CN114477473A - 一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，属于水土环境微生物修复技术领域。通过溶胶‑凝胶法合成了磁性内核Fe3O4@SiO2，利用共沉淀法将壳聚糖包裹于Fe3O4@SiO2表面形成固定化漆酶载体，再以戊二醛为交联剂，将游离漆酶固定至磁性载体Fe3O4@SiO2‑壳聚糖上。将制备的固定化漆酶加入污染水土中，搅拌均匀后反应40‑50h，即可有效去除水土中的多环芳烃，且经重复利用后，固定化漆酶对多环芳烃仍有良好的去除效果。本发明是利用制备的磁性材料固定化漆酶去除水土环境中多环芳烃，实现了水土多环芳烃的去除和漆酶的回收利用，该方法对水土多环芳烃的去除率达到81.9％，适用于多环芳烃污染水土的修复处理。

Description

一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法
技术领域
本发明属于水土环境微生物修复技术领域，具体是一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法。
背景技术
国内外十分关注水土中多环芳烃污染问题。2007年，全球约有50万吨多环芳烃被排放到环境中。由于具有强疏水性、难降解性，多环芳烃可在水和土壤环境中长期积累；并可以通过大气远距离迁移，在全球范围内检出。多环芳烃具有“三致”效应，严重威胁生态安全和人群健康。迄今，7种多环芳烃入选中国生态环境部优先控制污染物清单。
目前，水土中多环芳烃的去除方法包括焚烧、固定、溶剂萃取、高级氧化和填埋等技术。然而，这些物理化学修复方法具有成本高、容易造成二次污染等问题，亟需开发新型安全、高效的修复技术。
诸多研究表明，漆酶修复多环芳烃污染水土是目前最具前景的技术之一，其安全可靠、无二次污染，操作简单。但游离漆酶在去除多环芳烃过程中易失活、难回收利用、工程应用成本高，这限制其在污染水土环境修复中的推广应用。针对此，通过游离漆酶固定技术有望改善漆酶的操作稳定性和可重复利用性，达到经济有效地去除水土中多环芳烃的目的，但国内外仍缺乏可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法。
检索相关文献表明，在本专利申请日期前未发现与本发明“可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法”类似的文献和专利。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明专利提供了一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，利用可回收的固定化漆酶，降解去除水土中的多环芳烃，多次循环利用后，固定化漆酶仍具有良好的去除率，从而降低了多环芳烃污染水土的修复成本。
本发明的技术方案是：一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，包括以下步骤：
S1、通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒，利用共沉淀法将壳聚糖包裹于Fe3O4@SiO2颗粒表面，形成Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，以戊二醛为交联剂，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，形成固定化漆酶；
S2、将上述固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中，反应40-50h；
S3、利用磁力分离固定化漆酶，经缓冲液清洗后加入含有多环芳烃的水土反应体系，考察回收的固定化漆酶对多环芳烃的去除效率；
S4、重复步骤S2和S3的处理过程，即可实现漆酶的重复使用。
进一步地，所述步骤S1中，溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒的具体过程为：按照固液比5mg：4mL：1mL的比例将Fe3O4纳米颗粒、乙醇以及超纯水混合均匀，并通过超声将Fe3O4纳米颗粒分散开，然后加入1-3mL氨水和1-2mL正硅酸四乙酯，在摇床中充分振荡5-7h，使Fe3O4纳米颗粒表面形成一层SiO2包覆层，然后采用磁力分离的方法进行固液分离后，并分别用水和乙醇将分离后的固体颗粒交替洗涤3次，即可得到Fe3O4@SiO2颗粒，SiO2作为无机物对细胞没有毒性，稳定性好，成本低，机械强度高，使用寿命长及可重复利用，而Fe3O4纳米颗粒具有多孔结构、比表面积大、易于从反应体系中分离等优点，因此，通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒不仅能够增加漆酶的负载量和活性，还能提高漆酶去除水土多环芳烃的效果。
进一步地，所述步骤S1中，Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体的制备过程为：按照固液比为10mg：1mL的比例将壳聚糖和乙酸水溶液中混合均匀后，得到壳聚糖水溶液，然后，按照固液比为10mg：1mL的比例将Fe3O4@SiO2颗粒与去离子水混合均匀并超声分散，再缓慢滴加到上述制备壳聚糖水溶液中，在摇床中充分振荡2-4h，以获得Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，其中，乙酸水溶液的质量分数为2％，壳聚糖作为甲壳素N-脱乙酰基的产物，可进行化学修饰反应且具备较好的生物学功能，因此，将Fe3O4@SiO2-壳聚糖作为固定化漆酶载体，能够有效地去除和降解水土环境中的多环芳烃，降低环境中多环芳烃对社会公共卫生和人类健康的危害，具有环保、高效的特点。
