【摘 要】
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水体中的微量污染物对人体健康造成严重威胁。膜分离技术以其高效节能、工艺简单和出水质量高等优点在水处理工业中占有重要地位。然而,无法消除的浓差极化和膜污染等原因,使得传统的分离膜并不能完全满足日益严格的水处理标准,需要深度开发膜的其他功能,研制多功能膜。将生物酶与分离膜结合在一起可以充分利用酶的催化特性,原位降解水中微量污染物,然而复杂的酶固定化技术导致酶活损失大,且在流通模式下污染物与底物接触时间
【机 构】
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生化工程国家重点实验室,中国科学院过程工程研究所,北京,100190;中国科学院大学,北京,100190
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水体中的微量污染物对人体健康造成严重威胁。膜分离技术以其高效节能、工艺简单和出水质量高等优点在水处理工业中占有重要地位。然而,无法消除的浓差极化和膜污染等原因,使得传统的分离膜并不能完全满足日益严格的水处理标准,需要深度开发膜的其他功能,研制多功能膜。将生物酶与分离膜结合在一起可以充分利用酶的催化特性,原位降解水中微量污染物,然而复杂的酶固定化技术导致酶活损失大,且在流通模式下污染物与底物接触时间短导致催化效率低。多巴胺含有丰富的氨基以及邻苯二酚基团,广泛应用于分离膜改性以及酶固定化,且操作简单,对酶/膜结构影响较小;同时聚多巴胺对很多小分子物质还具有吸附作用。受此启发,我们提出了“多功能膜”的概念:将漆酶通过逆向过滤的方式包埋在纳滤膜支撑层内,再利用聚多巴胺仿生涂层将漆酶封装在膜内。通过选择合适的纳滤基膜以及制备条件,我们将制备的多功能膜应用于微量污染物如双酚A的去除。纳滤膜本身具有的截留功能减少了酶催化负荷,而膜以及聚多巴胺层的吸附功能将双酚A在膜内富集并且增强了底物与酶分子的反应时间,进而大大提高酶促反应效率;同时生物酶的催化功能打破“吸附饱和”的限制,该过程中多功能作用互相促进,其协同效应大大提高了整体效果。通过对该过程进行调控,我们可以得到一个稳定、连续、高效的微量污染物去除效果。
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