基于功能化介孔二氧化硅载体酶的固定化及其催化芳烃降解研究

发布时间：2017-06-30 19:11

  本文关键词：基于功能化介孔二氧化硅载体酶的固定化及其催化芳烃降解研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：酶法催化降解废水中有机污染物具有效率高,不产生二次污染等优点。酶进行固定化以后,其热稳定性和结构稳定性均有所提高,且易于从反应体系中分离,可重复利用。氨基改性的介孔二氧化硅孔径可调、比表面积大且稳定,在酶固定化领域具有应用潜力。本研究以三嵌段共聚物P123为模板,采用水热法直接合成氨基改性二氧化硅载体。利用上述合成的载体,通过交联结合法对漆酶和纤维素酶进行固定化研究。探讨了先交联后固定(以下简称两步法)和交联固定同步进行(以下简称一步法)的两种固定化方法,并进行对比分析,进而优化了固定化条件。考察了固定化酶与游离酶的酶学性质差异。研究了固定化漆酶降解2,4-二氯酚的影响因素。实验结果表明:(1)采用水热法直接合成氨基改性介孔二氧化硅载体。由对载体表征可知,介孔二氧化硅表面已经成功接入了氨基基团,其比表面积和孔径分别为33.14m2/g和4.13nm。(2)固定化方法对比实验研究。对于漆酶,两种方法的时间和pH大致相同,但两步法的戊二醛浓度和酶浓度远大于一步法。一步法反应体系中漆酶和戊二醛共存,戊二醛对漆酶抑制作用显著,因此两步法固定化漆酶的酶活远大于一步法:一步法固定化漆酶的酶活仅为239.5U/g,两步法的酶活可达2977.5U/g。对于纤维素酶,两种方法的时间、pH和戊二醛浓度大致相同,戊二醛对纤维素酶的抑制作用大于漆酶,纤维素酶的浓度仍然是两步法远大于一步法。同样,两步法固定化纤维素酶的酶活远大于一步法:一步法的酶活仅为384.1μmol?min-1?g-1,两步法的酶活可达2123.7μmol?min-1?g-1。根据两种酶的固定化酶酶活可以得出:两步法固定化酶的效果更好。(3)固定化酶的酶学性质实验研究。与游离酶相比,两步法固定化漆酶和固定化纤维素酶的最适温度都有所提高,一步法则没有变化。同时酶固定化后,对高温的适应性都有大幅度的提高。固定化酶的最适pH均向酸性方向偏移,这是因为固定化载体上的氨基在溶液中显弱碱性。固定化酶在重复操作5次后,仍然保持较高的操作稳定性,剩余酶活均为原来的50%左右。游离酶、两步法和一步法固定化酶的米氏常数Km依次增加,说明酶固定化后,对底物的亲和力下降,且两步法固定化酶对底物的催化效果优于一步法。(4)固定化漆酶降解2,4-二氯酚实验研究。溶液的pH向碱性偏移时,有利于2,4-二氯酚降解。固定化漆酶对2,4-二氯酚去除及降解的最适温度为40℃。2,4-二氯酚的去除率、吸附率和降解率都随初始浓度的增加而逐渐减小。当浓度较大时,其某些反应产物对漆酶活性有抑制作用,从而导致2,4-二氯酚的降解率迅速下降。2,4-二氯酚初始浓度升高时,溶液中过多的分子无法与载体的活性位点结合,从而导致吸附率下降。
【关键词】：氨基改性 介孔二氧化硅 酶固定化 2 4-二氯酚 降解
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-27
• 1.1 选题背景与意义11
• 1.2 游离酶11-18
• 1.2.1 漆酶11-15
• 1.2.2 纤维素酶15-18
• 1.3 固定化酶18-22
• 1.3.1 固定化酶方法19-21
• 1.3.2 固定化酶载体21-22
• 1.4 以介孔二氧化硅为载体酶的固定化22-26
• 1.4.1 介孔二氧化硅的合成机理23-24
• 1.4.2 改性介孔二氧化硅的制备24-25
• 1.4.3 酶的固定化及污染物降解研究进展25-26
• 1.5 研究目的及内容26-27
• 1.5.1 研究目的26
• 1.5.2 研究内容26-27
• 2 氨基改性扩孔二氧化硅载体制备27-32
• 2.1 实验部分27-28
• 2.1.1 试剂与材料27
• 2.1.2 实验仪器27-28
• 2.1.3 实验步骤28
• 2.1.4 主要分析方法28
• 2.2 结果与讨论28-31
• 2.2.1 扫描电子显微镜28-29
• 2.2.2 傅立叶红外光谱分析29-30
• 2.2.3 低温氮气吸附脱附30-31
• 2.3 小结31-32
• 3 漆酶固定化方法实验研究32-41
• 3.1 实验部分32-34
• 3.1.1 试剂与材料32
• 3.1.2 实验仪器32-33
• 3.1.3 实验方法33-34
• 3.2 结果与讨论34-40
• 3.2.1 交联时间对固定化漆酶的影响34-35
• 3.2.2 戊二醛浓度对固定化漆酶的影响35-36
• 3.2.3 固定时间对固定化漆酶的影响36-38
• 3.2.4 pH对固定化漆酶的影响38
• 3.2.5 酶浓度对固定化漆酶的影响38-39
• 3.2.6 固定化方法对比分析39-40
• 3.3 小结40-41
• 4 纤维素酶固定化方法实验研究41-49
• 4.1 实验部分41-44
• 4.1.1 试剂与材料41
• 4.1.2 实验仪器41
• 4.1.3 实验方法41-44
• 4.2 结果与分析44-48
• 4.2.1 交联时间对固定化纤维素酶的影响44
• 4.2.2 戊二醛浓度对固定化纤维素酶的影响44-45
• 4.2.3 固定时间对固定化纤维素酶的影响45-46
• 4.2.4 pH对固定化纤维素酶的影响46-47
• 4.2.5 初始酶浓度对固定化纤维素酶的影响47-48
• 4.2.6 固定化方法对比分析48
• 4.3 小结48-49
• 5 固定化酶酶学性质研究49-60
• 5.1 试剂与仪器49
• 5.2 实验方法49-52
• 5.2.1 固定化漆酶49-50
• 5.2.2 固定化纤维素酶50-52
• 5.3 结果与讨论52-59
• 5.3.1 固定化漆酶的酶学性质研究52-55
• 5.3.2 固定化纤维素酶的酶学性质研究55-59
• 5.4 小结59-60
• 6 固定化漆酶降解 2,4-二氯酚研究60-66
• 6.1 实验部分60-63
• 6.1.1 试剂与仪器60
• 6.1.2 实验方法60-63
• 6.2 结果与讨论63-65
• 6.2.1 初始浓度对固定化漆酶降解 2,4-DCP的影响63
• 6.2.2 反应pH对固定化漆酶降解 2,4-DCP的影响63-64
• 6.2.3 温度对固定化漆酶降解 2,4-DCP的影响64-65
• 6.3 小结65-66
• 7 结论与展望66-68
• 7.1 结论66-67
• 7.2 展望67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76
• 攻读学位期间参与的课题76-77

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  本文关键词：基于功能化介孔二氧化硅载体酶的固定化及其催化芳烃降解研究，由笔耕文化传播整理发布。

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