进一步地，所述步骤S1中，固定化漆酶的制备过程为：
S1-1、Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体活化
按照固液比为5mg：1mL的比例将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体和浓度为0-10wt％的戊二醛溶液混合均匀后，放入摇床中以150-250rpm的转速振荡1-7h，然后利用磁力分离将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体颗粒从体系中分离出来，用去离子水反复洗涤载体表面，将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面未交联上的戊二醛溶液冲洗掉，通过对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体进行活化，可提高漆酶的活性，从而提高多环芳烃的去除效果；
S1-2、游离漆酶的固定
按照固液比为5mg：1mL的比例将活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒与漆酶溶液混合均匀后，重新放入摇床中以150-250rpm的转速振荡1-10h，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，得到固定化漆酶，其中，漆酶溶液的浓度为0.2-1.4mg/mL。
进一步地，所述步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应，其中反应条件：pH为3-7，温度为25-45℃，漆酶浓度：5-30mg/mL，通过合理控制固定化漆酶与含有多环芳烃的水土反应的生化条件，使反应效果达到最佳，从而提高固定化漆酶去除水土多环芳烃的效果。
进一步地，所述多环芳烃为蒽、苯并[a]芘。
进一步地，所述步骤S3中，所述缓冲液为醋酸盐缓冲液，用于冲洗Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面上未固定的游离漆酶，然后测定反应体系中剩余的漆酶活性，保证剩余的固定化漆酶活性足够，仍对多环芳烃仍有良好的去除效果，当检测到固定化漆酶活性不能满足要求时，可重新制备固定化漆酶，从而达到去除水土多环芳烃的目的。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用酶的固定化技术，有望提高漆酶的化学稳定性和可重复利用性，降低漆酶修复多环芳烃的成本，突破漆酶修复多环芳烃污染水土的推广应用障碍，实现经济、高效、安全去除水土中多环芳烃的目的。
(2)本发明利用制备的磁性材料固定化漆酶去除水土环境中多环芳烃，实现了水土多环芳烃的去除和漆酶的回收利用，同时，Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体中，SiO2作为无机物对细胞没有毒性，稳定性好，成本低，机械强度高，使用寿命长及可重复利用，而Fe3O4纳米颗粒具有多孔结构、比表面积大、易于从反应体系中分离等优点，因此，通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒不仅能够增加漆酶的负载量和活性，还能提高漆酶去除水土多环芳烃的效果，该方法对水土多环芳烃的去除率达到81.9％，且整个过程中，处理简单、高效、安全，适用于多环芳烃污染水土的修复处理。
附图说明
图1是本发明的不同戊二醛浓度对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶的固定化效率和相对酶活性的影响的折线图；
图2是本发明的不同固定时间对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶的固定化效率和相对酶活性的影响的折线图；
图3是本发明的不同pH对固定化漆酶对水土多环芳烃含量变化的影响的折线图；
图4是本发明的固定化漆酶循环使用次数对其去除水土多环芳烃效能的影响的柱状图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，包括以下步骤：
S1、通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒，利用共沉淀法将壳聚糖包裹于Fe3O4@SiO2颗粒表面，形成Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，以戊二醛为交联剂，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，形成固定化漆酶；
S2、将上述固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中，反应48h；
S3、利用磁力分离固定化漆酶，经缓冲液清洗后加入含有多环芳烃的水土反应体系，考察回收的固定化漆酶对多环芳烃的去除效率；
S4、重复步骤S2和S3的处理过程，即可实现漆酶的重复使用；
步骤S1中，溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒的具体过程为：准确称量100mg的Fe3O4纳米颗粒，加入到80mL乙醇和20mL超纯水中，并通过超声将Fe3O4纳米颗粒分散开，然后加入1ml氨水和1ml正硅酸四乙酯，在摇床中充分振荡5h，使Fe3O4纳米颗粒表面形成一层SiO2包覆层，然后采用磁力分离的方法进行固液分离后，并分别用水和乙醇将分离后的固体颗粒交替洗涤3次，即可得到Fe3O4@SiO2颗粒；
Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体的制备过程为：将0.5g壳聚糖分散在50mL乙酸水溶液中混合均匀后，得到壳聚糖水溶液，然后，将0.5gFe3O4@SiO2颗粒超声分散到50mL去离子水中，再缓慢滴加到上述制备壳聚糖水溶液中，在摇床中充分振荡2h，以获得Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，其中，乙酸水溶液的质量分数为2％；
步骤S1中，固定化漆酶的制备过程为：
S1-1、Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体活化
取50mg的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒分散于10mL浓度为0wt％的戊二醛溶液混合均匀后，放入摇床中以150rpm的转速振荡1h，然后利用磁力分离将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体颗粒从体系中分离出来，用去离子水反复洗涤载体表面，将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面未交联上的戊二醛溶液冲洗掉，通过对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体进行活化，可提高漆酶的活性，从而提高多环芳烃的去除效果；
S1-2、游离漆酶的固定
取50mg活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒分散于10mL漆酶溶液中混合均匀后，重新放入摇床中以150rpm的转速振荡1h，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，得到固定化漆酶，其中，漆酶溶液的浓度为0.2mg/mL；
步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应，其中反应条件：pH为3，温度为25℃，漆酶浓度：5mg/mL；
上述多环芳烃为蒽、苯并[a]芘；
步骤S3中，所述缓冲液为醋酸盐缓冲液，用于冲洗Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面上未固定的游离漆酶，然后测定反应体系中剩余的漆酶活性。
实施例2
一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，包括以下步骤：
S1、通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒，利用共沉淀法将壳聚糖包裹于Fe3O4@SiO2颗粒表面，形成Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，以戊二醛为交联剂，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，形成固定化漆酶；
S2、将上述固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中，反应48h；
S3、利用磁力分离固定化漆酶，经缓冲液清洗后加入含有多环芳烃的水土反应体系，考察回收的固定化漆酶对多环芳烃的去除效率；
S4、重复步骤S2和S3的处理过程，即可实现漆酶的重复使用；
步骤S1中，溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒的具体过程为：准确称量100mg的Fe3O4纳米颗粒，加入到80mL乙醇和20mL超纯水中，，并通过超声将Fe3O4纳米颗粒分散开，然后加入3mL氨水和2mL正硅酸四乙酯，在摇床中充分振荡7h，使Fe3O4纳米颗粒表面形成一层SiO2包覆层，然后采用磁力分离的方法进行固液分离后，并分别用水和乙醇将分离后的固体颗粒交替洗涤3次，即可得到Fe3O4@SiO2颗粒；
Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体的制备过程为：将0.5g壳聚糖分散在50mL乙酸水溶液中混合均匀后，得到壳聚糖水溶液，然后，将0.5gFe3O4@SiO2颗粒超声分散到50mL去离子水中，再缓慢滴加到上述制备壳聚糖水溶液中，在摇床中充分振荡4h，以获得Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，其中，乙酸水溶液的质量分数为2％；
步骤S1中，固定化漆酶的制备过程为：
S1-1、Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体活化
取50mg的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒分散于10mL浓度为2wt％的戊二醛溶液混合均匀后，放入摇床中以250rpm的转速振荡3h，然后利用磁力分离将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体颗粒从体系中分离出来，用去离子水反复洗涤载体表面，将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面未交联上的戊二醛溶液冲洗掉，通过对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体进行活化，可提高漆酶的活性，从而提高多环芳烃的去除效果；
S1-2、游离漆酶的固定
