有机功能化SiO2大孔材料固定化漆酶及其应用

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固定化酶是指游离酶经过物理或化学方法处理后,使水溶性酶与水不溶性载体结合或把其包埋在其中,从而将酶限制或束缚于一定区域不随水流失,但又能保持连续催化反应的特性并能重复利用。随着工业化的高速运转,工业污染日益严重,工业生产所排放的污水,严重危害到了我们的生命健康并导致环境问题日益严重,人们生活水平质量日益下降。其中,含酚废水的污染已经成为全球性的问题,是我国水污染控制中需重点解决的有害废水之一。因此,对水中酚类化合物的降解是国内外研究的重要课题。利用高效,并可重复利用的固定化酶可以有效解决水污染问题。本论文以有机功能化修饰的新型大尺寸SiO2大孔材料作为载体,研究了漆酶的固定化条件、固定化漆酶的性质及固定化酶在降解水中的酚类化合物方面的应用。1.在溶剂热条件下,采用后嫁接法对新型大尺寸SiO2大孔材料进行氨基化改性,以氨基修饰的SiO2大孔材料为载体,借助交联剂戊二醛(GA)使诺维信工业漆酶固定化。结果表明在GA浓度为3%,pH值为5,漆酶浓度为30mg/mL条件下固定化4h制备得到的固定化漆酶最佳,活力达到111.4U/g;比较固定化漆酶和游离漆酶的性质时发现,固定化漆酶pH稳定性和热稳定性均优于游离漆酶,固定化漆酶重复使用性好,与底物反复操作10次后,相对活性仍保持70.8%。2.以氨基化SiO2大孔材料固定化漆酶作为催化剂,研究固定化漆酶对苯酚的降解作用。结果表明,固定化漆酶对苯酚的去除是固定化酶对苯酚的催化降解作用和载体对苯酚的吸附作用的综合结果,而且酶的催化降解作用占主导作用。在pH值为5.0、苯酚浓度为8mg/L、温度为50℃的条件下,固定化漆酶催化降解苯酚5h,其降解率达到最大值为70.1%,加上固定化载体对苯酚的吸附作用,苯酚的去除率可达到90.3%。3.将壳聚糖负载在大孔二氧化硅孔壁表面上制备出具有超薄膜结构的二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料(CS/SiO2),以其为载体,用戊二醛活化,用于固定化漆酶,研究表明固定化漆酶的最优条件为:把CS/SiO2复合材料用浓度为3%(v/v)的戊二醛溶液活化后,在pH值为5,漆酶初始浓度为80mg/mL的条件下,固定化5h,固定化效果最佳,最大活力达到185.8U/g。对比固定化漆酶和游离漆酶的酶学性质时发现,漆酶固定化后,pH稳定性和热稳定性得到明显提高并具有良好的操作稳定性。4.利用二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料(CS/SiO2)固定化的漆酶降解水中的2,4-DCP,研究了降解时间、反应体系的pH值、2,4-DCP初始浓度以及温度对降解效果的影响,结果发现:在温度为45℃,2,4-DCP的初始浓度为10mg/L,反应体系的pH值为7,降解时间为6h的条件下,2,4-DCP的去除率达93.0%,降解率达72.7%。固定化漆酶重复使用4次后,去除率仍能保持76.3%。
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