CN104874286A - 固定化酶除醛环保复膜剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定化酶除醛环保复膜剂，其配方包括复合酶、甲壳素、固定化载体材料、水、激活剂，可涂布于木材、板材、皮革、塑料、玻璃、墙材、无纺布或纸质材料，吸附并降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC这些醛类难降解有机污染物，达到净化空气的目的。本发明具有使用方便、处理效率高、针对性强、适用范围广等优点，是一种绿色无污染的环保产品，具有广泛的市场前景和应用价值。

Description

固定化酶除醛环保复膜剂

技术领域

本发明属于环境生物技术领域，具体涉及固定化酶除醛环保复膜剂。

背景技术

目前，常用的涂布复膜空气净化技术为光触媒喷涂技术，但其净化效果并不十分理想，因为光触媒的催化作用发挥得如何跟风速有很大的关系。二氧化钛涂层只能分解与其表面接触的有机物，若气体流动过快，接触时间过短，产生效果甚微；但若气体流动过慢，还不如利用经常的通风换气改善室内空气质量来得快。

光触媒喷涂都必须在紫外线的照射下才能够达到净化空气的目的。只有室内采光时间长，而且光照强度相对较大的长期密闭房间才比较适合。采光方面不符合要求的就无法采用光触媒技术。此外，二氧化钛可以喷涂在玻璃、陶瓷、石灰墙表面，但若喷涂在针织品、家具、壁纸等物品上就比较容易造成材料损坏，因为二氧化钛具有强氧化性。

因此，具有生物分解性和安全性以及抗污染功能的除醛环保涂布复膜剂产品的研发，成为国内外的研究热点。目前，具有生物催化降解功能的固定化酶除醛环保复膜剂产品以及应用于环保领域空气净化技术，未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定化酶除醛环保复膜剂，将该环保复膜剂涂布于基材表面，利用生物酶催化降解功能实现对目前一些污染治理技术所不能达到的空气污染源的处理。本发明的产品制备工艺简便，材料易得，成本低，酶活稳定，缓释作用期长，使用方便，无二次污染，无毒副作用。

本发明的另一目的在于提供固定化酶除醛环保复膜剂在环保领域环境空气净化上的应用。该环保复膜剂可以涂布于有机和无机的基材上，且对基材不产生损害，可以极大祛除污染物，快速净化被污染的空气，使净化后的空气更加洁净，不仅治理效果好而且大大降低了空气净化的治理成本。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

固定化酶除醛环保复膜剂的组分包括生物酶、甲壳素、固定化载体材料、激活剂、水基。按容重比为：生物酶3-20%，甲壳素0.01-0.05%，固定化载体料0.1-3%，水80-97%，激活剂0.001-0.026%。

其中，所述生物酶为以下一种或多种组分：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶或连接酶。

其中，所述固定化载体材料为PAM、卡拉胶、海藻胶、结冷胶、水性复膜胶系列、有机类亲水性高分子聚合物材料中的一种或者一种以上载体材料。

其中，所述激活剂为金属离子钾、钠、钙、镁、锌、铁，或者中等大小有机分子谷胱甘肽、乙二胺四乙酸中的一种或一种以上，浓度在0.001%～0.026%的范围。

固定化酶除醛环保复膜剂的制备方法按以下步骤进行：

（1）根据所需净化物体的污染物成分不同，选用酶原料单酶活力在500U/g以上的一种或若干种酶为酶种，将各生物酶组分按重量配比进行称重计量、酶种筛选、溶解沉淀、离心过滤、混合搅拌、静置硝化等工序，制得复合酶溶液备用。

a）称量计重：将各单选酶按照所需要称量。

b）酶种筛选：选取所需要的酶原料进行酶活检测保证质量。

c）溶解沉淀：将选取的各固体酶分别在容器中进行溶解去除渣质。

d）离心过滤：将溶解后的各酶溶液采用普通离心机进行过滤，进一步去除杂质，提高酶液纯度。

e）混合搅拌：将各单位酶液分别按顺序混合，搅拌均匀。

f）静置硝化：将各混合后的酶液置于5℃-15℃环境中备用。

（2）根据所需净化物体的污染物成分不同，选用固体载体材料PAM、卡拉胶、海藻胶、结冷胶、水性复膜胶、有机类亲水性高分子聚合物中的一种或者一种以上，放置容器中，加入温度20℃-70℃的洁净水进行搅拌溶解，配制成溶度为1-5%的液体乳胶状溶液，备用。

