块体SiO2大孔材料的有机功能化修饰及其在固定化漆酶中的应用

摘要

漆酶因具有广泛的底物专一性和良好的稳定性，使其在含酚废水处理方面的应用受到越来越多的关注。但是游离漆酶在使用过程中难以回收重复使用，并且很容易失去活性，从而限制了游离漆酶在工业中的应用。固定化酶技术提高了漆酶的稳定性，同时实现了酶的重复使用性，进而拓宽了漆酶在实际应用中的范围。本文采用不同方法有机功能化修饰块体SiO2大孔材料，并以修饰后的大孔材料为载体固定化诺维信工业级漆酶，最后研究了固定化漆酶降解2,4-二氯苯酚的应用。
　　1.在溶剂热条件下，采用后嫁接法对块体SiO2大孔材料进行环氧基功能化修饰，制备环氧基功能化二氧化硅（EMS）载体，通过共价结合法固定化漆酶，通过单因素法优化固定化条件，在漆酶初始浓度为25 mg/ml、pH为4.5的反应体系下固定化4 h的效果最好，此时固定化漆酶的活力达到101.7 U/g。固定化漆酶与底物ABTS反应反复操作10批次后剩余活性为43.4％。
　　2.通过壳聚糖在块体大孔SiO2材料孔壁上的吸附，制备二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料(SiO2/CS)，经戊二醛交联后用于固定化漆酶。实验结果表明：在pH值为4.5、漆酶初始浓度为40 mg/ml的条件下，固定化4 h效果最佳，固定化酶的酶活回收率为85.5%；在酶学性质研究中发现固定化漆酶表现出良好的热稳定性、pH稳定性和操作稳定性。
　　3.以乙醇作为溶剂，用乙二醇二缩水甘油醚(GDE)对SiO2/CS大孔复合材料进行环氧基功能化修饰，制备环氧基功能化大孔SiO2/CS复合材料(SiO2/CS-GDE)，采用共价键偶联法固定化漆酶。优化固定化条件，在固定化时间为5 h，漆酶溶液pH值为4.5、初始浓度为70 mg/ml的条件下，此时酶活高达315.2 U/g。固定化漆酶与底物反应重复使用10批次后，剩余酶活仍能保持初始酶活的58.7%。
　　4.在碱性条件下，通过亚氨基二乙酸(IDA)与SiO2/CS-GDE反应，使大孔复合材料接枝上螯合基团，吸附Cu2+离子后，制备得表面螯合 Cu2+的大孔复合材料 SiO2/CS-GDE-IDA-Cu2+，通过离子亲和法固定化漆酶。研究表明，固定化效果最佳的条件是：固定化5 h、pH值为4.5、漆酶初始浓度30 mg/ml，此时固定化酶的活力回收率为110%。固定化漆酶表现出良好的操作稳定性，重复使用10批次后，剩余酶活仍能保持初始酶活的83.5%。
　　5.采用SiO2/CS固定化漆酶降解2,4-二氯苯酚，实验主要研究了2,4-DCP的初始浓度、pH、时间和温度等因素对降解率的影响。在优化条件下，固定化漆酶对2,4-二氯苯酚(20 mg/L)的降解率为65.6%。

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引言

1绪论

1.1漆酶简介

1.2漆酶固定化

1.3固定化载体

1.4固定化漆酶的应用

1.5本课题的研究意义及内容

2材料和表征方法

2.1实验试剂

2.2实验仪器

2.3表征方法

2.4溶液配制方法

3环氧基功能化SiO2大孔材料的制备及其固定化漆酶研究

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3本章小结

4大孔复合材料SiO2/CS的制备及其固定化漆酶研究

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3本章小结

5环氧基功能化SiO2/CS大孔复合材料的制备及其固定化漆酶研究

5.1实验部分

5.2结果与讨论

5.3本章小结

6螯合Cu2+的大孔复合材料的制备及其固定化漆酶研究

6.1实验部分

6.2结果与讨论

6.3本章小结

7 SiO2/CS大孔复合材料固定化漆酶对2,4-二氯苯酚的降解

7.1实验部分

7.2结果与讨论

7.3本章小结

8结论与创新

8.1结论

8.2创新

参考文献

在 学 研 究 成 果

致谢