基于功能化介孔二氧化硅載體酶的固定化及其催化芳烴降解研究.pdf

1、酶法催化降解廢水中有機(jī)污染物具有效率高，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。酶進(jìn)行固定化以后，其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性均有所提高，且易于從反應(yīng)體系中分離，可重復(fù)利用。氨基改性的介孔二氧化硅孔徑可調(diào)、比表面積大且穩(wěn)定，在酶固定化領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。
　　本研究以三嵌段共聚物P123為模板，采用水熱法直接合成氨基改性二氧化硅載體。利用上述合成的載體，通過(guò)交聯(lián)結(jié)合法對(duì)漆酶和纖維素酶進(jìn)行固定化研究。探討了先交聯(lián)后固定（以下簡(jiǎn)稱兩步法）和交聯(lián)固定同步進(jìn)行（以

2、下簡(jiǎn)稱一步法）的兩種固定化方法，并進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而優(yōu)化了固定化條件?？疾炝斯潭ɑ概c游離酶的酶學(xué)性質(zhì)差異。研究了固定化漆酶降解2,4-二氯酚的影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　?。?）采用水熱法直接合成氨基改性介孔二氧化硅載體。由對(duì)載體表征可知，介孔二氧化硅表面已經(jīng)成功接入了氨基基團(tuán)，其比表面積和孔徑分別為33.14m2/g和4.13nm。
　?。?）固定化方法對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于漆酶，兩種方法的時(shí)間和pH大致相同，但兩步法的戊二

3、醛濃度和酶濃度遠(yuǎn)大于一步法。一步法反應(yīng)體系中漆酶和戊二醛共存，戊二醛對(duì)漆酶抑制作用顯著，因此兩步法固定化漆酶的酶活遠(yuǎn)大于一步法：一步法固定化漆酶的酶活僅為239.5U/g，兩步法的酶活可達(dá)2977.5U/g。對(duì)于纖維素酶，兩種方法的時(shí)間、pH和戊二醛濃度大致相同，戊二醛對(duì)纖維素酶的抑制作用大于漆酶，纖維素酶的濃度仍然是兩步法遠(yuǎn)大于一步法。同樣，兩步法固定化纖維素酶的酶活遠(yuǎn)大于一步法：一步法的酶活僅為384.1μmol·min-1·g-1

4、，兩步法的酶活可達(dá)2123.7μmol·min-1·g-1。根據(jù)兩種酶的固定化酶酶活可以得出：兩步法固定化酶的效果更好。
　?。?）固定化酶的酶學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究。與游離酶相比，兩步法固定化漆酶和固定化纖維素酶的最適溫度都有所提高，一步法則沒(méi)有變化。同時(shí)酶固定化后，對(duì)高溫的適應(yīng)性都有大幅度的提高。固定化酶的最適pH均向酸性方向偏移，這是因?yàn)楣潭ɑd體上的氨基在溶液中顯弱堿性。固定化酶在重復(fù)操作5次后，仍然保持較高的操作穩(wěn)定性，剩余酶活

5、均為原來(lái)的50％左右。游離酶、兩步法和一步法固定化酶的米氏常數(shù) Km依次增加，說(shuō)明酶固定化后，對(duì)底物的親和力下降，且兩步法固定化酶對(duì)底物的催化效果優(yōu)于一步法。
　?。?）固定化漆酶降解2,4-二氯酚實(shí)驗(yàn)研究。溶液的pH向堿性偏移時(shí)，有利于2,4-二氯酚降解。固定化漆酶對(duì)2,4-二氯酚去除及降解的最適溫度為40℃。2,4-二氯酚的去除率、吸附率和降解率都隨初始濃度的增加而逐漸減小。當(dāng)濃度較大時(shí)，其某些反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)漆酶活性有抑制作用，從