رنگ‏بری پساب خمیرکاغذ شیمیایی ـ مکانیکی با استفاده از عمل‌آوری بیولوژیکی ـ شیمیایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموختۀ دکتری، دانشگاه پوترا ، پوترا ، مالزی

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ ؛ دانشکده منابع طبیعی ؛ دانشگاه تهران ، کرج ، ایران .

3 استادیار، گروه فناوری تولید سلولز و کاغذ، دانشکده انرژی و فناوری های نوین ، دانشگاه شهید بهشتی ، زیراب ، ایران

4 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

5 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

در این تحقیق کارایی و بازده عمل‏آوری اکسایشی، تیمار آنزیمی، و روش ترکیبی بر روی رنگ‌بری پساب خمیرکاغذ شیمیایی ـ مکانیکی بررسی شد. پساب تیره با استفاده از اکسایش در حضور واکنشگر فنتون با و بدون نور فرابنفش عمل‌آوری شد. همچنین دو نوع آنزیم قارچی شامل لاکاز از قارچ Terametesversicolor و آنزیم پراکسیداز جامع از قارچ Bjerkanderaadusta برای عمل‏آوری پساب در حضور یک واسطة خارجی انتخاب و به‌ کار گرفته شد. عمل‌آوری با هر دو آنزیم به‌کار گرفته‌شده سبب تغییر رنگ پساب از قهوه‌ایِ تیره به رنگ زردِ روشن شد. همچنین استفادة هم‌زمان آنزیم‌ها و عمل‌آوری شیمیایی با واکنشگرهای فنتون به همراه نور فرا بنفش اثر چشمگیری بر بهبود رنگ پساب داشت. نتایج توالی‏های گوناگون نشان داد که اعمال تیمار شیمیایی پس از مرحلة آنزیمی کارایی بهتری در بهبود رنگ پساب دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Decolorization of CMP Pulp Effluent by Biological-Chemical Treatments

نویسندگان [English]

  • Samaneh Karimi 1
  • ِِAli Abdolkhani 2
  • Hamid Reza Rodi 3
  • Ali Naghi Karimi 4
  • Yahya Hamzeh 5
1 Ph.D, University of Putra, Putra, Malaysia
2 Associate Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
3 Assistance Professor , Department of Technology of Celoloze & Paper Production, Shahid Beheshti University , Iran
4 Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
5 Associate Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
چکیده [English]

The efficiency of Oxidation Processes, Enzymatic treatment, and combined enzymatic/chemical sequences on color remediation of CMP pulp mill effluent was investigated. Two kinds of fungal enzymes; Laccase (EC: 1.10.3.2) from Terametes versicolor and Versatile Peroxidase (EC: 1.11.1.7) from Bjerkandera adusta were chosen and applied. Also, the effect of external mediator on the enzyme based degradations was studied. It was found that both VP from Bjerkandera adusta and Laccase from Terametes versicolor decolorized the deep brown effluent to a clear light yellow solution. It has been found that, concomitant use of enzymes and photo-Fenton process produces a considerable effect on color remediation. The data analysis of sequence treatment indicated that, chemical treatment after the enzymatic stage (photo-Fenton as a post treatment unit) yield a better performance for the CMP effluent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • color remediation
  • effluent
  • Fenton
  • Laccase
  • Peroxidase
  • photo-fenton
[1]. Virk, A.P.,Sharma, P., andCapalash, N. (2012). Use of laccase in pulp and paper industry. Biotechnology Progress, 28 (1): 21-32.

[2]. Kiran, S.,Ali, S., andAsgher, M. (2013). Degradation and mineralization of azo dye reactive blue 222 by sequential photo-fenton's oxidation followed by aerobic biological treatment using white rot fungi. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 90 (2): 208-215.

[3]. Meza, P.R., Felissia, F.E., andArea, M. C. (2011). Reduction of the recalcitrant cod of high yield pulp mills effluents by AOP. part 1. combination of ozone and activated sludge. BioResources, 6 (2): 1053-1068.

[4]. Huang, Y.-F., andHuang, Y.-H. (2009). Identification of produced powerful radicals involved in the mineralization of bisphenol A using a novel UV-Na2S2O8/H2O2-Fe(II,III) two-stage oxidation process. Journal of Hazardous Materials, 162 (2-3): 1211-1216.

