CN101423829A - 用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体及其制备方法，属于微生物技术领域。选取孔隙率为70－85％的聚氨酯泡沫材料，放在浓度为10～20％氢氧化钠溶液中，在40～60℃温度下浸泡1～3小时，反复揉搓并用清水漂洗，去除碱溶液后自然干燥；将重量百分比为增钙粉煤灰55～75％、粘结剂2.5～10.5％、水10～25％混合配制成料浆，加入纳米二氧化钛粉5～20％，反复几次用干燥的聚氨酯泡沫浸渍料浆，在100～200℃温度下至少干燥12小时，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体，将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度1200℃～1400℃时保温60～90分钟，随炉冷却，即制得具有高度连通气孔的多孔玻璃载体。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，具体地说是一种利用增钙粉煤灰为主要原料制成的、用于固定化酶的多孔玻璃载体材料及其制备方法。
背景技术
我们知道，目前，多孔玻璃作为固定化酶的无机载体，多采用物理吸附法，即将酶吸附到多孔玻璃载体上而使酶固定化的方法，但是这种固定化酶与载体的相互作用较弱，被吸附的酶容易从载体上脱落，吸附容量一般很低，有时常易使某些酶发生吸附变性。也有人曾用多孔玻璃作载体，采用共价结合法制备固定化酶，但这种固定化酶操作比较复杂，反应激烈，反应条件不易控制，在制备过程中常导致酶活力的下降甚至完全失活。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种固定酶效果好、固定化酶活力高、生产成本低、可充分利用电厂的工业废渣增钙粉煤灰为主要原料制成的多孔玻璃载体材料。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：采用增钙粉煤灰、粘结剂、水、纳米二氧化钛粉为原料制备而成，其技术特征是原料的重量组成为含有：增钙粉煤灰55～75％、粘结剂2～11％、水10～25％、纳米二氧化钛粉或者纳米二氧化锆粉5～20％。
本发明增钙粉煤灰所含成分的重量要求为：氧化钙20～31％、三氧化二铝9～16％、二氧化硅42～53％、三氧化二铁1～3％、氧化锰0.5～1％、二氧化钛3～7％。
一种制备上述用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体的方法，选取孔隙率为70-85％的聚氨脂泡沫材料，放在浓度为10～20％氢氧化钠溶液中，在40～60℃温度下浸泡1～3小时，反复揉搓并用清水漂洗，去除碱溶液后自然干燥；将重量百分比为增钙粉煤灰55～75％、粘结剂2～11％、水10～25％混合配制成料浆，然后加入纳米二氧化钛粉或者纳米二氧化锆粉5～20％，反复几次用干燥的聚氨酯泡沫浸渍料浆，在100～200℃温度下至少干燥12小时，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体，将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度1200℃～1400℃时保温60～90分钟，随炉冷却，即制得具有高度连通气孔的多孔玻璃载体。
本发明还可通过如下措施来实现：粘结剂是硅酸盐或者是二氧化硅胶体。
本发明在以电厂的工业废渣增钙粉煤灰为主要原料制成的具有高度连通气孔的微孔玻璃中加入纳米二氧化钛粉，采用螯合法，利用螯合作用将酶直接螯合到含纳米二氧化钛的多孔玻璃上，酶与载体结合牢固，酶的活性较高，具有较高的操作稳定性，从而克服了多孔玻璃作为固定化酶载体时存在的上述缺点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1：选取孔隙率为70-85％的聚氨脂泡沫加工成直径为2mm-4mm的球形，放在浓度为10--20％氢氧化钠溶液中，在40-60℃下浸泡1-3h，反复揉搓并用清水漂洗，去除碱溶液后自然干燥；将重量百分比为增钙粉煤灰65％、二氧化硅胶体7％、水18％混合配制成料浆，加入纳米二氧化钛粉10％，反复几次用干燥的聚氨酯泡沫浸渍料浆，在100-200℃下至少干燥12h，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体。将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度1200℃-1400℃时保温60-90min左右，随炉冷却，即制得具有高度连通气孔的球形多孔玻璃珠，其直径为1.2mm-3mm。本实施例增钙粉煤灰所含成分的重量要求为：氧化钙29％、三氧化二铝13％、二氧化硅49％、三氧化二铁2％、氧化锰1％、二氧化钛粉6％。
本实施例二氧化硅胶体也可采用硅酸盐作为粘结剂，纳米二氧化钛粉也可使用二氧化锆粉替代。
实施例2：选取孔隙率为70-85％的聚氨酯泡沫加工成6cm×8cm×0.8cm的长方形，放在浓度为10--20％氢氧化钠溶液中，在40-60℃下浸泡2-6h，反复揉搓并用清水漂洗，去除碱溶液后自然干燥；将重量百分比为增钙粉煤灰55％、二氧化硅胶体10％、水25％混合配制成料浆，加入纳米二氧化钛粉10％，反复几次用干燥的聚氨酯泡沫浸渍料浆，在150-250℃下至少干燥12h，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体。将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度1200℃-1450℃时保温1-2h左右，随炉冷却，即制得具有高度连通气孔的长方形多孔玻璃片，其规格为5cm×7cm×0.6cm。本实施例增钙粉煤灰所含成分的重量要求为：氧化钙20％、三氧化二铝16％、二氧化硅53％、三氧化二铁3％、氧化锰1％、二氧化钛7％。
本实施例二氧化硅胶体也可采用硅酸盐作为粘结剂，纳米二氧化钛粉也可使用二氧化锆粉替代。
