固定化漆酶应用在染料废水脱色中

发布时间:2018-3-23 16:16:49

  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7000万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。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  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1h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pH6.2的条件下,脱色率则相对较低。

  但是当加入介体后,在pH6.8和pH9.0条件下,对模拟染料废水的脱色效果明显增强,而在pH3.0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15d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pH3.0、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,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。

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