凹凸棒石粘土固定辣根过氧化物酶及其在含酚废水处理中的应用

摘要

辣根过氧化物酶能够催化过氧化氢与酚类物质的氧化反应，生成自由基，自由基发生聚合反应生成聚合物，从而使酚类物质从水中去除。本文采用凹凸棒石粘土为主要原料，制备凹凸棒石粘土载体固定辣根过氧化物酶，并将所得固定化酶应用于含酚废水的处理，取得了较好的效果。本文主要研究了凹凸棒石粘土载体的制备、凹凸棒石粘土载体的改性、辣根过氧化物酶的最佳固定化条件、固定酶用于含酚废水处理的最佳反应条件。主要研究工作如下：
　　 (1)确定了凹凸棒石粘土载体的制备条件。于凹凸棒石粘土中添加粘结剂水玻璃、造孔剂淀粉，造粒煅烧得凹凸棒石粘土载体。以载体散失率为指标确定了水玻璃的加入量为9％、淀粉加入量为20％、煅烧温度550℃、煅烧时间1h。
　　 (2)用KH-570对凹凸棒石粘土载体的进行表面改性。以辣根过氧化物酶的固定化得率为指标考察了KH-570的改性浓度。实验结果表明，最佳改性浓度为0.6％，凹凸棒粘土载体经过KH-570改性，辣根过氧化物酶的固定化得率可显著提高。
　　 (3)用改性后的凹凸棒石粘土载体固定辣根过氧化物酶，以固定化得率为指标考察了辣根过氧化物酶的最佳固定化条件。实验结果表明，单位酶活载体用量是1mg/U、固定pH值是5.0、固定时间1.5h。
　　 (4)将固定化酶应用于含酚废水的处理，考察了酶促反应时间、加酶量、苯酚浓度、H2O2加入量对酶促处理的影响，确定了最佳反应时间为1.5h、加酶量4.8U/mL、最适苯酚浓度100mg/L、H2O2与苯酚的最佳摩尔比是1∶1。考察了固定化酶的循环使用性，固定化酶在使用6次后，苯酚去除率仍能达到62.3％。

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致谢

第一章 绪论

1.1含酚废水简介

1.1.1含酚废水的来源与特性

1.1.2酚的分类、理化性质、用途

1.1.3含酚废水的危害

1.2含酚废水处理方法

1.2.1物理法

1.2.2化学法

1.2.3生物法

1.3含酚废水酶促处理简介

1.3.1酶促处理废水的特点

1.3.2用于含酚废水处理的生物酶

1.3.3酶促处理中存在的问题及解决途径

1.4酶固定化简介

1.4.1固定化酶的研究概况

1.4.2酶固定化的方法

1.4.3酶的固定化载体

1.5凹凸棒石粘土

1.5.1凹凸棒石粘土简介

1.5.2凹凸棒石结构

1.5.3凹凸棒石载体的制备

1.6本课题研究的意义及内容

第二章 实验部分

2.1实验材料与试剂

2.2实验仪器与设备

2.3实验原理

2.3.1凹凸棒石粘土载体的制备

2.3.2凹凸棒石粘土载体的改性

2.3.3辣根过氧化物酶催化氧化酚类化合物的原理

2.4辣根过氧化物酶的酶活测定

2.5苯酚浓度的测定

2.6载体的制备

2.7载体散失率的测定

2.8制备颗粒材料的改性

2.9辣根过氧化物酶的固定化和固定量的测定

2.10固定化辣根过氧化物酶催化去除苯酚实验

2.11固定化酶的循环使用性实验

第三章 结果与讨论

3.1载体材料的制备及制备条件及优化

3.1.1水玻璃加入量的对散失率的影响

3.1.2淀粉加入量的对散失率的影响

3.1.3煅烧温度对散失率的影响

3.1.4煅烧时间对颗粒散失率的影响

3.2 凹凸棒石粘土载体制备条件的优化

3.3载体的表面改性处理

3.4固定化条件的确定

3.4.1载体用量的影响

3.4.2固定时间的影响

3.4.3固定pH值的影响

3.5酶催化氧化废水中苯酚条件确定

3.5.1反应时间的影响

3.5.2固定化酶用量的影响

3.5.3双氧水用量的影响

3.5.4苯酚浓度的影响

3.5.5反应pH值对苯酚去除率的影响

3.6固定化酶的循环使用

3.7固定化酶催化氧化苯酚机理研究

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献