漆酶透析反应器催化降解双酚A研究

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双酚A是一种内分泌干扰物,具有拟雌激素作用,对人内分泌系统影响较为突出。漆酶具有氧化还原能力,常用于降解酚类污染物的研究,是一种绿色的生物催化剂。本研究提供了一种绿色高效、操作简单的双酚A降解的方法,通过建立透析反应器,将漆酶封闭在透析膜中参与降解反应,减小底物抑制作用,提高双酚A降解率以及酶使用率,进一步阐明反应的影响因素、动力学过程、降解产物。此外,为酶回收方法提供新思路,在酶催化应用方面有重要理论意义。
  本研究构建了双酚A的气相色谱检测方法,并对其方法进行了验证。考察透析膜的适用性,通过双酚A的渗透率与降解效果,并筛选出效果较好的透析膜。此外,考察透析反应器操作方式对双酚A降解率的影响,评价得到振荡操作方式。为验证双酚A的降解方法,测试灭活的漆酶对双酚A是否降解,结果发现,双酚A的降解是发生氧化而不是漆酶吸附导致。
  基于漆酶透析反应器,研究底物浓度、pH、温度、转速、酶浓度、膜比例等六个因素对漆酶透析反应器降解双酚A的影响,选定其最优降解工艺为pH10、漆酶浓度0.075g·mL-1、180r·min-1、50℃、膜比例22.5cm2·mL-1,此时降解率达到69.12%。添加介体与金属离子对透析降解工艺的影响,探究发现铜离子与钾离子的添加对漆酶降解双酚A反应体系有抑制作用,在应用时应避免添加。此外,当以HBT为介体,浓度为50mM时,降解率可以达到77.12%。
  基于透析降解工艺,通过对降解反应进行米氏方程和动力学方程研究,Vmax为0.19288mM·h-1,米氏常数Km为7.4758mM,此外,发现降解反应更符合二级动力学。考察透析降解工艺的普适性,发现漆酶对双酚B与双酚C的降解率分别可达到61.74%和31.71%。基于以上研究,考察漆酶对三种双酚类的物质的降解选择性,发现对双酚B选择性较高。通过GC-MS对双酚A、双酚B、双酚C的降解产物进行检测,对比文献分析,得到可能存在的产物。以上研究为酶对酚类物质的去除提供理论依据,在实际运用中具有巨大的潜力。
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