本發(fā)明屬于染料廢水和生活污水的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固定化酶反應(yīng)器及其在染料的快速降解和生活污水中2,4-二氯苯酚的高效降解中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

我國(guó)染料年出口量約30萬(wàn)噸，進(jìn)口5萬(wàn)噸，布料印染使用染料約20萬(wàn)噸。其以偶氮和蒽醌類(lèi)為主，具有較好的應(yīng)用性能和優(yōu)良的牢度性能。我國(guó)染料工業(yè)排放的廢水量是巨大的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在染料生產(chǎn)過(guò)程中約有1％～2％的染料，在染色過(guò)程中約有10％的染料會(huì)隨廢水排入自然環(huán)境中，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。染料廢水的脫色降解一直是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，在染料廢水處理過(guò)程中，由于染料的色度大，生物毒性強(qiáng)，因而迫切需要采用有效的技術(shù)手段，提高對(duì)染料廢水的處理效果，以確保我國(guó)水資源的可持續(xù)發(fā)展。目前，人們經(jīng)常采用的處理方法有物理法、化學(xué)法、生物化學(xué)法等。物理和化學(xué)方法可以有效脫除染料廢水的顏色，但是對(duì)染料本身的毒性難以降解，多數(shù)只是分離，或者分解，而且所用于處理的設(shè)備材料都比較昂貴，耗能也大，最重要的是化學(xué)物質(zhì)的過(guò)量也可能造成二次污染。與此相比，采用以生物法為主，物理、化學(xué)方法為輔助手段，具有很大的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉、具有高效催化降解能力的tio2固定化酶反應(yīng)器，并為其提供一種新的應(yīng)用。

解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的tio2固定化酶反應(yīng)器是：以多巴胺修飾的tio2為載體、戊二醛為交聯(lián)劑，通過(guò)共價(jià)結(jié)合作用將氯過(guò)氧化物酶或辣根過(guò)氧化物酶固載在載體表面，即制備成tio2固定化酶反應(yīng)器。

本發(fā)明tio2固定化酶反應(yīng)器的制備方法為：

1、將tio2和鹽酸多巴胺加入超純水中，并加入六亞甲基四胺，渦流攪拌30秒后于90℃下孵育3小時(shí)，10000轉(zhuǎn)/分鐘下離心2分鐘除去上清液，經(jīng)水和乙醇洗滌后即得到多巴胺修飾的tio2。

2、將多巴胺修飾的tio2和戊二醛加入ph＝7.0的tris-hcl緩沖液中，常溫?cái)嚢?小時(shí)，離心洗滌，所得固體產(chǎn)物加入到含氯過(guò)氧化物酶的ph＝4.5的pbs緩沖液或含辣根過(guò)氧化物酶的ph＝7.0的pbs緩沖液中，于4℃下攪拌12小時(shí)，離心，棄掉上清液，干燥剩余固體，得到tio2固定化酶反應(yīng)器。

本發(fā)明tio2固定化酶反應(yīng)器在催化降解染料中的應(yīng)用，所述的染料為結(jié)晶紫、臧花橙g或茜素紅。

本發(fā)明tio2固定化酶反應(yīng)器在催化降解2,4-二氯苯酚中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明tio2固定化酶反應(yīng)器的制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉，所得酶反應(yīng)器對(duì)染料(結(jié)晶紫、臧花橙g、茜素紅)和2,4-二氯苯酚具有高效催化降解能力，在極短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到近100％的降解率，且重復(fù)使用效果好。

附圖說(shuō)明

圖1是tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器對(duì)結(jié)晶紫的降解情況。

圖2是tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器對(duì)臧花橙g的降解情況。

圖3是tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器對(duì)茜素紅的降解情況。

圖4是tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器對(duì)2,4-二氯苯酚的降解情況。

圖5是tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器催化降解abts的重復(fù)使用情況。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

1、將80mgtio2和9.5mg鹽酸多巴胺加入到50ml超純水中，并加入102mg六亞甲基四胺，渦流攪拌30秒后于90℃下孵育3小時(shí)，10000轉(zhuǎn)/分鐘下離心2分鐘除去上清液，剩余固體經(jīng)水和乙醇洗滌后，得到多巴胺修飾的tio2。

2、將50mg多巴胺修飾的tio2加入到18mlph＝7.0的tris-hcl緩沖液中，超聲分散15分鐘，然后加入2ml體積分?jǐn)?shù)為50％的戊二醛水溶液，常溫?cái)嚢?小時(shí)，離心分離，所得固體產(chǎn)物加入到1.6ml含0.2mmol/l氯過(guò)氧化物酶的ph＝4.5的pbs緩沖液中，于4℃下攪拌12小時(shí)，離心，棄掉上清液，剩余固體在30℃干燥，得到tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器。

實(shí)施例2

1、將80mgtio2和9.5mg鹽酸多巴胺加入到50ml超純水中，并加入102mg六亞甲基四胺，渦流攪拌30秒后于90℃下孵育3小時(shí)，10000轉(zhuǎn)/分鐘下離心2分鐘除去上清液，剩余固體經(jīng)水和乙醇洗滌后，得到多巴胺修飾的tio2。

