納米纖維界面酶膜強(qiáng)化油水兩相多環(huán)芳烴降解反應(yīng)的研究.pdf

1、油水兩相體系中進(jìn)行的酶催化反應(yīng)極具研究和應(yīng)用價(jià)值，但同時存在諸多問題。酶分子主要位于水相中且活力穩(wěn)定，但疏水性底物存在于有機(jī)相，在水中的溶解度十分有限，因此底物的不可及性成為水相中酶反應(yīng)的限速因素；另一部分酶分子位于油水界面上，可同時接觸親疏水性底物，但界面效應(yīng)及易導(dǎo)致酶失活，即過低的酶活力又限制了界面處的酶反應(yīng)速率。本論文制備幾種新型納米纖維膜載體，能自發(fā)分布于兩相界面處，構(gòu)建硅油/水兩相體系實(shí)現(xiàn)漆酶對多環(huán)芳烴的降解。具體研究包括如下

2、三部分：
　?。?）靜電紡絲法制備纖維直徑在270-300nm的聚氨酯（PU）纖維膜，在PU中加入5％w/w的氯化鋰能夠增加纖維膜對親水性分子殼聚糖的吸附能力，并用改性后的PU膜交聯(lián)固定化漆酶，戊二醛濃度為0.5%，時間為3h，酶濃度為1mg/mL，固定化酶量為6.21mg/g膜，改性作用將PU膜對水的接觸角由120°降低到92.6°，固定化酶后接觸角為90.1°。建立硅油/水兩相體系，兩相體積比為6:4，改性后的固定化酶膜能夠自

3、發(fā)分布于油水界面，降解蒽的速率為5.8mg/mg-protien·d。交聯(lián)固定化酶與游離酶放置在50℃下，游離酶活性迅速降低，在2h時剩余活力僅為1.85%，固定化酶剩余活性為64.7%，4℃下儲藏15d游離酶完全失活而交聯(lián)固定化酶仍保持67.2%的活力。
　?。?）以溶液中的游離的殼聚糖分子為模板誘發(fā)水解的硅酸鈉在溶液中進(jìn)行仿生硅化形成SiO2納米顆粒，在pH4.5的條件下，殼聚糖濃度為0.002~0.2%w/w的殼聚糖加入到4

4、5~100mM的硅酸鈉溶液中可以制備粒徑在150nm左右的納米顆粒，硅化速率復(fù)合4級反應(yīng)動力學(xué)。將酶分子與0.2%w/w的殼聚糖預(yù)吸附1.5h，加入到100mM的硅酸鈉中制備的氧化硅納米顆粒包埋固定化酶，得到的固定化酶漆酶以及錳過氧化物酶的活力分別為67.96U/g-carrier和1.3U/g-carrier，且進(jìn)過超聲處理以及在有機(jī)溶液中都具有較高穩(wěn)定性。在吸附殼聚糖分子的PU纖維膜上原位調(diào)控SiO2納米顆粒到涂層的形成，并在交聯(lián)固

5、定化酶膜基礎(chǔ)上原位生成SiO2涂層，并將酶分子包埋于涂層內(nèi)部，相對于交聯(lián)固定化酶在界面穩(wěn)定以及重復(fù)使用性上都有較大幅度的提高。
　?。?）通過二次電紡法制備一側(cè)側(cè)親水另一側(cè)疏水的雙層納米纖維膜，疏水側(cè)為PVDF，親水側(cè)為尼龍66。尼龍66具有較強(qiáng)的親水性，材料穩(wěn)定且交聯(lián)固定化酶的活力較高，為12.34×10-3U/g，疏水側(cè)PVDF因其具有較強(qiáng)的疏水性且?guī)缀鯚o直接固定化漆酶的能力。將雙層納米纖維酶膜放入兩相體系中，降解蒽的速率為：