專利名稱：一種固定化辣根過氧化物酶去除水中五氯酚的技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用電紡纖維膜固定化辣根過氧化物酶凈化水中五氯酚(PCP)的方法，屬于污水處理領域。
背景技術：
五氯酚(PCP)曾被廣泛用于木材防腐、殺菌、消毒、殺蟲和除草，具有高毒性，是一種廣泛存在于水體且具有“三致”(致癌、致畸、致突變)效應和遺傳、發育毒性的有機難降解污染物，不易被分解且容易通過食物鏈富集在生物體內，從而對自然生態和人類健康造成嚴重的威脅，已被美國環保局列入優先控制污染物的名單。同時，PCP在自然環境中還能被轉化為毒性更強的多氯二苯并呋喃(PCDFs)和多氯代二苯并二惡英(PCDDs)，因此尋求經濟和環境友好的PCP凈化技術是十分重要的。 目前常用的處理五氯酚的方法有物化法、超聲化學降解法、濕式氧化法、電化學降解法等。其中物化法主要包括吸附法、混凝法、萃取法和膜處理法等。該方法僅僅是PCP從一種介質向另一種介質轉移的過程，通常會產生新的污染，因此需要后續處理過程才能達到徹底清除PCP的目的。超聲化學降解法存在能量利用率低，處理量小，操作費用高等問題。濕式氧化法需要高壓設備，裝置造價昂貴，催化劑損耗大，且對低濃度PCP廢水處理不經濟。電化學降解法由于受到電極材料的限制，存在電流效率低、電耗高及電極壽命短等缺點，因此難以實現工業化。固定化酶降解法是凈化水中PCP的一種有效方法，具有成本低、無二次污染、可重復利用和易操作的優點，具有廣闊的工業應用前景。辣根過氧化物酶(Horseradishperoxidase, EC I. 11. I. 7)是一種是由無色的酶蛋白和棕色的鐵卟啉結合而成的糖蛋白。固定化辣根過氧化物酶在過氧化氫存在時能有效催化降解五氯酚，具有廣闊的工業應用前
旦
o靜電紡絲纖維膜就是一種以高分子聚合物為原料，利用靜電紡絲技術制備而成的載體，具體是由聚合物溶液或熔體借助于高壓靜電場作用進行噴射拉伸而形成納米級至微米級纖維組成。因為靜電紡絲納米纖維膜因其具有孔隙率高、比表面積大、機械強度高且制備簡單等優點，被人們認為是一種潛在的酶固定化基質。將靜電紡絲纖維膜作為固定化酶的載體，不僅有利于酶與底物充分接觸，能有效提高酶的催化效率，還容易從反應體系中分尚回收。本發明所要解決的問題是高效去除水中PCP污染物，克服現有凈化氯酚類污染物技術的不足，提供一種高效、節能、可重復利用、操作簡單的氯酚類污水的處理方法。
發明內容
本發明的目的在于解決工業生產過程中PCP的污染問題，提供一種以電紡纖維膜固定化辣根過氧化物酶為催化劑凈化水中PCP的方法，能夠克服現有凈化方法能耗高、操作復雜、反應條件劇烈和凈化能力差的缺點，具有良好的經濟和環境效益。
利用固定化辣根過氧化物酶凈化水中PCP的方法包括如下步驟a)將分子量為10萬的聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)顆粒溶于二氯甲烷中，加入嵌段共聚物表面活性劑，均勻混合后攪拌3小時得到共聚物混合凝膠；b)稱取0. 6毫克辣根過氧化物酶溶于0. 3毫升pH值為4的磷酸鹽緩沖溶液中，震蕩搖勻至全部溶解；c)取步驟b)中所得辣根過氧化物酶溶液加入共聚物混合凝膠中，攪拌直至形成均質乳液；d)將步驟c)中所得乳液引入到高壓靜電紡絲裝置中，調節各參數以獲得穩定連續的噴射；
e)在接收板的鋁箔上收集電紡纖維膜，電紡4 5小時后待纖維膜厚度達到0. 5 I毫米，停止紡絲。所得固定化辣根過氧化物酶纖維膜儲存在4°C下備用；f)配制一定濃度的PCP溶液；g)向PCP溶液中加入固定化辣根過氧化物酶纖維膜及H2O2,震蕩反應；h)定時取樣，分析PCP的濃度變化；本發明所述的PCP污水的處理方法，其中，步驟a)中所述的嵌段共聚物表面活性劑為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物F108，其分子式為PE0132-PP050-PE0132，分子量為15500克/摩爾。本發明所述的PCP污水的處理方法，其中，在步驟f)中所述PCP的初始濃度為10
