一種用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法,該方法利用一種酚類污染物處理劑處理酚類污染物，酚類污染物處理劑含有無載體固定化酪氨酸酶，酚類污染物含有酚類化合物，酚類污染物處理劑利用無載體固定化酪氨酸酶將酚類化合物催化反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醌類化合物，以去除酚類化合物。本發(fā)明專利技術(shù)用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法能非常有效地從含酚污水中把酚類化合物除去，其處理效果和重復(fù)利用率相對(duì)于其他酶法處理酚類污染物有顯著的提升。本發(fā)明專利技術(shù)方法成本低廉,且能大大降低含酚污水的生物毒性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于酚類污染物的處理領(lǐng)域，尤其涉及。
技術(shù)介紹
酚類污染物是一種危害大且污染范圍廣的環(huán)境污染物，是一種原生質(zhì)毒物，在低濃度時(shí)就會(huì)致癌、致畸、致突變，其廣泛存在于工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，當(dāng)其被排放到環(huán)境中，會(huì)在土壤以及水環(huán)境中累積。水中酚的質(zhì)量濃度達(dá)到O. lmg/L時(shí)，魚肉即有異味，不能食用；達(dá)到lmg/L時(shí)，會(huì)影響魚類產(chǎn)卵；達(dá)到5mg/L時(shí)，魚類則會(huì)大量死亡；飲用水中含有酚會(huì)影響人類健康，即使?jié)舛戎挥蠴. 002mg/L，用氯消毒也會(huì)產(chǎn)生氯酚惡臭。低濃度的酚水溶液會(huì)影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，不能用于灌溉。而且酚由于其毒性還會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，破壞生態(tài)平衡。因此，酚類污染物的處理越來越受到社會(huì)的重視。目前，有關(guān)酚類污染物的處理主要包括化學(xué)法、物理法和生物法。化學(xué)法處理效果好，但成本較高，而且容易造成二次污染。物理法操作復(fù)雜，成本較高，而且只適用于較高濃度的酚類污染物處理。而生物法則相對(duì)應(yīng)用范圍更廣，操作簡(jiǎn)便，成本較低。生物法主要包括用微生物處理和酶催化法處理酚類污染物。微生物處理相對(duì)較復(fù)雜，且其處理速率較慢，周期長(zhǎng)。而酶催化法處理酚類污染物處理速率較快，成本較低，并且酶經(jīng)固定化后還可以反復(fù)使用。目前，酶催化法處理酚類污染物存在酶的來源局限、分離提純復(fù)雜、價(jià)格昂貴等問題。另外，傳統(tǒng)的酶固定化方法都需要用到大量載體，將酶通過共價(jià)交聯(lián)、物理吸附或包埋法等方式固定到載體上，這存在下列幾個(gè)缺點(diǎn)(1)需要用純化和半純化的酶，導(dǎo)致制備工藝較復(fù)雜；(2)大量的載體稀釋了酶的濃度；(3)交聯(lián)或包埋法會(huì)導(dǎo)致酶失活，而物理吸附容易使酶分子脫落，導(dǎo)致催化劑的重復(fù)利用率低；(4)制備酶制劑的成本較高。酶催化法所用到的酶主要包括漆酶、過氧化物酶及酪氨酸酶。當(dāng)用漆酶和過氧化物酶處理酚類污染物時(shí)通常需要添加其他輔助性物質(zhì)，這增大了處理成本，并且可能帶來二次污染，處理效果也不夠理想。而有關(guān)酪氨酸酶處理含酚污水的研究普遍的處理效果不佳，重復(fù)利用性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)用于處理酚類污染物的酶的重復(fù)利用率低，對(duì)酚類污染物的處理效果不理想，且酶的固定化方法工藝復(fù)雜，制備成本高昂的問題。本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，，該方法是利用一種酚類污染物處理劑處理酚類污染物，酚類污染物處理劑含有無載體固定化酪氨酸酶，酚類污染物含有酚類化合物，酚類污染物處理劑利用無載體固定化酪氨酸酶將酚類化合物催化反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醌類化合物，以去除酚類化合物。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，酚類化合物包括如下化合物中的一種或多種苯酚、甲基酚、硝基酚、對(duì)氯苯酚、壬基酚、辛基酚、氨基酚及雙酚A。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，該方法還包括如下步驟利用高效液相色譜法檢測(cè)酚類化合物的殘留情況以及處理率。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，該方法還包括如下步驟利用水螅對(duì)經(jīng)該方法處理后的酚類污染物的毒性進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，制備無載體固定化酪氨酸酶的方法包括如下步驟獲取酪氨酸酶酶液；室溫下對(duì)酪氨酸酶酶液進(jìn)行攪拌并加入硫酸銨固體，使酪氨酸酶酶液的硫酸銨飽和度在(TC時(shí)達(dá)到50%，并進(jìn)行沉淀反應(yīng)10分鐘，以獲取部分沉淀的酪氨酸酶酶液；將重量比為12. 5%的戊二醛逐滴加入部分沉淀的酪氨酸酶酶液中，并在4°C下攪拌反應(yīng)以獲取交聯(lián)懸濁液，其中，12. 5%的戊二醛與酪氨酸酶酶液的體積比為1:50 ;將交聯(lián)懸濁液離心并獲取不溶于水的顆粒，用磷酸緩沖液清洗顆粒至少一次，顆粒即為無載體固定化酪氨酸酶；將清洗后的顆粒冷凍干燥后并研磨粉碎以獲取粉末狀的無載體固定化酪氨酸酶。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，獲取酪氨酸酶酶液的步驟包括如下步驟將酪氨酸酶原料物與摩爾濃度為50毫摩爾每升，pH值為6. O的磷酸緩沖液混合搗碎得到混合液，將混合液過濾并獲取濾液；將濾液低溫冷藏，以獲取活性較高的酪氨酸酶粗提液；將酪氨酸酶粗提液進(jìn)行低溫離心并去除沉淀，以獲取酪氨酸酶酶液。