CN1778912A - 在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法，其步骤如下：选用脂酶、蛋白酶等中的一种或若干种酶，经一系列处理后制得所需的酶液，将其与选定的并已经过活化处理的多孔陶瓷混合，间续搅拌2h，浸润6h后，在2－5Pa之间变压0.5h，再浸润12－24h，维持溶液pH4.5－5.5，温度10－45℃，使固定化于多孔陶瓷上的酶活达2000U/MG以上。该方法制得的材料应用于废水处理中，净化效果好，效率高且成本低，稳定性强，操作简便。

Description

在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法

技术领域

本发明涉及一种在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法。

背景技术

近年来，在环保领域多孔陶瓷材料和酶制剂的应用还是以单独参与底物的作用形式存在的。如多孔陶瓷材料应用于工业有机废气处理以及热能回收等，而酶制剂则直接应用于工业废水处理等。其缺点是一方面未能减少环保设备与设施的投资，另一方面酶在处理过程中大量的流失，增加了污染治理的成本，因此，酶制剂在环保领域废水治理方面有着很好的效果，但是成本高是其难以推广的主要原因。

发明内容

本发明目的在于提供一种在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法，其制品用在环保领域废水处理工程上，不仅治理效果好而且大大降低了废水处理的运行成本。

本发明的制备方法的特征在于依下列步骤进行：

(1)配置混合酶液：根据所要净化的水体，选用酶活力在500U/MG以上的脂酶、蛋白酶、过氧化物酶、纤维素酶、漆酶以及极端酶中的一种或若干种酶为酶种，将选用的酶种分别进行溶解、沉淀、分离、过滤及浓缩处理，以制得活力单位2000U/ML以上、PH5-6的酶液备用，再将经上述处理后的若干种酶液混合，通过超滤浓缩增稠达到活力单位2500U/MG以上的酶液，从该酶液中再筛分、精制出分子量20000-50000之间的酶混合液于-5℃下保存，

(2)选用体积密度2.00-2.5G/CM³、比表面积100-700M²/M³、吸水率5-45％、空隙率60-85％、耐压强度8-20KG/CM²、耐温度100℃以上、具有特定形状的多孔陶瓷，以烷基类化合物为活化剂，将已用无离子水清洗过的多孔陶瓷浸泡于0.8-3％的活化剂溶液中，活化3-5小时，用无离子水清洗后，自然风干或抽干备用，

(3)将制得的酶液按以下步骤固定化于已处理的多孔陶瓷载体上：将酶液和多孔陶瓷混合于反应器内，间续搅拌2小时，浸润6小时后，在2-5Pa之间变压0.5小时，继续浸润12-24小时，在整个过程中维持PH4.5-5.5，温度10-45℃，使制得的固定化于多孔陶瓷上的酶活2000U/MG以上。

按照本发明的制备方法，得出的固定化环保用酶为呈淡黄或者淡黄棕色微晶颗粒形成的具有特定形状的材料，重金属含量小于30MG/KG，扩散性≥38-29，酶活力保持2000U/MG以上，酶活作用有效时间180-360天，可在常温下保存。

该固定化环保用酶是将酶分子通过客体间分子引力，共价结合，离子键结合的形式把环保用酶固定在多孔陶瓷孔隙和层板之间。其制备的方法本质上是将多孔陶瓷作为固定化酶的载体，是对固体表面现象的有效利用。由于多孔陶瓷属非亲水性非均质物体，载体表面是由晶界和晶粒表面所组成，而晶粒表面通常是由晶面，晶棱，凹槽等构成，晶界上存在固溶相或空隙缺陷。另外，处于表面和界面上的分子或离子质点，不象内部质点那样有序，在其断面上存在大量Si-O和Al-O的不饱和键，有利于与酶的离子或共价健合，表现于分子引力的、有利于与酶的物理吸附作用。它一方面形成Si⁴⁺和Al³⁺的正电场，另一方面还产生O^2-的负电荷电场，而有利于进行离子吸附。在微孔陶瓷表面，由于极性，不饱和性和气态水强极性作用，通常都存在三Si-OH或＝Al-OH基团，因而同时可以通过氮化，烷基化等方法进行酶的固定处理最终得到固定化酶颗粒或者酶层柱。

