细菌碳酸酐酶催化碳酸钙沉积的动力学和形态学研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcc2451
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自然界中碳酸钙(CaCO3)的沉积过程极为缓慢,在CaCO3-H2O-CO2反应体系中CO2 + H2O ? HCO3- + H+为限速步骤,可利用生物催化剂来加速这一反应的进行。碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CA)是一种以锌为活性中心的金属酶,可以显著催化上述反应的进行。我们前期研究发现微生物CA在方解石沉积中具有显著促进作用。本文采用气体扩散体系,在不同初始pH、酶浓度和Ca2+浓度条件下进一步研究细菌CA催化CaCO3沉积的动力学,并采用XRD、FTIR和FESEM对沉积过程中CaCO3晶体的形态学进行分析,获得的主要结果如下:(1)不同初始pH下细菌CA催化CaCO3沉积过程中Ca2+沉积量变化符合指数模型。在实验pH范围内(pH 6.08.0),CaCO3沉积速率随初始pH的增加而增大。XRD和FESEM分析结果表明,CA存在时生成的CaCO3晶体主要为方解石,晶体不太规则,且粒径较大。随时间的增加,晶体逐渐由棱形变为类锥形或聚集成不规则形体。(2)不同酶浓度下细菌CA催化CaCO3沉积过程中Ca2+沉积量变化符合指数模型。酶浓度在0.22.0 U/mL时有利于CaCO3的沉积,而当酶浓度为8.0 U/mL时CaCO3沉积速率受到抑制,说明细菌CA催化CaCO3沉积时酶浓度并不是越大越有利。XRD、FTIR和FESEM分析结果表明,不同酶浓度下CaCO3晶体的形态差异较大,且较低浓度CA作用下有球霰石存在,而较高浓度CA作用下有利于方解石的形成。(3)不同初始Ca2+浓度下细菌CA催化CaCO3沉积过程中Ca2+沉积量变化不仅符合指数模型也符合多项式模型。在一定范围内CaCO3沉积速率随初始Ca2+浓度的增加而增大,但过高的初始Ca2+浓度(100 mmol/L)使细菌CA催化沉积CaCO3的作用效果受到一定程度的影响。XRD、FTIR和FESEM分析结果表明,初始Ca2+浓度对细菌CA作用下产生的CaCO3晶体的形态有较大影响,而且,较低的初始Ca2+浓度有利于球霰石的形成,而较高的初始Ca2+浓度有利于方解石的形成。综合上述结果认为,细菌CA催化CaCO3沉积过程中,初始pH、酶浓度和盐浓度不仅影响CaCO3沉积速率,而且对CaCO3的晶型晶貌产生较大影响,可以利用上述不同初始条件来诱导产生不同晶型晶貌的CaCO3材料。细菌CA对CaCO3沉积的作用除了催化作用外,还与细菌CA的酶蛋白对Ca2+的静电吸附以及酶蛋白对晶体晶面的选择性吸附有关。本文结果为丰富岩溶动力学理论提供了一定的科学依据,并为CaCO3生物矿化材料的制备提供了新思路。
其他文献
妥善处理四氯化硅是提高国内多晶硅生产能力、实现光伏产业可持续发展而必须解决的迫切问题。硅和四氯化硅耦合加氢反应制备三氯氢硅是目前处理SiCl4,实现SiCl4循环再利用的
C-O键、C-N键和1,3-二炔都是有机合成中非常重要的结构单元,探索出一种简便而高效的合成方法是非常有意义的。本论文主要讨论铁/铜共催化C-O、C-N偶联反应和铜催化端基炔偶联
一流大学要有一流的本科教育。通识教育,在研究型大学的本科教育中,处于非常重要的位置。通识教育是为学生提供跨学科、跨文化、跨时空的教育,培养学生多种思维方式,把学生培
蒸发光散射检测器(Evaprate light scattering detector, ELSD)作为一种通用型检测器,不受物质本身结构的限制,适用于绝大多数不挥发和半挥发物质的分析检测,尤其在天然产物
冠心病指冠状动脉发生粥样硬化引起管腔狭窄或闭塞,导致心肌缺血缺氧或坏死,是一种器质性疾病,中医谓之胸痹,常表现为胸痛、心前区不适、心悸、乏力、发热、出汗、惊恐、恶心
质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其高能量密度、高能量转化率、低污染、环境友好的突出优点具有广阔的应用前景,但目前使用的铂催化剂由于其价格昂贵、资源匮乏以及使用寿命有
研究对比了包覆红磷、MCA(三聚氰胺氰尿酸)单独使用、以及两者复配使用对阻燃PA66复合材料的阻燃性能和力学性能的影响,结果表明两种阻燃体系具有较好的协效作用。改变包覆红
在小说《儿子与情人》中,能够清楚地看见母亲与儿子之间一种畸形的爱,即弗洛伊德的“俄狄浦斯情结”。本问通过对小说中人物悲剧产生原因的分析,不仅可以看见人物性格是导致
在北京卫视和浙江卫视播出的由黄磊主演的《深夜食堂》刚刚播出两集之时,在豆瓣上的评分就从2.7分一降再降,对于这部剧,网友们评论时用得最多的词都是“尴尬”“丢人”。一部从
报纸
基于永续盘存法,本文创新性地估算了1997—2016年285个地级及以上城市的住宅资本存量,在此基础上,讨论了城市层面住宅资本存量的基本特征,并估计了住宅资本的回报率。估算结