取50mg活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒分散于10mL漆酶溶液中混合均匀后，重新放入摇床中以250rpm的转速振荡2h，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，得到固定化漆酶，其中，漆酶溶液的浓度为0.8mg/mL；
步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应，其中反应条件：pH为4，温度为30℃，漆酶浓度：15mg/mL；
上述多环芳烃为蒽、苯并[a]芘；
步骤S3中，所述缓冲液为醋酸盐缓冲液，用于冲洗Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面上未固定的游离漆酶，然后测定反应体系中剩余的漆酶活性。
实施例3
一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，包括以下步骤：
S1、通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒，利用共沉淀法将壳聚糖包裹于Fe3O4@SiO2颗粒表面，形成Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，以戊二醛为交联剂，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，形成固定化漆酶；
S2、将上述固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中，反应48h；
S3、利用磁力分离固定化漆酶，经缓冲液清洗后加入含有多环芳烃的水土反应体系，考察回收的固定化漆酶对多环芳烃的去除效率；
S4、重复步骤S2和S3的处理过程，即可实现漆酶的重复使用；
步骤S1中，溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒的具体过程为：准确称量100mg的Fe3O4纳米颗粒，加入到80mL乙醇和20mL超纯水中，并通过超声将Fe3O4纳米颗粒分散开，然后加入2mL氨水和1.5mL正硅酸四乙酯，在摇床中充分振荡6h，使Fe3O4纳米颗粒表面形成一层SiO2包覆层，然后采用磁力分离的方法进行固液分离后，并分别用水和乙醇将分离后的固体颗粒交替洗涤3次，即可得到Fe3O4@SiO2颗粒；
Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体的制备过程为：将0.5g壳聚糖分散在50mL乙酸水溶液中混合均匀后，得到壳聚糖水溶液，然后，将0.5gFe3O4@SiO2颗粒超声分散到50mL去离子水中，再缓慢滴加到上述制备壳聚糖水溶液中，在摇床中充分振荡3h，以获得Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，其中，乙酸水溶液的质量分数为2％；
步骤S1中，固定化漆酶的制备过程为：
S1-1、Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体活化
取50mg的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒分散于10mL浓度为4wt％的戊二醛溶液混合均匀后，放入摇床中以200rpm的转速振荡2h，然后利用磁力分离将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体颗粒从体系中分离出来，用去离子水反复洗涤载体表面，将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面未交联上的戊二醛溶液冲洗掉，通过对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体进行活化，可提高漆酶的活性，从而提高多环芳烃的去除效果；
S1-2、游离漆酶的固定
取50mg活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒分散于10mL漆酶溶液中混合均匀后，重新放入摇床中以200rpm的转速振荡4h，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，得到固定化漆酶，其中，漆酶溶液的浓度为1.0mg/mL；
步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应，其中反应条件：pH为5，温度为35℃，漆酶浓度：30mg/mL；
上述多环芳烃为蒽、苯并[a]芘；
步骤S3中，所述缓冲液为醋酸盐缓冲液，用于冲洗Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面上未固定的游离漆酶，然后测定反应体系中剩余的漆酶活性。
实施例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-1中，戊二醛溶液的浓度为6wt％。
实施例5
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-1中，戊二醛溶液的浓度为8wt％。
实施例6
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-1中，戊二醛溶液的浓度为10wt％。
实施例7
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-2中，将活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒与漆酶溶液混合均匀后，重新放入摇床中以200rpm的转速振荡6h。