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，將濾液低溫冷藏的步驟包括將濾液置于_20°C的冰箱中保存至少I個(gè)月。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，酪氨酸酶原料物包括如下物質(zhì)的一種或多種馬鈴薯、香蕉、蘋果、山芋、芋艿、蠶豆及蘑菇。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，4°C下攪拌反應(yīng)的時(shí)間為16小時(shí)。根據(jù)本專利技術(shù)的一優(yōu)選實(shí)施例，用磷酸緩沖液清洗顆粒的步驟包括用摩爾濃度為50毫摩爾每升，pH值為6. O的磷酸緩沖液清洗顆粒。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于本專利技術(shù)的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法能非常有效地從酚類污染物中除去酚類化合物，其處理效果和重復(fù)利用率相對(duì)于其他酶法處理酚類污染物有顯著的提升，所采用的無載體固定化酪氨酸酶既避免了二次污染又節(jié)約了處理成本，且由于該無載體固定化酪氨酸酶的來源廣泛且制備工藝簡(jiǎn)單，因而本專利技術(shù)的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法成本低廉，且經(jīng)過本專利技術(shù)方法處理過的酚類污染物的生物毒性被大大降低。附圖說明圖I是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法的反應(yīng)原理圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的無載體固定化酪氨酸酶的制備方法的流程圖；圖3是本專利技術(shù)的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法的第一實(shí)施例的處理結(jié)果示意圖；圖4是本專利技術(shù)的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法的第四實(shí)施例的處理結(jié)果示意圖5是本專利技術(shù)的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法的第五實(shí)施例中水螅對(duì)本專利技術(shù)方法處理后的酚類污染物水樣毒性檢測(cè)的結(jié)果示意圖。具體實(shí)施例方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)·本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。本專利技術(shù)提供了，該用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法是利用一種酚類污染物處理劑處理酚類污染物，該酚類污染物處理劑含有無載體固定化酪氨酸酶，該酚類污染物含有酚類化合物，該酚類污染物處理劑利用本專利技術(shù)的無載體固定化酪氨酸酶將酚類化合物催化反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醌類化合物，以去除酚類化合物。其中，酚類污染是指酚類化合物對(duì)環(huán)境造成的污染。酚類污染物主要來源于焦化廠、煤氣廠、石油化工廠、絕緣材料廠等工業(yè)部門以及石油裂解制乙烯、合成苯酚聚酰胺纖維、合成染料、合成有機(jī)農(nóng)藥和酚醛樹脂生產(chǎn)過程。酚類化合物包括如下化合物中的一種或多種甲基酚(間甲基苯酚、鄰甲基苯酚及對(duì)甲基苯酚)、硝基酚、苯酚、對(duì)氯苯酚、壬基酚、辛基酚、氨基酚、五氯酚及雙酚A等對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的各種酚類化合物，但不限于此，此處不再例舉。圖I是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法的反應(yīng)原理圖，如圖I所示，酚類化合物經(jīng)本專利技術(shù)的無載體固定化酪氨酸酶催化反應(yīng)后氧化會(huì)生成鄰苯酚并進(jìn)一步氧化生成對(duì)應(yīng)的醌類化合物，醌類化合物在自然條件下會(huì)通過一系列的非酶促反應(yīng)生成黑色素并自動(dòng)聚集而沉淀下來，從而達(dá)到對(duì)酚類污染物進(jìn)行處理的目的。本專利技術(shù)中，無載體固定化酪氨酸酶的用量和處理時(shí)間根據(jù)酚類化合物的種類和濃度而定，在利用本專利技術(shù)用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法處理酚類污染物后，優(yōu)選再利用高效液相色譜法(HPLC)檢測(cè)酚類化合物的殘留情況以及處理率，并優(yōu)選用水螅對(duì)處理后的酚類污染物的毒性進(jìn)行檢測(cè)。本專利技術(shù)實(shí)施例還進(jìn)一步提供了一種制備本專利技術(shù)的無載體固定化酪氨酸酶的方法。圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的無載體固定化酪氨酸酶的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用無載體固定化酶去除酚類污染物的方法,其特征在于，所述方法是利用一種酚類污染物處理劑處理酚類污染物，所述酚類污染物處理劑含有無載體固定化酪氨酸酶，所述酚類污染物含有酚類化合物，所述酚類污染物處理劑利用所述無載體固定化酪氨酸酶將所述酚類化合物催化反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醌類化合物，以去除所述酚類化合物。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊縝，徐大友，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：