[發明專利]一種木質素過氧化物酶制劑去除藥物及個人護理品類污染物的方法

有效

• 申請號: 201410219441.0
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103964567A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 毛亮;高士祥;羅思強
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于污染物生物處理技術領域，更具體地說，涉及一種木質素過氧化物酶制劑高效去除水中藥物及個人護理品類污染物的方法。

背景技術

藥物及個人護理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)是一大類化合物的總稱，代表性藥物如抗生素、解熱鎮痛消炎藥、避孕藥、降壓藥、鎮定劑等，以及日常護理用品如個人皮膚護理及化妝用品、芳香劑、防腐劑、洗滌劑、遮光劑、發型定型劑、牙齒護理用品等。PPCPs作為人們日常生活用品被大量使用和排放，這些化合物通過直接或間接排放、生活污水排放、污泥回用及垃圾填埋和畜禽及水產養殖等方式進入環境。1999年Daughton和Term在美國環保局(EPA)的支持下，綜述了PPCPs的環境污染與生態風險問題，從此這一大類化學品引起人們極大地關注，隨后EPA也正式將該類化學品定義為PPCPs，并為此開設了官方網站專欄(http://www.epa.gov/ppcp)。目前PPCPs的環境污染和生態效應已經成為國際上研究的熱點問題。在環境污染研究方面，Vieno等(2007)報道了芬蘭12座污水處理廠包括β-阻滯劑在內的8種PPCPs的進水濃度范圍為100～755ng/L，而出水濃度為24～755ng/L；Hebeer，Lindstrom，Daughton和Jones等人系統地報道了美國、日本、德國、瑞典、西班牙和意大利污水處理廠進出水中的抗生素(四環素、金霉素磺胺類)、解熱止痛消炎藥(布洛芬、對乙酰氨基酚萘普生)、雌激素(雌二醇、炔雌醇、雌激素酮)等藥品的濃度，其濃度范圍為幾個ng～μg/L濃度水平(Hebeer et al.,2002；Lindstrom et al.,2002；Seino et al,2004；Daughton et al.,2004；Kang et al.,2005)。隨著這類化合物的大量生產和使用，部分PPCPs已導致了嚴重的生態環境毒性，例如，近年來人們不斷地在污水處理廠排放口附近水域發現魚類等水生生物異常生長發育的現象(Gimeno et al.,1997；Desbrow et al.,1998；Kramer et al.,1998)，經證實這是由于水體環境中殘留的雌激素等PPCPs造成的。Cleuvers等人研究證實雙氯芬酸、布洛芬和萘普生對藻類Desm odesm us subspica tus具有潛在的毒性危害；Gagne等人基于魚體的肝臟實驗研究表明PPCPs類藥品對水生動物的代謝、內分泌系統均產生了干擾效應(Gagne F,Blaise C,Fournier M,et al.,2006)。另外，PPCPs作為親脂性化合物，廣泛在水生生物脂肪組織內蓄積、并且可能隨著食物鏈放大進而影響人類生活健康。在PPCPs的污染治理方面，傳統的污水處理工藝顯示對鎮痛藥總去除率為60％左右，對磺胺甲噁唑為60％，對雌二醇為65％，芳香劑的總去除率為70％～90％(Marta Carballa et al.,2004)，并且Jones等人根據模型和污泥計算，認為大多數PPCPs不大可能在傳統的污水處理廠中被有效去除，所以很可能隨污水排放進入環境(Kang et al.,2005)。而目前研究的較為廣泛的是臭氧氧化工藝及臭氧氧化與其它工藝的組合工藝，在去除PPCPs化合物方面效果可觀，但是其與傳統污染相比，對設備要求較高，運營成本昂貴，使得這一技術很難普及。隨著人們對生活質量的追求不斷提高，PPCPs的產量和使用量不斷增加，導致PPCPs的實際環境污染形勢極其嚴峻，這就促使人們尋求一種高效、成本低廉、可操作性強的污染物處理方法。

近年來酶催化處理污水中的有機污染物得到了越來越多的關注，酶催化的優點在于酶具有較好的選擇性和處理的高效性，對低濃度廢水能取得良好的處理效果，酶催化不會受對活的有機體有毒的污染物的抑制，而且其濃度適應范圍寬、處理時間短。過氧化物酶是許多微生物和植物都能分泌的一類氧化還原酶，其在過氧化氫存在條件下能夠催化氧化一系列環境污染物：如白腐真菌屬分泌的木質素過氧化物酶(LiP)和錳過氧化物酶(MnP)，能夠催化氧化木質素、多環芳烴、多氯聯苯和芳香染料等氧化還原電位很高的化合物；而其中以木質素過氧化物酶催化特性最為明顯，它能夠將苯酚、苯胺類化合物催化聚合，使其形成容易去除的大分子聚合體。該聚合作用既能夠處理目標底物還能將廢水中其他污染物通過包合、吸附等過程去除，這對于處理含多種污染物的廢水具有重要的意義(M.Hamid,et al.,2009)。