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三氯杀螨醇,是以DDT为原料合成的一种有机氯杀虫剂,其毒性、雌激素效应以及致癌性等特点对生态环境和人类造成一定的影响。本文研究了比色法快速测定水中三氯杀螨醇浓度;选择壳聚糖为载体,戊二醛为交联剂制备固定化纤维素酶,探讨了固定化反应的最佳条件;用制备的固定化酶催化去除水中三氯杀螨醇,探索反应的影响因素及其反应动力学性质。
比色法分析水中三氯杀螨醇浓度的最佳反应条件为:用正己烷提取三氯杀螨醇后转入10mL离心管中,60℃恒温水浴蒸干,加入0.2mL去离子水,0.1mL质量浓度为45%的NaOH溶液,与2.0mL吡啶混合后,迅速置于沸水浴中反应3.0min,4000r/min离心2.0min,在530nm波长测定吸光度,方法的检出限为5μg。
以壳聚糖为载体,戊二醛作为交联剂,采用共价交联法制备固定化纤维素酶,固定化反应的适宜条件为:戊二醛浓度为6%,交联时间60min,给酶浓度为50%,给酶量为0.1mL/1.0g载体,固定化时间6h,在此条件下制备的固定化酶活力保持率达到最佳。
相比于自由纤维素酶,固定化酶的最佳pH向酸性偏移,其对pH值变化的敏感性降低;固定化酶热稳定性较自由酶有较大幅度的提高,在50~80℃温度下,固定化纤维素酶均具有较高的活力;固定化纤维素酶于冰箱中(4℃)保存1个月,活力基本不变;室温条件下贮存15天,固定化纤维素酶的活性基本保持不变。
用固定化纤维素酶去除水中的三氯杀螨醇,固定酶去除反应约在8h保持平衡;固定酶反应体系对pH的适用范围较自由酶广,在4~7范围内去除率差异较小,最高催化去除率约为40%,;三氯杀螨醇初始浓度增加,自由酶和固定酶的去除率均下降,固定化之后纤维素酶与底物的亲和力稍有增强;固定化后,酶分子的刚性增加,热稳定性增大;固定化纤维素酶去除三氯杀螨醇的反应为一级反应;反应的活化能为64.3kJ-mol-1,反应在室温或者稍高温度下便能很快发生;固定酶重复使用6次,其催化去除效率基本保持不变。
通过红外光谱和GC-MS的分析反应产物,推断催化反应的途径为:纤维素酶通过OH自由基攻击最易攻击位置,氧化三氯杀螨醇,生成4,4’-二氯二苯酮。三氯杀螨醇在氧化过程中,脱去分子上的3个氯,形成毒性较低的酮类物质。