxide 0.2
A reaction solution (pH 5.
5) was stirred at room temperature, and the concentration of 2,6-dichlorophenol after 30 minutes was measured to determine the removal rate of 2,6-dichlorophenol.

【0045】その結果、30分後の除去率は、固定化酵
素(A)では85%であるのに対し、溶解酵素では55
%であった。また、3時間後の除去率は、それぞれ10
0%及び70%であった。
As a result, the removal rate after 30 minutes was 85% for the immobilized enzyme (A), whereas it was 55% for the lysed enzyme.
%Met. The removal rates after 3 hours were 10
0% and 70%.

【0046】実施例7 参考例2で得られた固定化酵素(A)及び溶解ペルオキ
シダーゼを使用して、クロロフェノール混合水溶液の酸
化実験を行った。
Example 7 Using the immobilized enzyme (A) and the dissolved peroxidase obtained in Reference Example 2, an experiment of oxidizing a mixed aqueous solution of chlorophenol was performed.

【0047】p‐クロロフェノール0.2mM、2,4
‐ジクロロフェノール0.2mM、2,4,5‐トリク
ロロフェノール0.1mM、2,4,6‐トリクロロフ
ェノール0.1mM、2,3,4,6‐テトラクロロフ
ェノール0.02mM及びペンタクロロフェノール0.
01mM、ペルオキシダーゼ2mg/リットル、過酸化
水素1mM及び緩衝液10mMを含有する反応液(pH
5.5)を室温でかきまぜ、30分後のクロロフェノー
ル濃度を測定し、除去率を求めた。
P-chlorophenol 0.2 mM, 2,4
-Dichlorophenol 0.2 mM, 2,4,5-trichlorophenol 0.1 mM, 2,4,6-trichlorophenol 0.1 mM, 2,3,4,6-tetrachlorophenol 0.02 mM and pentachlorophenol 0 .
Reaction solution containing 01 mM, 2 mg / liter peroxidase, 1 mM hydrogen peroxide and 10 mM buffer (pH
5.5) was stirred at room temperature, and the chlorophenol concentration after 30 minutes was measured to determine the removal rate.

【0048】その結果、固定化酵素(A)では、各クロ
ロフェノールの除去率は、それぞれ100、100、9
9.1、100、100及び100%であったのに対
し、溶解酵素では、それぞれ56.9、81.3、4
9.6、97.6、92.7及び92.2%であった。
また、全有機炭素(TOC)及び活性炭吸着性有機塩素
(AOX)の除去率は、固定化酵素(A)で85%及び
89%であったのに対し、溶解酵素では54%及び68
%にとどまった。
As a result, in the immobilized enzyme (A), the chlorophenol removal rates were 100, 100 and 9 respectively.
For the lytic enzyme, 56.9, 81.3, 41.3, and 9.1, 100, 100, and 100%, respectively.
9.6, 97.6, 92.7 and 92.2%.
The removal rates of total organic carbon (TOC) and activated carbon-adsorbing organic chlorine (AOX) were 85% and 89% for the immobilized enzyme (A), while 54% and 68% for the lytic enzyme.
% Stayed.

【0049】比較例 ペルオキシダーゼを固定化していないマグネタイト及び
溶解ペルオキシダーゼを使用してフェノールの酸化実験
を行った。マグネタイト10mg、フェノール1mM、
ペルオキシダーゼ2mg/リットル、過酸化水素1.2
mM及び緩衝液10mMを含有する反応液(pH7.
0)を室温でかきまぜ、30分後の反応液のフェノール
濃度を測定したところ、0.74mMであり、除去率は
26%にとどまった。
Comparative Example A phenol oxidation experiment was performed using magnetite without immobilized peroxidase and dissolved peroxidase. Magnetite 10 mg, phenol 1 mM,
Peroxidase 2 mg / liter, hydrogen peroxide 1.2
Reaction solution containing 10 mM mM and 10 mM buffer (pH 7.
0) was stirred at room temperature, and the phenol concentration of the reaction solution after 30 minutes was measured. The result was 0.74 mM, and the removal rate was only 26%.

【0050】以上の結果から、ペルオキシダーゼをその
水溶液からマグネタイトに吸着させて得られた固定化ペ
ルオキシダーゼ(A)は、いずれの場合も、溶解ペルオ
キシダーゼの場合よりもはるかに優れた効果を示し、さ
らに、従来、酵素の固定化法としてよく用いられるグル
タルアルデヒドによる担体架橋法で固定化した固定化ペ
ルオキシダーゼ(B)よりも優れた効果を示すことが分
かった。
From the above results, the immobilized peroxidase (A) obtained by adsorbing peroxidase from its aqueous solution to magnetite shows a far superior effect in each case than the case of dissolved peroxidase. Conventionally, it was found that an effect superior to that of immobilized peroxidase (B) immobilized by a carrier cross-linking method using glutaraldehyde, which is often used as an enzyme immobilization method, was obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−144194(JP,A) 特開 平6−86998(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-144194 (JP, A) JP-A-6-86998 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水中のフェノール類を、ペルオキシダー
ゼ及び過酸化水素による酸化処理で除去する方法におい
て、該ペルオキシダーゼをその水溶液から粉粒状マグネ
タイトに吸着させ、固定化して用いることを特徴とする
方法。
1. A method for removing phenols in water by oxidation treatment with peroxidase and hydrogen peroxide, wherein the peroxidase is adsorbed from an aqueous solution of the aqueous solution to particulate magnetite and immobilized.
【請求項2】 ペルオキシダーゼを0.001〜10g
/リットルの濃度で含有する水溶液中に、粉粒状マグネ
タイトを0.001〜1000g/リットルの割合で懸
濁させ、温度0〜50℃において、ペルオキシダーゼが
マグネタイトに十分吸着されるまで保持することにより
固定化を行う請求項1記載の方法。
2. An amount of 0.001 to 10 g of peroxidase.
/ Magnetite is suspended in an aqueous solution containing at a concentration of 0.001 to 1000 g / liter in an aqueous solution containing the peroxidase at a temperature of 0 to 50 ° C. until the peroxidase is sufficiently adsorbed on the magnetite. The method according to claim 1, wherein the conversion is performed.
【請求項3】 濃度0.001〜10mMでフェノール
類を含む水に対し、酵素濃度0.01〜100mg/リ
ットルの固定化ペルオキシダーゼ及びフェノール類に基
づき0.5〜1.5当量の過酸化水素を用いて行う請求
項1記載の方法。
3. An amount of 0.5 to 1.5 equivalents of hydrogen peroxide based on immobilized peroxidase and phenols at an enzyme concentration of 0.01 to 100 mg / liter with respect to water containing phenols at a concentration of 0.001 to 10 mM. The method according to claim 1, wherein the method is performed using:
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