2、將50mg多巴胺修飾的tio2加入到18mlph＝7.0的tris-hcl緩沖液中，超聲分散15分鐘，然后加入2ml體積分?jǐn)?shù)為50％的戊二醛水溶液，常溫?cái)嚢?小時(shí)，離心分離，所得固體產(chǎn)物加入到1.6ml含0.5mg/ml辣根過(guò)氧化物酶的ph＝7.0的pbs緩沖液中，于4℃下攪拌12小時(shí)，離心，棄掉上清液，剩余固體在30℃干燥，得到tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器。

實(shí)施例3

實(shí)施例1制備的tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器在催化降解結(jié)晶紫中的應(yīng)用，具體使用方法為：

稱(chēng)取10mgtio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器加入到1.5ml含0.5mmol/l結(jié)晶紫的ph＝2.75的pbs緩沖液中，再加入30μl0.1mol/l的雙氧水，在室溫下反應(yīng)，反應(yīng)完后離心分離，取上清液測(cè)其吸光度值。按下述公式計(jì)算染料的降解率：

η＝(a0-at)/a0×100％

式中η為降解率，a0為染料的初始吸光度值，at為時(shí)間t時(shí)染料的吸光度值。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在開(kāi)始10次降解結(jié)晶紫的過(guò)程中僅需要1～2min，即可降解90％以上的結(jié)晶紫。如圖1所示，室溫下反應(yīng)10min，該酶反應(yīng)器相對(duì)于多巴胺修飾的tio2對(duì)結(jié)晶紫的降解率顯著提高，且重復(fù)使用20次，其對(duì)結(jié)晶紫仍保持50％以上的降解率。

實(shí)施例4

實(shí)施例1制備的tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器在催化降解臧花橙g中的應(yīng)用，具體使用方法為：

稱(chēng)取10mgtio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器加入到1.5ml含0.8mmol/l臧花橙g的ph＝2.5的pbs緩沖液中，再加入30μl0.1mol/l的雙氧水，在室溫下反應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在開(kāi)始8次降解臧花橙g的過(guò)程中僅需要5～10min，即可降解90％以上的臧花橙g。如圖2所示，室溫下反應(yīng)15min，該酶反應(yīng)器相對(duì)于多巴胺修飾的tio2對(duì)臧花橙g的降解率顯著提高，且重復(fù)使用11次，其對(duì)臧花橙g仍保持50％以上的降解率。

實(shí)施例5

實(shí)施例1制備的tio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器在催化降解茜素紅中的應(yīng)用，具體使用方法為：

稱(chēng)取10mgtio2固定化氯過(guò)氧化物酶反應(yīng)器加入到1.5ml含0.5mmol/l茜素紅的ph＝3.0的pbs緩沖液中，再加入30μl0.1mol/l的雙氧水，在室溫下反應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在開(kāi)始3次降解茜素紅的過(guò)程中僅需要7～10min，即可降解90％以上的茜素紅。如圖3所示，室溫下反應(yīng)15min，該酶反應(yīng)器相對(duì)于多巴胺修飾的tio2對(duì)茜素紅的降解率顯著提高，且重復(fù)使用10次，其對(duì)茜素紅仍保持50％以上的降解率。

實(shí)施例6

實(shí)施例2制備的tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器在催化降解2,4-二氯苯酚中的應(yīng)用，具體使用方法為：

稱(chēng)取2mgtio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器，加入20mg/ml2,4-二氯苯酚的甲醇溶液和皂河污水，再加入80μl0.1mol/l的雙氧水，控制反應(yīng)體系的總體積為3ml，并使反應(yīng)體系中2,4-二氯苯酚的濃度分別為1、2、3、4、5、6、7mg/ml，在室溫下反應(yīng)30min，反應(yīng)完后離心分離，取1ml上清液，用乙酸乙酯萃取，有機(jī)相減壓濃縮，得到的濃縮產(chǎn)物用高效液相色譜檢測(cè)，色譜條件為：c18反相色譜柱，色譜柱內(nèi)徑為4.6mm，柱長(zhǎng)是250mm，以甲醇與超純水體積比為60:40的混合液作為流動(dòng)相，流速為0.8ml/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為254nm，檢測(cè)溫度為室溫，記錄保留時(shí)間11min時(shí)的峰面積，與降解前峰面積對(duì)照即可算出降解率。如圖4所示，當(dāng)2,4-二氯苯酚濃度為7mg/ml時(shí)，tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器對(duì)其降解仍可達(dá)到65％以上。

以辣根過(guò)氧化物酶催化2,2'-連氮-二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(abts)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)作為模型反應(yīng)，考察tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器的重復(fù)使用性，具體方法為：稱(chēng)取10mgtio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器，加入1.5ml含10mmol/labts的水溶液，再加入30μl0.1mol/l的雙氧水，在室溫下反應(yīng)5min。如圖5所示，該酶反應(yīng)器重復(fù)使用43次，其對(duì)abts仍保持50％以上的降解率，說(shuō)明tio2固定化辣根過(guò)氧化物酶反應(yīng)器具有良好的穩(wěn)定性。