بخشی از مقاله
چکیده
رنگهاي سنتزي در صنایع مختلف از جمله نساجی، کاغذ، آرایشی، چرم، عکاسی، داروئی، غذایی و غیره داراي مصرف روزافزون میباشند. این ترکیبات که تحت عناوین رنگهاي آزو، آنتراکوئینون - anthraquinone - ، هتروسیکلیک - - heterocyclic، تري فنیل متان - - triphenylmethane یا فتالوسیانین - phthalocyanine - ، تقسیم بندي میشوند، مشکلات زیست محیطی شدیدي را به همراه دارند؛ همچنین اکثر آنها، سمی، جهش زا و سرطان زا میباشند. علاوه بر این، آنها معمولاً در برابر تجزیه شدن مقاوم بوده و رنگ زدایی از آنها توسط روشهاي فیزیکی و شیمیایی از جمله جذب سطحی، رسوب گذاري، تجزیه شیمیایی، تجزیه نوري و غیره مستلزم صرف هزینه، زمان و انرژي بالایی می باشد. در حال حاضر توجه محققین به میکرو ارگانیسم هایی معطوف شده است که قابلیت رنگ زدایی از مواد رنگی را دارند.
مقدمه :
رنگهاي شیمیایی آزو بزرگترین و متنوع ترین رنگهاي سنتزي بوده و کاربرد زیادي در صنایع مختلف از جمله صنایع نساجی، غذایی، آرایشی، چاپ کاغذ وغیره دارند، به طوریکه 70% از کل رنگهاي مورد استفاده در دنیا، مربوط به رنگهاي azo میباشد. انواع متفاوتی از این رنگها که داراي گروههاي کربوکسیلیک و سولفونیک هستند، میتوانند موارد استفاده متعددي داشته باشند؛ اما مشکل استفاده از این رنگها در تجزیه بیولوژیکی آنهاست. بعنوان مثال صنایع نساجی حجم زیادي پساب با آلوده کننده هاي بسیار، از جمله فنل ها، سولفورها، کروم و رنگها تولید می نمایند. پسابهاي رنگی، نه تنها مشکلات ظاهري ناشی از رنگ شدید ایجاد می نمایند بلکه ممکن است در صورت آزاد شدن در محیط بدون اینکه هیچ عملی برروي آنها انجام شده باشد، سمیت زیست محیطی را بدنبال داشته باشند.
علاوه بر این برخی از آنها موجب جهش ژنتیکی شده و سرطان زا هستند. اگر بتوان رنگهاي مزبور را از پساب، به نحو مناسبی حذف نمود، امکان استفاده از آنها در صنایع مختلف وجود خواهد داشت.براي بی رنگ سازي پساب نساجی، چندین روش از جمله جذب سطحی، فیلتراسیون، کوآگولاسیون، بی رنگ سازي شیمیایی، بی رنگ سازي فتوکاتالتیکی و بی رنگ سازي با ازن - - ozonation، بکاررفته اند.حذف رنگ بوسیله جذب بیولوژیکی - - biological adsorption نیز پیشنهاد شده است. اکثر این روشها، حتی اگر پساب مطلوبی تولید نمایند، بسیار گران و پر هزینه اند. استفاده از فرایندهاي بیولوژیکی روش دیگري است که براي پساب صنایع نساجی پیشنهاد شده است.
البته باید توجه داشت که رنگهاي نساجی داراي منشأ سنتزي بوده و از مولکولهاي آروماتیک پیچیده تشکیل شده اند و طوري طراحی شده اند که در برابر کمرنگ شدن و فرسایش بیولوژیکی مقاوم باشند؛ لذا تجزیه و حذف رنگ به کمک فرایندهاي بیولوژیکی نیز کار ساده اي نیست؛ با این وجود در مقایسه با روشهاي فیزیکی و شیمیایی، تجزیه زیستی - biodegradation - ، براي تجزیه رنگهاي آزو، مورد توجه بیشتري قرار گرفته است؛ چرا که این روش مستلزم صرف هزینه هاي کمتري بوده و مواد سمی کمتري تولید می نماید. در بسیاري از میکرو ارگانیسمها از نوع باکتري ها، قارچها و حتی کپک ها خاصیت رنگبري و تجزیه کنندگی نسبت به رنگهاي آزو مشاهده شده است. در میان این میکرو ارگانیسم ها، باکتریها و قارچها داراي نقش کلیدي در تصفیه پسابهاي رنگی میباشند؛ آنها در حضور آنزیمهاي مختلف، پسابهاي رنگی را تجزیه یا بدون رنگ می سازند.