（3）根据上述物料组分的容重配比，选取金属离子中钾、钠、钙、镁、锌、铁的一种或者多种作为激活剂，或者选取中等大小有机分子谷胱甘肽、乙二胺四乙酸作激活剂，配制成浓度为0.001%～0.026%的溶液，备用。

（4）将上述各组分的复合酶、甲壳素、载体配制液、激活剂、水分别置于容器中充分搅拌，搅拌速度为每分钟40-60转，搅拌时间为15-60分钟，使之混合均匀，室温下静置2-6h，检测酶活达到总活力单位2500U/ml以上的混合液，罐装，即制得固定化酶除醛环保复膜剂。

固定化酶除醛环保复膜剂为液状的水剂、水乳剂或微乳液。根据作用对象底物的不同，在不影响成膜溶度的条件下，可进行稀释使用。

固定化酶除醛环保复膜剂可除醛类难降解有机污染物，包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC，达到净化空气的目的，可涂布基材包括木材、板材、皮革、塑料、玻璃、墙材、无纺布、纸质材料等。固定化酶除醛环保复膜剂适用于家庭、宾馆、学校、医院等公共场所及个人居所、汽车、火车、飞机等交通工具、家用电器等的净化治理。

从原理上分析，本发明的固定化酶环保复膜剂的核心为生物酶制剂，其中含有多种生物酶，主要为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶中的一种或若干种。生物酶是一种对环境友好的生物催化剂，其仅对特定的底物起作用，对基质损伤小或者无损伤。生物酶处理有机物的机理是先通过酶反应形成游离基，然后游离基打开污染物质中更复杂的化学链，从而将有机污染物消解并去除。固定化酶环保复膜剂可喷涂于基材表面，形成薄膜，其中的生物酶可将基材中的污染物如甲醛、苯、二甲苯等催化降解，由于基材中的污染物为缓慢释放，固定化酶环保复膜剂形成的薄膜一方面可阻隔污染物释放，另一方面可将其中的污染物催化降解。与其他处理方法相比，生物酶处理法具有催化效能高、反应条件温和、对设备情况要求较低、反应速度快，对温度、浓度和有毒物质适应范围广，可以重复使用等优点。生物酶催化技术采用不同于普通微生物菌的卓越的系列生物酶结合技术，其中含有多种可以直接分解烃类污染物及其他污染物如PM2.5、氨等的生物酶，在降解有机废气中的有机物（如苯、萘等污染物质）以及PM2.5、氨等生物反应过程中扮演着高效催化剂的角色，也就是说它们将帮助一个化学反应过程快速有效地发生，迅速将苯、萘等环状有机污染物裂解，将PM2.5、氨等催化降解吸收，大大提高生物化学过程的反应速度，而这些生物化学过程之前是非常缓慢地发生或虽是同样的条件却根本就不发生，本发明的产品能通过酶催化作用改变污染底物的分子结构价态，消解去除污染物。

综上所述，本发明的优点在于：

（1）成膜后防腐性能好，附着能力强，酶固定化效率高。

（2）工艺处理过程中无不良二次沉渣、气体产生，清洁生产。

（3）使用方便，常温使用，无需表调剂和促进剂，可直接喷涂使用，与涂层附着力稳定，强度高。

（4）本发明产品所含特选生物酶可与基材中的污染物质发生催化降解反应，将其转化为无害的碳水化合物，不会造成任何二次污染。

（5）实现了生物酶的优化组合。选择合适的配方，对包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC有机挥发物等在内的各种污染物表现出良好的净化效果。

（6）处理效率高。本发明产品与一般化学方法和生物方法相比较，对污染空气的净化速度是传统方法的100倍，可迅速除尘，净化空气。

（7）适应性更广。本发明产品可适应多种温度和pH范围，在低氧环境中也能有效发挥作用。

（8）更有针对性。本发明产品拥有多种配方，可广泛适用于不同领域、不同成分空气污染。

（9）治理成本低。本发明产品具有标本兼治的特点，综合治理成本和动态投资成本最低，而治理效果显著。

（10）纯绿色环保产品。本发明产品为水基产品，采用纯天然生物酶复合而成，不含任何化学药品，也不含转基因产品成分，不会造成二次污染，对人体无毒无害，对基材无任何损害，对环境友好，符合国家相关标准，代表着生物环保产业发展的未来方向。

