水凝胶固定化酶的制备及其染料降解应用

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:netproxy_cisheng
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
随着工业的快速发展,生态环境遭到破坏,其中由印染工业所导致的染料废水污染问题十分严重。酶催化降解法在处理废水染料问题上具有许多优势,如高效性、高选择性和环境友好性等。漆酶和辣根过氧化物酶(HRP)对染料有很好的降解效果,且其产物无毒或低毒,符合绿色化学理念。但游离酶易失活且无法回收利用,使得其在染料废水处理方面存在一定的局限性。采用固定化酶的方法,在保留酶原有活性的同时为酶提供保护,同时拓宽酶的使用条件如极端pH、温度等。固定化酶的方法包括吸附法、包埋法和化学法等,其中包埋法操作简单且不改变酶原有的化学结构,对酶活性的影响最小,是一种相对更好的固定化酶方法。固定化酶载体材料多种多样,其中,天然高分子材料与酶的生物相容性最好,来源广泛,价格低廉。金属-有机骨架材料具有优秀的热稳定性和化学稳定性,可以有效提高固定化酶对严苛环境的耐受性。采用水凝胶固定化酶能够为酶提供良好的亲水环境,有利于酶活性的表达。酶催化交联制备水凝胶是一种高效、环保的水凝胶制备方法,且在水凝胶制备过程中即完成了酶原位包埋固定化过程,所制备的凝胶具有固定化酶的性能。天然高分子材料海藻酸(SA)价格低廉、无毒性,是很好的制备水凝胶材料,也是性能优异的固定化酶载体材料。因此,本文合成了酪胺(Tyramine)接枝改性的海藻酸衍生物(SA-Tyr),利用漆酶和HRP对酪胺基团的酶催化交联,制备了原位包埋酶的水凝胶,并用于染料降解应用,具体内容如下:(1)将SA-Tyr溶液与漆酶混合均匀,根据是否掺杂高吸附性材料氧化石墨烯(GO)制备了两种不同的漆酶催化交联的海藻酸钠凝胶,并采用Ca2+进行二次交联,使凝胶结构更完善。实验表明,酶催化交联凝胶化时间随着漆酶浓度和SA-Tyr浓度的增加而缩短,可以在30 s内形成水凝胶,而GO的掺杂使凝胶化时间增长。Ca2+二次交联的水凝胶平衡溶胀率远远低于单交联水凝胶。流变学分析显示随SA-Tyr浓度的增加,凝胶化时间缩短;水凝胶的流变频率扫描和压缩测试表明漆酶催化交联的SA-Tyr水凝胶具有良好的力学性能。在1~100 Hz范围内的储能模量G’保持稳定,SA-Tyr浓度为2 wt%时,其压缩弹性模量可达149.3 k Pa,Ca2+二次交联的水凝胶可以达到更大的压缩形变量。将游离漆酶和固定化漆酶凝胶用于蒽醌类染料活性艳兰(RBBR)的降解,固定化漆酶在极端的pH和温度下仍保有不错的脱色率,而游离漆酶几乎失活。实验表明,制备所得固定化漆酶凝胶对RBBR的最佳脱色条件为:pH=5,在40℃下反应350 min,对染料脱色率达到81.3%。固定化漆酶具有优异的循环使用性能和储存稳定性,9个循环使用周期后脱色率仅下降13%,储存29天后保有初始活性的70.4%。(2)采用金属-有机框架材料ZIF-8对HRP实现首次包埋得到HRP@ZIF-8,分散于SA-Tyr溶液中,在Ca2+和H2O2的作用下完成离子交联和酶催化交联双重交联过程,得到包埋HRP@ZIF-8的HRP@ZIF-8@SA-Tyr水凝胶微球。将HRP@ZIF-8@SA-Tyr水凝胶微球用于偶氮染料刚果红(Congo red)的降解实验,其最佳脱色条件为:pH为5.0,在40℃下反应150 min,对刚果红的最大脱色率可达到75%。固定化酶表现出更好的温度耐受性和pH耐受性,重复七个脱色循环时仍保有65.6%的脱色率。
