УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ МЕТАНОЛА В ВОДНЫХ СРЕДАХ

Техническое решение относится к области экологической биотехнологии, а именно к установкам биологической очистки, биологическим фильтрам. Установка может быть использована для утилизации метанола в метанолсодержащих стоках с предприятий химической, пищевой и биотехнологической промышленности.
8
Известно устройство для утилизации метанола, которое представляет собой ферментер для непрерывного культивирования микроорганизмов, в которую поступает сточная вода. Внутри ферментера находится культура микроорганизмов Methylomonas methanica, которые посредством биохимических реакций утилизируют метанол из сточной воды. Характерным признаком рассматриваемого устройства, совпадающим с существенными признаками заявляемого технического решения, является использование живых клеток микроорганизмов в качестве биологического катализатора для утилизации метанола из водных сред. Существенными недостатками является необходимость использования ортофосфорной кислоты для нейтрализации среды до рН=6,0-7,0; отсутствие иммобилизации, что не позволяет проводить оперативную замену биоматериала [Способ биохимической очистки сточных вод от метанола (пат. РФ 1150892 А1: МПК C02F 3/12, C02F 3/28, C02F 3/34, C02F 101/30 / Гвоздяк П.И., Денис А.Д., Могилевич Н.Ф., Цинберг М.Б., Грищенко Н.И., Ерзикова О.Н.; опубл. 15.05.1988, Бюл. №18)].
-3
-1
Наиболее близким, принятое за прототип, является устройство для утилизации метанола из сточных вод [Kamanina О.A., Lavrova D.G., Arlyapov V.A., Alferov V.A., Ponamoreva O.N. Silica sol-gel encapsulated methylotrophic yeast as filling of biofilters for the removal of methanol from industrial wastewater // Enzyme Microb. Technol. - 2016. №92. Р. 94-98]. Устройство представляет собой колонку с краном, наполненную стеклянными шарами, на поверхность которых нанесена кремнийорганическая золь-гель матрица, состоящая из метилтриэтоксисилана, тетраэтоксисилана, поливинилового спирта и иммобилизованных живых клеток метилотрофных дрожжей Ogataea polymorpha ВКМ Y-2559. Устройство позволяет проводить утилизацию метанола в водной среде с производительностью 3000 г⋅м⋅сут при времени защитного действия кремнийорганической золь-гель матрицы 42 минуты. Низкое время защитного действия и невысокая производительность - недостатки данного устройства.
Задачей технического решения является - путем увеличения времени защитного действия кремнийорганической золь-гель матрицы на иммобилизованные микроорганизмы увеличить производительность утилизации метанола в водной среде.
Поставленная задача решается тем, что устройство для утилизации метанола в водных средах, содержащее цилиндрический корпус с краном, внутри которого помещена решетка и стеклянные шары, на поверхность которых нанесена кремнийорганическая золь-гель матрица, состоящая из тетраэтоксисилана, поливинилового спирта и иммобилизованных клеток метилотрофных дрожжей Ogataea polymorpha ВКМ Y-2559, в кремнийорганическую золь-гель матрицу также введен диметилдиэтоксисилан.
Техническим результатом, который был получен благодаря вышеописанным признакам и увеличению времени защитного действия кремнийорганической золь-гель матрицы на иммобилизованные микроорганизмы является увеличение производительности работы разработанного устройства. В таблице 1 представлены характеристики прототипа и заявляемого устройства для утилизации метанола в водных средах.
На фиг. 1 показано устройство для утилизации метанола в водных средах. Устройство состоит из следующих элементов: полого цилиндрического корпуса 1 с краном, в нижней части которого помещена решетка 2. Внутри корпуса 1 загружены стеклянные шары 3, на поверхности которых нанесена кремнийорганическая золь-гель матрица, состоящая из диметилдиэтоксисилана, тетраэтоксисилана, поливинилового спирта и иммобилизованных клеток метилотрофных дрожжей Ogataea polymorpha ВКМ Y-2559.
Принцип работы устройства для утилизации метанола в водных средах заключается в следующем: в корпус 1 устройства поступает вода, содержащая метанол. В корпусе 1 поступающая вода контактирует с шарами 3, на поверхность которых нанесена кремнийорганическая золь-гель матрица, состоящая из диметилдиэтоксисилана, тетраэтоксисилана, поливинилового спирта и иммобилизованных клеток метилотрофных дрожжей Ogataea polymorpha ВКМ Y-2559. При этом иммобилизованные в кремнийорганическую золь-гель матрицу клетки метилотрофных дрожжей Ogataea polymorpha ВКМ Y-2559 начинают окислять метанол в воде до углекислого газа и воды, что обеспечивает полную и безопасную утилизацию метанола в водной среде. После чего вода, не содержащая метанол, покидает корпус 1 через кран. Наличие решетки 2 препятствует вымыванию шаров из корпуса устройства и при этом не мешает току воды.
-3
-1
Таким образом, заявляемое устройство для утилизации метанола в водных средах обладает более высокой производительностью утилизации метанола (3400 г⋅м⋅сут) и увеличенным временем защитного действия кремнийорганической золь-гель матрицы (60 мин).
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых ученых - кандидатов наук договор №МК-1349.2020.3