البته باید توجه داشت با وجود اینکه روشهاي میکروبی، مستلزم صرف هزینه هاي انرژي کمتري هستند، به لحاظ ویژگیهاي خاص میکرو ارگانیسم ها، کاربرد آنها مشکلاتی نیز بهمراه دارد؛ از جمله اینکه آنها براي گیاهان بیماري زا بوده، محدودیت سوبسترایی دارند و یا اینکه سرعت رشد آنها پائین است.روشهاي مختلفی براي تجزیه رنگها توسط باکتریها پیشنهاد شده است که اکثراً منجر به تولید آنیلین که خود ماده اي سمی است میگردند. بنابراین باکتریها براي تجزیه این رنگها مناسب نیستند چرا که مواد سمیتولید نموده و باعث آلودگی زیست محیطی میشوند.استفاده از قارچها براي تجزیه رنگهاي سنتزي، پیشنهاد جدیدي است که منجر به تجزیه آنها بدون ایجاد مواد سمی میگردد. در این راستا باید براي هر رنگ سنتز شده، از قارچ یا مجموعه اي از قارچها استفاده کرد تا در کنار هم کار تجزیه بیولوژیکی رنگ مورد نظر را انجام دهند.
تا کنون قارچهاي ریسه سفید - - white rot fungi بویژه phanerochate chrysosporiumبیشترین گزارش را براي تجزیه رنگهاي آزو داشته اند. قارچهاي ریسه سفید بخاطر دارا بودن قابلیت بالقوه در تولید آنزیمهاي اکسید کننده خارج سلولی، شناخته شده می باشند. ثابت شده است که برخی آنزیمهاي خارج سلولی لیگنینولیتیکی - - extracellular ligninolytic enzyme تولید شده بوسیله این قارچها، از جمله ligninperoxidase - Hrp - horseradish peroxidase, - Mnp - manganese peroxidase , - Lip - laccase, درتجزیه رنگهاي آزو مؤثر میباشند. سیستم آنزیمی خارج سلولی، قارچ را قادر به تحمل غلظت هاي بالا از مواد آلاینده می سازد. همچنین گزارشهایی مبنی بر رنگبري از رنگهاي آزو بوسیله جنس penicillium ارائه شده است، منتهی مکانیزم رنگبري آن هنوز نا معلوم میباشد.پیش از بررسی تحقیقات انجام شده در این زمینه به ساختار، فرمول شیمیایی و نحوه تشکیل ترکیبات آزو توجه می کنیم.
1.ترکیبات AZO
ترکیبات AZO، ترکیباتی هستند که داراي گروه R‐N=N‐R’ میباشند؛ R,R’ میتوانند آریل - - aryl یا الکیل - - alkyl باشند. گروه N=N، یک گروه azo نامیده میشود؛ هرچند که ترکیب اصلی یعنی HNNH، دي ایمید - - diimid نام دارد. مشتقات پایدارتر، شامل دو گروه آریل هستند. نام azo از azote گرفته میشود که نام فرانسوي نیتروژن، مشتق شده از کلمات یونانی - not - a و - to live - zoe میباشد.
. 1- 1ترکیبات آزو آریل - - aryl azo compound
ترکیبات آزوآریل معمولاً گونه پایدار و بلوري میباشند. آزوبنزن - - Azobenzene نمونه اصلی ترکیب آزوآروماتیک است که اساساً به صورت ایزومر ترانس وجود دارد و در اثر فتولیز، تبدیل به ایزومر سیس میشود. ترکیبات آزو آروماتیک میتوانند با بهره گرفتن از یک واکنش جفت شدن coupling reaction - - ،که متضمن یک واکنش جابجایی الکتروفیلیک در جایی که یک کاتیون دي آزونیوم آریل به حلقه آریل دیگري حمله میکند، بویژه آنهایی که با گروههاي الکترون دهنده جایگزین شده اند، سنتز شوند. از آنجایی که نمکهاي