实施例3：选取孔隙率为70-85％的聚氨酯泡沫加工成直径为3cm、高为5cm的圆柱体，放在浓度为10--20％氢氧化钠溶液中，在40-60℃下浸泡2-6h，反复揉搓并用清水漂洗，去除碱溶液后自然干燥；将重量百分比为增钙粉煤灰70％、二氧化硅胶体5％、水10％混合配制成料浆，加入纳米二氧化钛粉15％，反复几次用干燥的聚氨酯泡沫浸渍料浆，在150-250℃下至少干燥12h，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体。将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度1200℃-1500℃时保温2h左右，随炉冷却，即制得具有高度连通气孔的圆柱形的多孔玻璃柱，其规格为直径为2cm、高为4.2cm。氧化钙31％、三氧化二铝14.5％、二氧化硅50％、三氧化二铁1％、氧化锰0.5％、二氧化钛3％。
本实施例二氧化硅胶体也可采用硅酸盐作为粘结剂，纳米二氧化钛粉也可使用二氧化锆粉替代。
本发明提供的固定化酶多孔玻璃载体，其核心为多孔玻璃。该载体呈球形、圆柱形或长方形，其表面呈三维网状结构，内部存在着大量连续分布的连通气孔，除带有微米级微孔外，还存在肉眼可见的毫米级气孔。该多孔玻璃载体材料是以电厂的工业废渣增钙粉煤灰为主要原料制成的，将增钙粉煤灰与粘结剂水溶液混合配制成料浆，再按一定的比例加入纳米二氧化钛粉，反复几次用聚氨酯泡沫浸渍料浆、干燥，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体。将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度保温、冷却，即制得具有高度连通气孔的多孔玻璃。该载体开气孔率≥80％，孔径范围在50μm—2000μm之间，抗压强度≥0.5Mpa，可灭菌、清洗和再利用，具有固定化酶效果好(半衰期为40—50天)，固定化酶活力高(相对酶活力≥86％，酶活力回收率在42.6—53％)，生产成本相对较低，生产工艺相对简单，节能环保，实用性强，应用范围广泛，利于工业化生产等优点。
本发明还可通过下表所列比例(重量百分比)来实现，其制备方法可采用上述三个实施例的中任何一个。
| 实施例 | 增钙粉煤灰 | 硅酸盐 | 水 | 纳米二氧化钛粉 |
| 实施例4 | 75 | 2 | 18 | 5 |
| 实施例5 | 55 | 11 | 14 | 20 |
| 实施例6 | 60 | 8 | 25 | 7 |
与上表所列实施例相对应，增钙粉煤灰所含成分的比例(重量百分比)为：
| 实施例 | 氧化钙 | 三氧化二铝 | 二氧化硅 | 三氧化二铁 | 氧化锰 | 二氧化钛 |
| 实施例4 | 31 | 16 | 42 | 3 | 1 | 7 |
| 实施例5 | 30 | 9 | 52 | 2.2 | 0.8 | 6 |
| 实施例6 | 28 | 14 | 50 | 2 | 1 | 5 |
Claims (4)
1、一种用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体，采用增钙粉煤灰、粘结剂、水、纳米二氧化钛粉为原料制备而成，其技术特征是，原料的重量组成为含有：增钙粉煤灰55～75％、粘结剂2～11％、水10～25％、纳米二氧化钛粉或者纳米二氧化锆粉5～20％。
2、一种制备权利要求1所述用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体的方法，其特征是：选取孔隙率为70-85％的聚氨脂泡沫材料，放在浓度为10～20％氢氧化钠溶液中，在40～60℃温度下浸泡1～3小时，反复揉搓并用清水漂洗，去除碱溶液后自然干燥；将重量百分比为增钙粉煤灰55～75％、粘结剂2.5～10.5％、水10～25％混合配制成料浆，然后加入纳米二氧化钛粉或者纳米二氧化锆粉5～20％，反复几次用干燥的聚氨酯泡沫浸渍料浆，在100～200℃温度下至少干燥12小时，制得含纳米二氧化钛的多孔玻璃坯体，将该多孔玻璃坯体进行热处理，烧掉聚氨酯泡沫模板，然后加热到玻璃烧结温度1200℃～1400℃时保温60～90分钟，随炉冷却，即制得具有高度连通气孔的多孔玻璃载体。
3、根据权利要求1或2所述用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体及其制备方法，其特征在于所说的粘结剂是硅酸盐。
4、根据权利要求1或2所述用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体及其制备方法，其特征在于所说的粘结剂是二氧化硅胶体。
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| CNA2008101607779A CN101423829A (zh) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | 用于固定化酶的增钙粉煤灰微孔玻璃载体及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101914519A (zh) * | 2010-07-08 | 2010-12-15 | 东南大学 | 一种杂化凝胶载体的固定化酶制备方法 |
| CN102876845A (zh) * | 2012-06-28 | 2013-01-16 | 辽宁天和科技股份有限公司 | 应用预熔型铁酸钙进行lf钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法 |
| CN108516840A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-11 | 柳州市柳晶科技股份有限公司 | 一种利用工业废灰制备多孔材料的方法 |
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Open date: 20090506 |