[发明专利]一种过氧化物酶-纳米磁铁颗粒功能材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工清洁生产领域，具体涉及一种过氧化物酶-纳米磁铁颗粒功能材料的合成方法，该过氧化物酶-纳米磁铁颗粒功能材料可用于工业废水处理和污染修复领域。

背景技术

过氧化物酶一般由植物或真菌分泌一类重要的细胞体外酶。它们具有较高的氧化还原电位，广谱的底物范围，能够降解多种污染物。它们在污染治理、环境修复上有独特的优势和广阔的应用前景。近年来，过氧化物酶在含酚废水的处理上、印染废水的脱色上的应用已经得到广泛的重视与深入的研究。跟现有方法相比，用过氧化物酶处理有机废水，尤其是含有酚或苯胺类化合物的有机废水，具有适用范围广，高效经济的优势。跟一般的生化处理不同，细胞体外酶不受底物和介质生物毒性的影响，因此酶处理不受污染物本身和水中其他有毒成分的干扰，可以用于高浓度、高毒性的有机废水；而对于普通的生物处理，高浓度的废水中容易导致微生物中毒，活性受到抑制。由于酶催化的高选择性，即使底物浓度很低，也同样可以维持较高的反应速率，获得满意的去除效率。所以，用酶处理的效率不易受到污染物浓度高低的影响，可以在很大的浓度范围内起作用，并且过程容易控制，基本不产生二次污染。

然而，在水溶液反应过程中过氧化物酶的活性通常难以长时间保留，蛋白质的催化活性容易受到反应自由基中间体或者反应产物的抑制，在水处理的过程中容易失活，从而降低了处理效率。而且，水溶性酶属于一次性消耗，一旦投入水中，很难将其回收利用，导致处理成本的增加。

基于游离酶不稳定和易变性等特点，固定化酶的概念和技术得以提出和发展。酶的固定化可定义为通过物理或化学的方法将酶分子固定到载体表面。物理固定主要有吸附法，包埋法。吸附法操作简单，条件温和，不会引起酶的变性失活，但由于是靠物理吸附作用，结合力较弱，酶与载体结合不太牢固而易脱落。包埋法根据载体材料和方法的不同，可以分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法。凝胶包埋法是将酶和含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一定形状的固定化酶的方法。最常用的凝胶有琼脂、琼脂糖、海藻酸钙、卡拉胶、聚丙烯酰胺等。微胶囊包埋法是将酶包埋在高分子半透膜中，制成微胶囊固定化酶的方法。包埋法可以固定大量的酶，但在酶和底物反应过程中造成较大的传质阻力。化学固定化是目前应用最多的酶固定化技术，一般通过酶分子上的氨基酸(通常是赖氨酸的氨基)和载体表面的活性基团反应，形成共价键。这种方法的优点是酶与载体牢固，制得的固定化酶稳定性好，是目前应用最多的酶固定化技术。缺点是制备过程中反应条件较为强烈，难以控制。由于酶蛋白分子表面含有大量赖氨酸残基，化学固定常常导致一个酶分子通过若干赖氨酸残基和载体键合，导致蛋白质分子无规律无序地和载体键合，从而难以控制被固定酶的生化活性。由于无序的固定，酶分子的活性中心可能被临近的酶分子或者载体遮挡，影响它们和底物的结合。另外，酶分子通过多个氨基酸残基和载体键合导致蛋白子分子天然构像的变形。所有这些因素导致酶被固定化后相当程度的失去活性，跟自由酶相比，常常只有不到20％的原始活性得以保留。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处提供一种通过层层自组装技术合成过氧化物酶-纳米磁铁颗粒功能材料的方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种过氧化物酶-纳米磁铁颗粒功能材料的合成方法，该方法包括以下步骤：

a)载体的预处理：将纳米磁铁颗粒分散到含壳聚糖的冰醋酸溶液中，在搅拌条件下缓慢加到含乳化剂的石蜡油中，继续搅拌20～40min，然后加入浓度为5～10％戊二醛水溶液进行交联反应；

b)清洗：交联反应结束后，加碱液调节pH至9～10，然后用有机溶剂洗涤，干燥得到表面包裹壳聚糖的磁铁颗粒载体；洗涤采用的有机溶剂可以为弱极性有机溶剂，优选石油醚，乙醇。

c)交替吸附：将载体交替置于水溶性聚电解质缓冲溶液和过氧化物酶缓冲溶液中，使得水溶性聚电解质和过氧化物酶交替沉积在载体表面。