【摘 要】
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双酚A(Bisphenol A,BPA)具有良好的延展性,被广泛用于生产婴儿奶瓶,玩具和医疗设备。由于这些生活垃圾的不适当处理,双酚A在各种环境介质中陆续被检测出来。生物酶法由于其绿色高效的特点广泛用于处理双酚A,但酶易溶于水,稳定性较差,限制了其应用,因此提出了固定化酶的概念。本研究采用铜基金属有机骨架材料(Cu-PABA)固定化漆酶,使用共沉淀的方法在室温水环境中一步合成生物复合材料(Cu-P
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双酚A(Bisphenol A,BPA)具有良好的延展性,被广泛用于生产婴儿奶瓶,玩具和医疗设备。由于这些生活垃圾的不适当处理,双酚A在各种环境介质中陆续被检测出来。生物酶法由于其绿色高效的特点广泛用于处理双酚A,但酶易溶于水,稳定性较差,限制了其应用,因此提出了固定化酶的概念。本研究采用铜基金属有机骨架材料(Cu-PABA)固定化漆酶,使用共沉淀的方法在室温水环境中一步合成生物复合材料(Cu-PABA@Lac),更加快捷绿色,并探究了复合材料在催化降解双酚A方面的应用。具体研究结果如下:(1)通过不同表征手段对比探究了负载漆酶前后材料结构及性质的变化。结果表明漆酶成功负载于Cu-PABA上;漆酶固定化之后,材料晶型没有太大的变化,形貌更偏向椭球形,比表面积降低;漆酶的空间构象发生变化;漆酶与Cu-PABA之间存在羧基、氨基、羟基以及金属位点之间的相互作用力。(2)通过优化固定化过程的不同参数得到最佳条件,最终选择p H为7(最终p H为5.5)、PVP为2 mg·m L-1和漆酶为0.5 mg·m L-1作为进一步研究的最佳条件,漆酶包封率和保留活性分别为64.1%和41.7%。漆酶经固定化后其稳定性(热、p H、有机试剂、存储)均有所提升,这是由于材料外壳的保护作用以及漆酶刚性和稳定性的提升。由于Cu-PABA提供的合适的微环境使得反应亲和力增加(Km降低)。(3)双酚A催化降解实验结果显示,Cu-PABA@Lac去除双酚A的能力显著高于Cu-PABA,当2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)diammonium salt,ABTS)加入体系后,12 h后双酚A降解率可达84.7%。循环回用实验8次后,Cu-PABA@Lac仍能保持最初催化降解双酚A能力的67.4%,且其结构没有被破坏。响应面模型优化结果表明温度对催化降解过程影响显著,最优催化降解条件为:0.29 m M ABTS、2.80 U·m L-1初始固定化酶投加量、39.86℃,降解率为88.84%。(4)催化降解体系中机制为电子转移,引入ABTS后,体系电子转移速度增加,更有利于双酚A的催化降解,固定化漆酶之后,Cu-PABA与漆酶之间铜离子的协同作用进一步促进了电子转移及催化降解过程,催化降解过程主要经过断裂重组、氧化、开环等过程。
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