实施例8
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-2中，将活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒与漆酶溶液混合均匀后，重新放入摇床中以200rpm的转速振荡8h。
实施例9
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-2中，将活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒与漆酶溶液混合均匀后，重新放入摇床中以200rpm的转速振荡10h。
实施例10
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应时，pH为6。
实施例11
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应时，pH为7。
实施例12
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：
步骤S1-2中，将活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒与漆酶溶液混合均匀后，重新放入摇床中以200rpm的转速振荡6h；
步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应时，pH为4。
试验例1
利用实施例1-6的方法制备的可重复利用固定化漆酶对含有多环芳烃的水土处理后，利用磁力分离固定化漆酶，并对测定反应体系中剩余的漆酶活性进行检测，结果如图1所示；
由图1可知，经实例1-6处理后反应容器中的漆酶负载量和固定化漆酶活性，在实施例1-3中，漆酶负载量和固定化漆酶活性随着戊二醛浓度的增加而增加，在实施例3-6中，漆酶负载量和固定化漆酶活性随着戊二醛浓度的增加而降低，说明实施例3中4％戊二醛浓度是最优的。
试验例2
利用实施例1-3和实施例7-9的方法制备的可重复利用固定化漆酶对含有多环芳烃的水土处理时，测定不同固定时间对Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶的固定化效率和相对酶活性的影响，结果如图2所示；
由图2可知，测定经实施例1-3和实施例7-9处理后反应容器中的固定化漆酶活性和漆酶负载量，在实施例1-3和实施例7-9中，实施例7中固定时间6h是最优的。
试验例3
利用实施例1-3和实施例10-11的方法制备的可重复利用固定化漆酶对含有多环芳烃的水土处理时，测定不同pH对固定化漆酶对水土多环芳烃含量变化的影响，结果如图3所示；
由图3可知，测定经实施例1-3和实施例10-11处理后反应容器中的多环芳烃的含量，实施例1中固定化漆酶对多环芳烃的去除率低于实施例2。实施例2中，固定化漆酶降解蒽和苯并[a]芘的降解效果最好，去除率分别为51.6％和42.7％。在实施例3、10以及11中，固定化酶对蒽和苯并[a]芘的去除率显著低于实施例2。因此，实施例2中pH 4为最佳降解条件。
综上所述，利用本发明的固定化漆酶去除水土多环芳烃时，戊二醛的最优浓度为4％，固定时间最优为6h，pH 4为最佳降解条件，所以，实施例12为最佳实施例。
试验例4
利用实施例12的方法制备的可重复利用固定化漆酶对含有多环芳烃的水土处理时，通过漆酶的重复使用，测定固定化漆酶循环使用次数对其去除水土多环芳烃效能的影响，结果如图4所示；
测定经实例实施例12处理后反应容器中的多环芳烃的含量，由图4可以看出，实施例1循环使用1次固定化漆酶时，固定化漆酶对蒽和苯并[a]芘的去除率分别为81.9％和69.2％，但随着循环次数的增加，固定化漆酶对水土中蒽和苯并[a]芘的去除率逐渐降低，在循环使用4次后，固定化漆酶对蒽和苯并[a]芘的去除率分别为24.1％和19.8％，此时固定化漆酶对水土中的多环芳烃仍有一定的去除效果，充分体现了本发明中的固定化漆酶具有可重复利用性。

Claims (8)

1.一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒，利用共沉淀法将壳聚糖包裹于Fe3O4@SiO2颗粒表面，形成Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，以戊二醛为交联剂，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，形成固定化漆酶；
S2、将上述固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中，反应40-50h；
S3、利用磁力分离固定化漆酶，经缓冲液清洗后加入含有多环芳烃的水土反应体系，考察回收的固定化漆酶对多环芳烃的去除效率；
S4、重复步骤S2和S3的处理过程，即可实现漆酶的重复使用。