[5]. Espejo, A.,Aguinaco, A., García-Araya, J.F., andBeltrán, F.J. (2014). Sequential ozone advanced oxidation and biological oxidation processes to remove selected pharmaceutical contaminants from an urban wastewater. Journal of Environmental Science and Health - Part A Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, 49 (9): 1015-1022.

[6]. Ahmed, B.,Mohamed, H.,Limem, E., andNasr, B.  (2009). Degradation and mineralization of organic pollutants contained in actual pulp and paper mill wastewaters by a UV/H2O2 process. Industrial and Engineering Chemistry Research, 48 (7): 3370-3379.

[7]. Raghukumar, C.,D'Souza-Ticlo, D. andVerma, A. K. (2008). Treatment of colored effluents with lignin-degrading enzymes: An emerging role of marine-derived fungi. Critical Reviews in Microbiology, 34 (3): 189 - 206.

[8]. Zucca, P.,Rescigno, A.,Pintus, M.,Rinaldi, A. C., andSanjust, E. (2012). Degradation of textile dyes using immobilized lignin peroxidase-like metalloporphines under mild experimental conditions. Chemistry Central Journal, 6 (1): 161.

[9]. Wang, J.,Majima, N.,Hirai, H., andKawagishi, H. (2012). Effective removal of endocrine-disrupting compounds by lignin peroxidase from the white-rot fungus Phanerochaete sordida YK-624. Current Microbiology, 64 (3): 300-303.

[10]. Janusz, G.,Kucharzyk, K. H.,Pawlik, A.,Staszczak, M., andPaszczynski, A. J. (2013). Fungal laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase: Gene expression and regulation. Enzyme and Microbial Technology, 52 (1): 1-12.

[11]. Wolfenden, B. S., andWillson, R. L. (1982). Radical-cations as reference chromogens in kinetic studies of one-electron transfer reactions: Pulse radiolysis studies of 2,2′-azinobis-(3- ethylbenzthiazoline-6-sulphonate). Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2, (7): 805-812.

[12]. Martinez-Inigo, M. J., and,Kurek, B. (1997). Oxidative degradation of alkali wheat straw lignin by fungal lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase: A comparative study. Holzforschung, 51 (6): 543-548.

[13]. Abdulkhani, A., and,Mirshokraie, S. A. (2006). The effect of water quality on the optical properties of chemimechanical pulp of Northern Iranian hardwoods. Cellulose Chemistry and Technology, 40 (6): 431-438.

[14]. Heinfling, A., Ruiz-Dueñas, F.J.,Martínez, M. J.,Bergbauer, M.,Szewzyk, U., andMartínez, A. T. (1998). A study on reducing substrates of manganese-oxidizing peroxidases from Pleurotus eryngii and Bjerkandera adusta. FEBS Letters, 428 (3): 141-146.

[15]. Heinfling, A.,Martínez, M. J.,Martínez, A. T.,Bergbauer, M., andSzewzyk, U. (1998). Purification and characterization of peroxidases from the dye-decolorizing fungus Bjerkandera adusta. FEMS Microbiology Letters, 165 (1): 43-50.

[16]. Camarero, S., Böckle, B., Martínez, M.J., andMartínez, A. T. (1996). Manganese-mediated lignin degradation by Pleurotus pulmonarius. Applied and Environmental Microbiology, 62 (3): 1070-1072.

[17]. Guerra, A.,Ferraz, A.,Cotrim, A. R., and Da Silva, F. T. (2000). Polymerization of lignin fragments contained in a model effluent by polyphenoloxidases and horseradish peroxidase/hydrogen peroxide system. Enzyme and Microbial Technology, 26 (5-6): 315-323.

[18]. Bourbonnais, R.,Leech, D., andPaice, M. G. (1998). Electrochemical analysis of the interactions of laccase mediators with lignin model compounds. Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects, 1379 (3): 381-390.

[19]. Wong, Y., andYu, J. (1999). Laccase-catalyzed decolorization of synthetic dyes. Water Research, 33 (16): 3512-3520.