暈克/升;本發明所述的PCP污水的處理方法，其中，在步驟g)中固定化辣根過氧化物酶纖維膜面積為2cmX 2cm、數量為3片、質量為0. 05g, H2O2濃度為0. 019毫摩爾/升；本發明提供的對水中PCP的分析方法如下采用高效液相色譜(HPLC Waters 1525)進行分析，流動相為甲醇和乙酸水溶液(體積分數I %)的混合液，體積比為80 20，流速1.0毫升/分鐘，紫外檢測器測定波長為480納米。降解率(％ )=(初始PCP濃度-剩余PCP濃度)/初始PCP濃度X 100%。本發明的優點在于I.采用辣根過氧化物酶去除水中PCP，高效利用清潔能源；2.能夠高效去除水中難降解PCP的污染；3.該方法設備簡單、操作方便、凈化率高、辣根過氧化物酶容易回收利用，具有良好的經濟效益和環境效益。該方法在固定化辣根過氧化物酶纖維膜用量為0. 5克/升處理100毫升初始濃度為10毫克/升的PCP污水2小時后，對五氯酚去除率可達80%以上。
圖I為利用游離辣根過氧化物酶及固定化辣根過氧化物酶纖維膜凈化水中PCP過程中濃度隨時間的變化(其中固定化辣根過氧化物酶及游離辣根過氧化物酶用量均為
0.03U/升，PCP初始濃度為10毫克/升，pH = 3)。
具體實施方式
實施例I將分子量為10萬的聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)顆粒溶于二氯甲烷中，加入嵌段共聚物表面活性劑，均勻混合后攪拌3小時得到共聚物混合凝膠。稱取0. 6毫克辣根過氧化物酶溶于0. 3毫升pH值為4的磷酸鹽緩沖溶液中，震蕩搖勻至全部溶解。將所得辣根過氧化物酶溶液加入共聚物混合凝膠中，攪拌直至形成均質乳液。將乳液引入到高壓靜電紡絲裝置中，調節各參數以獲得穩定連續的噴射；在接收板的鋁箔上收集電紡纖維膜，電紡4 5小時后待纖維膜厚度達到0. 5 I毫米，停止紡絲。所得固定化辣根過氧化物酶纖維膜儲存在4°C下備用。配制pH = 3，初始濃度為10毫克/升的PCP溶液。向PCP溶液中 加入0. 05g固定化辣根過氧化物酶纖維膜及一定量的H2O2使其初始濃度為0. 019毫摩爾/升。震蕩反應。定時取樣，使用HPLC分析PCP的濃度。結果表明，反應進行2小時后，PCP的去除率大于80. 0%。
權利要求
1.一種利用固定化辣根過氧化物酶去除水中五氯酚(PCP)的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)將分子量為10萬的聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)顆粒溶于二氯甲烷中，加入嵌段共聚物表面活性劑，均勻混合后攪拌3小時得到共聚物混合凝膠； 2)稱取0.6毫克辣根過氧化物酶溶于0. 3毫升pH值為4的磷酸鹽緩沖溶液中，震蕩搖勻至全部溶解； 3)取步驟2)中所得辣根過氧化物酶溶液加入共聚物混合凝膠中，攪拌直至形成均質乳液； 4)將步驟3)中所得乳液引入到高壓靜電紡絲裝置中，調節各參數以獲得穩定連續的噴射； 5)在接收板的鋁箔上收集電紡纖維膜，電紡4 5小時后待纖維膜厚度達到0.5 I毫米，停止紡絲，所得固定化辣根過氧化物酶纖維膜儲存在4°C下備用； 6)配制一定濃度的PCP溶液； 7)向PCP溶液中加入固定化辣根過氧化物酶纖維膜及H2O2,震蕩反應； 8)定時取樣，分析PCP的濃度變化。
2.根據權利要求I所述的利用固定化辣根過氧化物酶去除水中五氯酚(PCP)的凈化方法，其中，在步驟6)中，所述PCP的初始濃度為10毫克/升。
3.根據權利要求I所述的利用固定化辣根過氧化物酶去除水中五氯酚(PCP)的凈化方法，其特征在于PCP的催化凈化步驟7)中，反應體系為100毫升，固定化辣根過氧化物酶纖維膜面積為2cmX 2cm、數量為3片、質量為0. 05g, H2O2濃度為0. 019毫摩爾/升。
全文摘要
本發明涉及一種固定化辣根過氧化物酶凈化水中五氯酚(PCP)的方法。該方法包括將辣根過氧化物酶固定在聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)電紡纖維膜中，將固定化辣根過氧化物酶和所要處理的五氯酚污水混合攪拌反應的過程；五氯酚的催化降解反應結果表明，該方法能夠高效凈化水中的五氯酚。本發明能夠克服現有凈化方法能耗高、操作復雜、反應條件劇烈和凈化能力差等缺點，提供了一種設備簡單、凈化處理五氯酚效率好的方法，具有廣闊的工業應用前景。
文檔編號C02F3/00GK102701429SQ20121017244
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者代云容, 劉敏, 張華斌, 徐江捷, 牛軍峰, 胥嘉瑞 申請人:北京師范大學