因此，本发明的固定化酶环保复膜剂不仅净化效果良好，而且适合工业生产和应用推广。

具体实施方式

固定化酶除醛环保复膜剂的制备方法按以下步骤进行：

（1）根据所需净化物体的污染物成分不同，选用酶原料单酶活力在500U/g以上的一种或若干种酶为酶种。

a）称量计重：将各单选酶按照所需要称量。

b）酶种筛选：选取所需要的酶原料进行酶活检测保证质量。

c）溶解沉淀：将选取的各固体酶分别在容器中进行溶解去除渣质。

d）离心过滤：将溶解后的各酶溶液采用普通离心机进行过滤，进一步去除杂质，提高酶液纯度。

e）混合搅拌：将各单位酶液分别按顺序混合，搅拌均匀。

f）静置硝化：将各混合后的酶液置于5℃-15℃环境中备用。

（2）根据所需净化物体的污染物成分不同，选用固体载体材料PAM、卡拉胶、海藻胶、结冷胶、水性复膜胶、有机类亲水性高分子聚合物中的一种或者一种以上，放置容器中，加入温度20℃-70℃的洁净水进行搅拌溶解，配制成溶度为1-5%的液体乳胶状溶液，备用。

（3）根据上述基材的容重配比，选取金属离子中钾、钠、钙、镁、锌、铁或者中等大小有机分子谷胱甘肽、乙二胺四乙酸中的一种或者多种作为激活剂。

（4）将上述各组分按容重比为：生物酶3-20%，甲壳素0.01-0.05%，固定化载体料0.1-3%，水80-97%，激活剂0.001-0.026%，分别置于容器中充分搅拌，搅拌速度为每分钟40-60转，搅拌时间为15-60分钟，使之混合均匀，室温下静置2-6h，检测酶活达到总活力单位2500U/ml以上的混合液，罐装，即制得固定化酶环保复膜剂。

固定化酶除醛环保复膜剂为液状的水剂、水乳剂或微乳液。根据作用对象底物的不同，在不影响成膜溶度的条件下，可进行稀释使用。

    下面说明本发明的几个具体实施例。

实施例1

采用固定化酶除醛环保复膜剂对家居环境的空气进行净化。

按上述具体实施方式进行，其包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在500U/g以上，制得液态成品后的酶活力达2500U/ml以上。

将上述制备的固定化酶除醛环保复膜剂喷涂于家俱、墙壁、壁纸等表面，附着于基材表面，形成薄膜，对家居环境空气及家俱、装饰中的甲醛、苯、二甲苯等有害气体催化降解，对污染物的去除率分别达到98%以上，从而达到净化的目的。

实施例2

采用固定化酶除醛环保复膜剂对汽车底座中的污染物进行净化。

按上述具体实施方式进行，其包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在500U/g以上。制得液态成品后的酶活力达2500U/ml以上。

将上述制备的固定化酶除醛环保复膜剂喷涂于汽车底座表面，附着于基材表面，形成薄膜，对底座中的沥青及甲醛、苯、二甲苯等有害气体催化降解，对污染物的去除率分别达到98%以上，从而达到净化的目的。

实施例3

采用固定化酶除醛环保复膜剂对汽车座椅及内饰进行净化。

按上述具体实施方式进行，其包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在500U/g以上。制得液态成品后的酶活力达2500U/ml以上。

将上述制备的固定化酶除醛环保复膜剂喷涂于汽车座椅及内饰表面，附着于基材表面，形成薄膜，对座椅及内饰中的甲醛、苯、二甲苯等有害气体催化降解，并去除异味，对污染物的去除率分别达到98%以上，从而达到净化的目的。

实施例4

采用固定化酶除醛环保复膜剂对家用电器空调、空气净化器等进行净化。

按上述具体实施方式进行，其包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在500U/g以上。制得液态成品后的酶活力达2500U/ml以上。

将上述制备的固定化酶除醛环保复膜剂喷涂于空调、空气净化器等过滤板表面，附着于基材表面，形成薄膜，经过空调、空气净化器换气，可对空气中的甲醛、苯、二甲苯等有害气体催化降解，并去除异味，对污染物的去除率分别达到98%以上，从而达到净化的目的。