其他文献
由于人口老龄化的不断加剧,未来口腔科医生及护理人员将会接诊更多的老年人群,老年龋病和幼儿龋病一样,都存在着难以管理、后果严重的问题,尤其是对于身体虚弱、依赖他人照顾的老年人来说,这种情况就会变得更为严重。本综述将探讨体弱老人的患龋情况及风险因素,并讨论优化体弱老人龋病预防和管理的方法。
<正>一说到福建土楼,很多人脑海里可能都会浮现这样一个场景:四个圆形建筑物中间围着一个方形建筑物—这便是南靖的田螺坑土楼群。它独特的造型被人们戏称为“四菜一汤”,也常常作为福建经典建筑物形象出镜,更有我国著名建筑学家为其作诗:“俯视宛如花一朵,旁看神似布达拉。”2015年,我有幸来到了福建参观福建的土楼。来到福建的第二天一大早,我们乘坐旅游大巴,从厦门出发去参观土楼。一路上,我们说说笑笑,沿途看到
期刊
<正>工业元宇宙是元宇宙的理念、技术、产品在工业领域中的应用。通过工业元宇宙,可以实现以虚强实,虚实融合,从而改变工业的生态体系,促进工业进入新的革命时代,形成工业新格局,踏上工业新征程。从技术方面看,与元宇宙相关的技术,包括工业互联网、物联网、5G网络、人工智能、大数据、云平台、区块链、建模技术、交互技术在工业领域中都将得到广泛而深入的应用,而且这些技术的应用不仅仅是单元化应用,更强调集成化应用
期刊
针对固定化藻菌共生体处理畜禽养殖废水中废水处理效果及微生物生长量等问题。在实际废水中,拟通过正交试验和多指标全概率分析法,研究固定化参数对固定化小球强度、微生物生长情况、碳氮磷去除效果的影响,优化固定化参数;并通过实验对比,探究固定化对藻菌共生体的影响。结果表明:海藻酸钠浓度为4%、氯化钙浓度为1%、固定化时间为12 h时是最适合畜禽养殖废水的固定化参数;固定化藻菌体系明显拥有更高的生物量,固定化
《呼啸山庄》作为世界文学史上的“奇书”,其“悲剧”书写一直是学界关注的焦点。从希思克利夫等主要人物及其行为的性质角度出发,探究得出呼啸山庄的恩肖家族和画眉田庄的林敦家族衰败的悲剧原因在于外部入侵导致家庭内部结构的破裂。
<正>快递企业跨界终成“边角料”近日,顺丰旗下跨境电商平台丰趣海淘被申请破产清算。记者注意到,快递企业曾掀起电商零售的跨界潮,但试水的业务多成为公司业务大盘的“边角料”。有业内人士认为,快递企业跨界经营面临经验不足、成本控制等难题。
期刊
在“双减”背景下,为了更好地落实“五项管理”中的“作业管理”,小学第三学段以浙江省编制的《语文作业本》为切入口,提升教师教学的能力,从而全面提升学生的语文素养。
随着移动互联网技术及智能手机的飞速发展,需要将现有行政办公、ERP、采购管理等信息化系统中的PC端众多流程审批类应用向移动端迁移重构,但由于分条线建设和系统异构等原因,迁移App过程中存在类似功能重复开发、不同来源审批任务获取速度"木桶效应"、审批界面及操作方式各异等问题,用户体验不佳。结合企业实际情况,介绍了企业移动审批中心的建设思路和功能框架,采用基于消息中间件技术实现与业务系统集成的解耦,实
近些年,我国冰雪体育文化的发展趋势迅猛,不仅冰雪体育文化产业经济发展规模大幅度扩大,国家对于冰雪体育文化的高校教育工作开展也投入了更多的关注。尤其在2022年我国成功举办了冬奥会背景下,高校冰雪体育文化教育工作的创新发展成为我国冰雪体育运动人才培养的重要课题。国家对于青少年冰雪运动的普及与发展提出了新要求,高校冰雪体育文化建设发展需要提升创新意识与力度,基于此,该文采用文献资料法等研究方法,先对高