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固定化漆酶在染料废水脱色中的应用

来源网络 发布时间:2017-10-6 17:37

随着现代工业的发展,各种各样的染料应运而 生,据报 道,每 年 产 生 的 染 料 已 经 超 过 了 7 000 万 t。染料对环境以及人们日常生活所带来的 危害不可小觑,它不仅对水体的溶氧及可视度造成 了严重影响,还会生成联苯胺等致癌物质,所以染 料的降解和处理问题备受关注。近年来对于漆酶处理染料废水的研究与应用得到了很多学者的青睐,它能够分解多种染料,作 用底物范围广,并且通过介体及固定化酶技术的使 用可以使得应用范围更广。固定化酶技术在 20 世纪中期才得到发展,通过物理或者化学方法,将酶固定在载体上,不仅使酶的稳定性增强,而且 使其适 应 条 件 更 广,同 时 还 实 现 了 酶 的 循 环 利 用,节约了成本。笔者选择的载体海藻酸钠是一种线性的天然生物大分子,具有生物可降解性、生 物相容性及其生物黏附性,并且对于海藻酸钠凝 胶的研究国内外已经有很多相关报道,实验技术比 较成熟,实验主要通过海藻酸钠及氯化钙等物质的 用量来控制小球的粒径,通过控制 pH 等条件来得 到一定性能的小球。固定化酶的最大优势是提高酶的稳定性和重 复使用率,在工业上处理废水时,采用固定化酶可 以在提高酶的稳定性的同时减少酶的损失,从而有 助于降低处理成本。笔者采用海藻酸钙微球包埋 的方法实现细菌漆酶的固定化。与菌株 LC03 游 离漆酶相比较,游离漆酶的最适 pH 为 6. 8,而 经过海藻酸钙固定后的漆酶最适 pH 下降为 6. 2,表明固定后的漆酶耐酸性增强。固定化漆酶对酸 碱环境要求降低的原因可能是固定化载体的网格 将酶包埋起来,起到了保护作用,使其受外界影响 变小。

在固定化漆酶对单染料的脱色降解中发现,固 定化小球对染料 CV 脱色作用尤为明显,脱色 1 h 后脱色率就达到 80% 以上; 对其他 3 种类型染料也有一定的脱色作用。当在脱色体系中加入介体 后,介体对染料的脱色均有促进作用,并且对染料 IC、RBBR 和 RB5 的促进作用非常明显,随着介体 浓度的升高脱色率也增大。Cristóvoa 等[13] 通过 绿椰纤维对染料 RB5、RY176 进行吸附脱色,脱色 率分别为 23% 、0,而固定化空白小球对染料 RB5 的吸附脱色率为 11. 95% ,固定化漆酶 - 介体系统 对染料 RB5 脱色的脱色率可达到 90. 25% 。
工业染料废水一般含有多种混合染料及其他 成分化合物,笔者将 4 种结构不同的染料混合后加 入不同成分的盐类模拟工业染料废水,考察固定化 漆酶在不同 pH 条件下对模拟染料废水的影响,在 酸性和碱性条件下,脱色率比较高,都能达到 50% 以上,而在 pH 6. 2 的条件下,脱色率则相对较低。
但是当加入介体后,在 pH 6. 8 和 pH 9. 0 条件下, 对模拟染 料 废 水 的 脱 色 效 果 明 显 增 强,而 在 pH 3. 0 时,脱色率几乎不变。通过对固定化小球稳定 性的测定发现,小球在 15 d 时,仍可降解染料,但 是随着时 间 的 延 长,小 球 发 生 膨 胀,无 法 测 定 其 活性。

固定化细菌漆酶降低了生产成本,增加了重复利用率,为生产实践中的应用奠定了基础。通过对 有无介体条件下单染料的降解脱色研究,分析比较 固定化细菌漆酶对不同类型染料的降解脱色能力 及其方式。通过不同环境下模拟染料废水的脱色 研究,筛选出不同环境下对模拟染料废水脱色的最 适体系。在 pH 3. 0、6. 8 及 9. 0 条件下,固定化细 菌漆酶对模拟染料废水均有很好的脱色效果,而据 报道来自纺织工业的大部分废水一般均为中性或 者碱性[14],因此相较于固定化的真菌漆酶,细菌漆 酶有更大的优势及其应用价值.

废水脱色

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