本发明的优点在于：一是酶不易流失，从而有利于该制品的反复使用而降低成本；二是由于多孔陶瓷非亲水性的特点，不会增加新的污染源；三是耐腐蚀性强，不受细菌侵蚀，机械强度高，耐压不易破碎；四是固定在多孔陶瓷上的酶与底物的反应时间为1.5到4.5小时，缩短了通常废水处理工艺厌氧好氧工序的处理时间，大大减少了工程设备和构筑物的一次性投资；五是本发明的方法可工业化操作，连续化生产，对废水处理工程实践及工程革新具有重大意义的突破。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明予以进一步描述。

实施例1

按照权利要求1公开的具体方法，将柱状蜂窝陶瓷浸泡于0.8-3％的活化剂溶液中，间继搅动，12h后取出，水洗后的柱状蜂窝陶瓷，置于1500-2500u/mg的酶液中12小时，间继搅动1小时，充分吸附。

蜂窝陶瓷载体与酶的结合量，富集率受激活剂浓度、室温、时间、PH值等条件影响。激活后的载体活性基团相对稳定，因而在结合位点未饱和之前，酶活力随给酶量的增加而增大。酶固定化后，稳定性普遍增加。经蜂窝陶瓷固定化后的酶经60天，测酶活力，未见明显下降。固定化后酶处于75℃内，酶活力未见明显不同。

实施例2

将纤维素酶1GK，木瓜蛋白酶2KG，漆酶0.5K6，进行复配，经过滤，筛分，浓缩得2000U/ML以上活力的酶液，保存于-5℃环境中备用。

将多孔陶瓷柱状材料0.5M³置入0.8-3％的活化剂溶液中，时间为3-5小时，取出后，浸泡于无离子水中2-3个小时，然后再用无离子水灌洗至无残留，抽干，备用。

将处理后的多孔陶瓷放置入酶液中进行充分吸附，时间为6-12小时，其中间续搅拌为2个小时，酶液温度控制在10-45℃之间，PH控制在4.5-5.0。之后取出，经低温干燥或者自然风干，得酶层柱材料。

实施例3

将脂酶1KG，蛋白酶2KG，纤维素酶1KG进行复配，经过滤，筛分，浓缩等工序得2000U/ML以上的活力酶液。将粒径为120-200目的多孔陶瓷粒放置于0.8-1.2％的二戊醛溶液中3-5小时浸泡，取出后，用无离子水洗净多孔陶瓷载体中的活化剂及非反应物质。在沸腾床一次造粒机中以上酶液和处理过的多孔陶粒进行结合。温度35-45℃，PH4.5-5.0环境下。每小时产出量5-10KG，得出多孔陶瓷固定化酶颗粒产品，测得酶活力2500U/MG。

本发明构思新颖，用该方法制得的材料，应用于废水处理中，净化效果好，效率高且成本低，稳定性强，操作简便。

Claims (2)

1.一种在多孔陶瓷上固定化环保用酶的方法，其特征在于依下列步骤进行：

(1)配置混合酶液：根据所要净化的水体，选用酶活力在500U/MG以上的脂酶、蛋白酶、过氧化物酶、纤维素酶、漆酶以及极端酶中的一种或若干种酶为酶种，将选用的酶种分别进行溶解、沉淀、分离、过滤及浓缩处理，以制得活力单位2000U/ML以上、PH5-6的酶液备用，再将经上述处理后的若干种酶液混合，通过超滤浓缩增稠达到活力单位2500U/MG以上的酶液，从该酶液中再筛分、精制出分子量20000-50000之间的酶混合液于-5℃下保存，

(2)选用体积密度2.00-2.5G/CM3、比表面积100-700M2/M3、吸水率5-45％、空隙率60-85％、耐压强度8-20KG/CM2、耐温度100℃以上、具有特定形状的多孔陶瓷，以烷基类化合物为活化剂，将已用无离子水清洗过的多孔陶瓷浸泡于0.8-3％的活化剂溶液中，活化3-5小时，用无离子水清洗后，自然风干或抽干备用，

(3)将制得的酶液按以下步骤固定化于已处理的多孔陶瓷载体上：将酶液和多孔陶瓷混合于反应器内，间续搅拌2小时，浸润6小时后，在2-5Pa之间变压0.5小时，继续浸润12-24小时，在整个过程中维持PH4.5-5.5，温度10-45℃，使制得的固定化于多孔陶瓷上的酶活2000U/MG以上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于制得的产品外观呈淡黄或者淡黄棕色微晶颗粒形成的多孔陶瓷，无气味，重金属含量小于30MG/KG，扩散性≥38-29，酶活力保持2000U/MG以上，酶活作用有效时间180-360天，可在常温下保存。