实施例5

采用固定化酶除醛环保复膜剂对板材、皮革、塑料、玻璃、墙材、无纺布或纸质材料净化。

按上述具体实施方式进行，其包括以下重量比的各组分：

以上组分中各种酶的活力均在500U/g以上。制得液态成品后的酶活力达2500U/ml以上。

将上述制备的固定化酶除醛环保复膜剂喷涂于板材、塑料、窗帘布、墙材、无纺布材料附着于基材表面，形成薄膜，对底物基材中的甲醛、苯、二甲苯等有害气体催化降解，并去除异味，对污染物的去除率分别达到98%以上，从而达到净化的目的。

本发明构思新颖，用该发明制备的固定化酶除醛环保复膜剂，适用于家庭、宾馆、学校、医院等公共场所及个人居所、汽车、火车、飞机等交通工具、家用电器等甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC有机挥发物等有害气体的净化治理等领域，可涂布于基材表面，形成薄膜，且附着力强。涂布基材包括木材、板材、皮革、塑料、玻璃、墙材、无纺布、纸质材料等，净化效果好，效率高且成本低，稳定性强，操作简便。

上述仅为本发明的几个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，生物酶催化净化环境空气，消解去除有机污染物，采用本发明制得的固定化酶除醛环保复膜剂及延伸产品可应用于日常民用，工业产品，军工产品等领域。凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。 

Claims (7)

1. 一种固定化酶除醛环保复膜剂，其特征在于：所述的固定化酶除醛环保复膜剂的配方为生物酶3-20%，甲壳素0.01-0.05%，固定化载体材料0.1-3%，水80-97%，激活剂0.001-0.026%。

2.根据权利要求1所述的固定化酶除醛环保复膜剂，其特征在于：所述的生物酶为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶中的一种或多种组分。

3.根据权利要求1所述的固定化酶除醛环保复膜剂，其特征在于：所述的固定化载体材料为PAM、卡拉胶、海藻胶、结冷胶、水性复膜胶、有机类亲水性高分子聚合物中的一种或者一种以上载体材料。

4.根据权利要求1所述的固定化酶除醛环保复膜剂，其特征在于：所述的激活剂为金属离子钾、钠、钙、镁、锌或铁中的一种或者一种以上，或者中等大小有机分子谷胱甘肽、乙二胺四乙酸中的一种或者一种以上，其溶度为0.001%～0.026%。

5.根据权利要求1~4所述的固定化酶除醛环保复膜剂，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

（1）根据所需净化物体的污染物成分不同，选用酶原料单酶活力在500U/g以上的一种或若干种酶为酶种，将各生物酶组分按重量配比分别进行称重计量、酶种筛选、溶解沉淀、离心过滤，然后混合搅拌、静置硝化，制得复合酶液，置于5℃-15℃环境中备用；

（2）根据所需净化物体的污染物成分不同，选用一种或者一种以上固体载体材料，放置容器中，加入温度20℃-70℃的洁净水进行搅拌溶解，配制成溶度为1-5%的液体乳胶状溶液，备用；

（3）根据上述配方的容重配比，选取金属离子钾、钠、钙、镁、锌、铁，或者中等大小有机分子谷胱甘肽、乙二胺四乙酸中的一种或者一种以上作为激活剂，配制成浓度在0.001%～0.026%的溶液，备用；

（4）将上述的复合酶液、甲壳素、载体配制液、激活剂、水按比例置入于容器中，定容，

充分搅拌，搅拌速度为每分钟40-60转，搅拌时间为15-60分钟，使之混合均匀，室温下静置2-6h，检测酶活达到总活力单位2500U/ml以上的混合液，罐装，制得固定化酶除醛环保复膜剂。

6.根据权利要求1~5所述的固定化酶除醛环保复膜剂，其特征在于：所述的固定化酶除醛环保复膜剂为液体状的水剂、水乳剂或微乳液。

7.根据权利要求1~6所述的固定化酶除醛环保复膜剂的应用，其特征在于：所述的固定化酶除醛环保复膜剂可除醛类难降解有机污染物，包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、PM2.5、氨及TVOC，达到净化空气的目的，可涂布的基材包括木材、板材、皮革、塑料、玻璃、墙材、无纺布或纸质材料。