[發明專利]基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210560169.3
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103074324A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 安小寧
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C02F3/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，特別涉及一種基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶及其制備方法和在去除水體中污染物中的應用。

背景技術

隨著經濟的迅猛發展，水環境污染日益嚴重，有機污染物日積月累并持久存在，已嚴重危害到生態系統的健康和人類社會的可持續發展。除了難以降解外，它們還具有較高的生物毒性和致癌、致畸、致突變性。因此，研究開發高效、經濟的廢水處理新技術成為全世界環保工作者關心的熱點。

漆酶是一種含銅的多酚氧化酶，它能夠催化大量的酚類和芳香胺類化合物的氧化，在漆酶介體存在下，其氧化底物的范圍還可進一步擴大。由于漆酶作用底物廣，因此它在廢水處理、生物漂白、芳香化合物轉化、環境監測等方面具有重要的應用價值。

在降解水中有機污染物時,漆酶的蛋白質結構使得漆酶容易失活、回收難以及難以連續使用等問題，限制了漆酶的有效使用。將漆酶進行固定化的技術是解決這些問題的有效措施之一，磁性納米材料不僅具有高比表面積及良好的分散性，而且具有順磁性。采用磁性納米為載體固定化漆酶能夠明顯提高漆酶的穩定性、重復利用率及漆酶的分子空間自由度，降低了內擴散阻力，在除去水體中污染物的領域中具有廣泛的應用前景。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的首要目的在于提供一種基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶的制備方法；該方法基于磁性納米二氧化硅微球為載體，通過共價鍵合作用將漆酶固定在該載體上：利用羰基鐵為鐵源，化學沉淀法合成磁性γ-Fe₂O₃納米顆粒；以該納米磁性粒子為核，正硅酸乙酯和硅烷偶聯劑為硅源，利用溶膠-凝膠法制得表面氨基功能化的納米核殼式磁性二氧化硅；以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺為偶聯劑，固定化漆酶，制得磁性納米二氧化硅微粒的固定化漆酶。

本發明的又一目的在于提供一種上述方法制備而成的基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶。

本發明的再一目的在于提供上述基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶在去除水體中污染物中的應用；以丁香酸、香草醛及丁香醛等化合物為漆酶介體，用于去除水體中污染物。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶的制備方法，包括以下操作步驟：

（1）制備表面氨基功能化的納米磁性二氧化硅微粒：將辛醚、油酸和羰基鐵混合，加熱至90～140℃，反應1～4小時，冷卻至室溫，加入無水氧化三甲胺，在氮氣保護下，加熱至120～150℃，反應1～3小時后，冷卻至室溫，加入乙醇，離心分離，所得沉淀為磁性γ-Fe₂O₃納米顆粒；將磁性γ-Fe₂O₃納米顆粒分散于正己烷，得到濃度為0.5g/mL的磁性納米γ-Fe₂O₃溶液；將磁性納米γ-Fe₂O₃溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷混合并超聲分散10分鐘，加入氨水和正硅酸乙酯，在室溫下攪拌反應24～48小時，再加入硅烷偶聯劑，在室溫下攪拌反應12～48小時；離心分離，固相為表面氨基功能化的納米磁性二氧化硅微粒。

（2）表面氨基功能化的納米磁性二氧化硅微粒和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽加入到漆酶溶液中，在室溫下攪拌反應12～48小時；磁性分離，收集固相為基于磁性納米二氧化硅微粒固定化漆酶。

步驟（1）所述羰基鐵和辛醚的體積比為1：50～1:20，所述羰基鐵和油酸的摩爾比為1：3～1:6；所述羰基鐵和無水氧化三甲胺的摩爾比為1：3～1:5；所述羰基鐵和乙醇的體積比為1：100～1:300；所述聚氧乙烯壬基苯基醚的聚合度為520；所述磁性納米γ-Fe₂O₃溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷的體積比為1：（0.6～3）：（12～30）；所述納米γ-Fe₂O₃溶液和氨水、正硅酸乙酯及硅烷偶聯劑的體積比為10：1：（3～6）：（3～9）；所述硅烷偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷。

步驟（2）所述漆酶為漆樹（Rhus?vernicifera）、采絨栓菌（Trametes?versicolor）、彩絨革蓋菌（Coriolus?versicolor）或多毛栓菌（Trametes?hispida），漆酶溶液為將漆酶溶于pH?7.5磷酸鈉0.1mol/L緩沖液，配制漆酶濃度為20mg/mL。