三维有序介孔碳—溶菌酶复合材料的制备及消毒性能研究

发布时间：2017-09-26 05:08

  本文关键词：三维有序介孔碳—溶菌酶复合材料的制备及消毒性能研究

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【摘要】：水是最宝贵的自然资源之一,但是现在却因为各种各样的人为原因被污染。其中,水体微生物的污染给人体健康形成了很大的威胁,因为各种病原菌与水生疾病密切相关。虽然现有的传统的消毒技术可以有效地杀灭病原菌,但是还存在着产生有害消毒副产物、成本高等问题。为了解决这些问题,越来越多的研究者开始关注一些低成本的天然有机消毒材料,比如,壳聚糖、溶菌酶等。所以,本研究旨在发展一种安全、可靠、有效的消毒处理技术来代替传统的消毒技术,成功制备出了一种新颖的消毒材料。该消毒材料是以三维有序介孔碳为载体,采用共价交联法将溶菌酶固定到载体上。在本研究中,载体材料是以有序二氧化硅为模板,糠醇为碳源,制备而成,在溶菌酶固定过程中,对影响溶菌酶固定数量和固定酶活性的参数进行了优化,如溶菌酶液的初始浓度、pH值、固定时间、固定温度,并利用透射电镜、傅里叶红外光谱、小角X射线衍射光谱等表征手段对合成的消毒材料进行了表征分析。然后,以金黄色葡萄球菌为对象,评估了消毒材料的杀菌效果,并研究了pH对细菌去除率的影响及重复利用性能；最后利用金黄色葡萄球菌的透射电镜图探讨了该消毒材料的消毒机理。实验结果表明,本研究制备的载体材料三维有序介孔碳,它的孔道结构高度有序、孔径大小可调,且具有较大的比表面积和孔容,虽然经硝酸氧化处理后,三维有序介孔碳的孔道结构受到了一定的破坏,但主要的三维网络结构仍然被保留了下来,羧基官能团也被成功地引入了三维有序介孔碳上；表征分析表明,溶菌酶分子被牢固地固定到了载体上,且没有引起酶分子二级结构的较大变化,在最优的固定条件下,溶菌酶液浓度为2 mg/mL,pH=10,固定时间为9 h,固定温度为25℃时,溶菌酶固定量和固定酶的相对酶活分别为842 mg/g和81%；但是在消毒实验中发现,溶菌酶浓度为3 mg/mL制备的消毒材料具有最大的细菌去除率(96.5%),且pH会影响消毒效果,在pH为5时,2小时内可去除98.1%的细菌,该消毒材料还具有持久的消毒效果,该消毒材料高效的细菌去除是三维有序介孔碳吸附作用和固定溶菌酶水解作用共同作用的结果。
【关键词】：饮用水消毒 溶菌酶 三维有序介孔碳 固定化 抗菌机理
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R123.6;TB33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 饮用水消毒技术12-18
• 1.1.1 传统消毒技术12-15
• 1.1.2 新兴消毒技术15-18
• 1.2 溶菌酶的性质及应用18-19
• 1.2.1 溶菌酶的性质18
• 1.2.2 溶菌酶固定的研究进展18-19
• 1.3 有序介孔材料概述19-22
• 1.3.1 有序介孔碳及其制备20-21
• 1.3.2 有序介孔碳材料的功能化21
• 1.3.3 有序介孔碳材料在环境领域的应用21-22
• 1.4 酶固定方法概述22-23
• 1.4.1 吸附法22
• 1.4.2 共价键合法22-23
• 1.4.3 交联法23
• 1.4.4 包埋法23
• 1.5 本文的研究目的、内容及技术路线23-26
• 1.5.1 研究目的23-24
• 1.5.2 研究内容24
• 1.5.3 技术路线24-26
• 第2章 三维有序介孔碳-溶菌酶复合材料的制备26-39
• 2.1 试剂与仪器26-27
• 2.1.1 实验试剂26
• 2.1.2 实验仪器26-27
• 2.2 实验方法27-30
• 2.2.1 三维有序介孔碳的合成及修饰27-28
• 2.2.2 溶菌酶的固定及条件优化28-29
• 2.2.3 溶菌酶固定量的测定29
• 2.2.4 溶菌酶活性的测定29-30
• 2.2.5 材料的表征30
• 2.3 实验结果与讨论30-38
• 2.3.1 材料的表征结果30-34
• 2.3.2 溶菌酶最适固定条件的确定34-38
• 2.4 小结38-39
• 第3章 三维有序介孔碳-溶菌酶复合材料的消毒性能研究39-47
• 3.1 试剂与仪器39
• 3.1.1 实验试剂39
• 3.1.2 实验仪器39
• 3.2 实验方法39-40
• 3.2.1 菌种的培养39-40
• 3.2.2 复合材料的抗菌实验40
• 3.2.3 抗菌机理的研究40
• 3.3 实验结果与讨论40-45
• 3.3.1 不同比例复合材料的抗菌效果40-42
• 3.3.2 pH对抗菌效果的影响42-43
• 3.3.3 复合材料的重复利用性43
• 3.3.4 抗菌机理研究43-45
• 3.4 小结45-47
• 结论47-49
• 1 研究结论47
• 2 研究展望47-49
• 参考文献49-60
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录60-62
• 附录B 攻读硕士学位期间所申请国家发明专利目录62-63
• 附录C 攻读硕士学位期间参与的研究课题63-64
• 致谢64

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本文编号：921617