2.根据权利要求1所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S1中，溶胶-凝胶法合成具备磁性内核的Fe3O4@SiO2颗粒的具体过程为：按照固液比5mg：4mL：1mL的比例将Fe3O4纳米颗粒、乙醇以及超纯水混合均匀，并通过超声将Fe3O4纳米颗粒分散开，然后加入1-3mL氨水和1-2mL正硅酸四乙酯，在摇床中充分振荡5-7h，使Fe3O4纳米颗粒表面形成一层SiO2包覆层，然后采用磁力分离的方法进行固液分离后，并分别用水和乙醇将分离后的固体颗粒交替洗涤3次，即可得到Fe3O4@SiO2颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S1中，Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体的制备过程为：按照固液比为10mg：1mL的比例将壳聚糖和乙酸水溶液中混合均匀后，得到壳聚糖水溶液，然后，按照固液比为10mg：1mL的比例将Fe3O4@SiO2颗粒与去离子水混合均匀并超声分散，再缓慢滴加到上述制备壳聚糖水溶液中，在摇床中充分振荡2-4h，以获得Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体，其中，乙酸水溶液的质量分数为2％。
4.根据权利要求1所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S1中，固定化漆酶的制备过程为：
S1-1、Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体活化
按照固液比为5mg：1mL的比例将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体和浓度为0-10wt％的戊二醛溶液混合均匀后，放入摇床中以150-250rpm的转速振荡1-7h，然后利用磁力分离将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体颗粒从体系中分离出来，用去离子水反复洗涤载体表面，将Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面未交联上的戊二醛溶液冲洗掉；
S1-2、游离漆酶的固定
按照固液比为5mg：1mL的比例将活化后的Fe3O4@SiO2-壳聚糖颗粒与漆酶溶液混合均匀后，重新放入摇床中以150-250rpm的转速振荡1-10h，将游离漆酶固定至Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体上，得到固定化漆酶，其中，漆酶溶液的浓度为0.2-1.4mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S2中，将制备的固定化漆酶加入含有多环芳烃的水土中进行生化反应，其中反应条件：pH为3-7，温度为25-45℃，漆酶浓度：5-30mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述多环芳烃为蒽、苯并[a]芘。
7.根据权利要求1所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述缓冲液为醋酸盐缓冲液，用于冲洗Fe3O4@SiO2-壳聚糖固定化漆酶载体表面上未固定的游离漆酶，然后测定反应体系中剩余的漆酶活性。
8.根据权利要求3所述的一种可重复利用固定化漆酶去除水土多环芳烃的方法，其特征在于，所述乙酸水溶液的质量分数为2-4％。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114457063A (zh) * 2022-03-11 2022-05-10 安徽黑娃食品科技有限公司 一种降解花生中黄曲霉毒素b1的固定化酶制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103846276A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 沈阳工业大学 固定化漆酶对多环芳烃污染土壤的修复方法
CN105462953A (zh) * 2014-08-25 2016-04-06 姜丹宁 磁性壳聚糖微球的制备及其用作漆酶固定化载体
CN108977433A (zh) * 2018-08-21 2018-12-11 青岛农业大学 一种固定化木质素过氧化物酶的制备方法及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103846276A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 沈阳工业大学 固定化漆酶对多环芳烃污染土壤的修复方法
CN105462953A (zh) * 2014-08-25 2016-04-06 姜丹宁 磁性壳聚糖微球的制备及其用作漆酶固定化载体
CN108977433A (zh) * 2018-08-21 2018-12-11 青岛农业大学 一种固定化木质素过氧化物酶的制备方法及应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姜德生，龙胜亚等: "磁性壳聚糖微球的制备及其用作漆酶固定化载体", 《应用化学》 *
杨捷，王梦祎等: "磁性壳聚糖微球固定化漆酶的制备及酶学性质研究", 《福州大学学报(自然科学版)》 *
段秉怡，王宇等: "蛋黄-壳结构Fe3O4@SiO2@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化", 《高等学校化学学报》 *
马丽，赵东磊等: "磁性Fe3O4/SiO2复合粒子固定化漆酶及催化去除酚类污染物", 《河北工业大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114457063A (zh) * 2022-03-11 2022-05-10 安徽黑娃食品科技有限公司 一种降解花生中黄曲霉毒素b1的固定化酶制备方法

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