一种固定化酶溢油降解剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，包括：吸附、交联，将芝麻秸秆活性碳与酶液均匀混合进行恒温吸附，将聚乙二醇、海藻酸钠、去离子水、复合酶液的混合物加入到交联剂中搅拌交联即得固定化酶溢油降解剂。有益效果为：固定化酶溢油降解剂的机械强度较高，耐物理冲击，传质性能与成球性能较高，可以迅速、高效率地降解石油，无毒副残留，成本较低，制备过程简单易行，适合规模化生产与应用；对石油烃的降解率可达70‑90%，与游离的酶液相比，其降解率提高了35%‑50%，是一种安全、高效的固定化酶溢油降解剂。

Preparation of a immobilized enzyme spilled oil degrading agent

【技术实现步骤摘要】
一种固定化酶溢油降解剂的制备方法
本专利技术涉及环境生物
，尤其是涉及一种固定化酶溢油降解剂的制备方法。技术背景当前石油污染的生物修复途径主要以微生物修复为主。生物治理是世界公认，具有高效修复石油污染的新技术，采用该技术处理降解清除的溢油是恢复生态环境的最佳途径，对保护我国海洋生态环境，维持海洋资源的可持续性发展具有重大的科学意义和应用价值。而在微生物修复技术中，酶降解技术占了很大的比重。作为一种生物降解剂，酶具有比一般化学催化剂效率高，绿色环保等特点。但是在海洋溢油生物修复过程中，却存在着酶流失严重，酶活性大幅度下降，修复效率变低等问题。对此，针对海洋溢油降解剂作用环境，本专利采用固定化酶技术。固定化酶是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。固定化酶技术与其它生物修复技术相比，能够保持酶活性的稳定，增加酶密度，提高降解率，处理效率高，对环境的耐受力强，并且可反复利用，回收率高，能够有效提高目标区域内海洋溢油污染。
技术实现思路
本方法的目的在于提供一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，本制备方法简单易行，低廉环保，降解剂中固定化酶微球的机械强度、稳定性、成球率较高，降解剂对石油烃具有较高的降解能力。本专利技术针对
技术介绍
中提到的问题，采取的技术方案为：一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，包括：吸附、交联，具体包括以下步骤：吸附：将芝麻秸秆活性碳与酶液按照质量比1:5-6均匀混合进行吸附，吸附温度为23-25℃，恒温吸附1.5-3.0小时；芝麻秸秆活性碳是多孔结构，其传质性能较强，与酶液能够产生较大面积的接触，可以极大的提高附属微生物的活性及降解效率；交联：将质量比为1:4-6:9-10:15-20的聚乙二醇、海藻酸钠、去离子水、复合酶液混合得混合溶剂，其中聚乙二醇的分子量为400-800、海藻酸钠的浓度为0.85-1.05mol/L；然后按照重量比1：1.5-1.8将溶剂滴加入交联剂中，控制温度为0-4℃，在冰水浴中搅拌交联5-15分钟，然后移至室温干燥20-30分钟即得到固定化酶微球，将得到的固定化酶微球用生理盐水冲洗3-5遍，即为固定化酶溢油降解剂；固定化酶溢油降解剂的机械强度较高，耐物理冲击，传质性能与成球性能较高，同时固定化酶溢油降解剂的稳定性很高，不易破裂分解，可以迅速、高效率地降解石油，无毒副残留，成本较低，适合规模化生产与应用，是一种安全、高效的溢油降解剂。作为优选，酶液的制备步骤为：选取溢油现场筛选出具有较高油降解性能的小球藻，将培养7-15天后并且处于对数生长期的小球藻液进行抽滤，滤膜选用0.35-0.45μm，取下含有小球藻的滤膜，液氮冷冻，之后加入2-3倍的PBS缓冲液，PBS缓冲液的pH为7.0-7.5，浓度为0.4-0.5mol/L；在2-4℃温度下进行研磨，研磨液倒入离心管并在2-4℃、10000-12000r/min的条件下离心15-25分钟，取出上清液即得酶液，放于0-4℃保存；从溢油现场筛选出的小球藻内提取酶液制作固定化酶，小球藻产酶效率高，同时所产酶对石油具有较高的降解性，低温下提取酶液不会对酶造成影响，具有较高的实用性。作为优选，芝麻秸秆生物炭的制备步骤为：磷酸活化：称取干燥后的芝麻秸秆粉与磷酸按照1:1.2-1.5均匀混合，充分搅拌后，使用捏合机在130-140℃捏合30-45分钟，捏合后将样品造粒成3-4mm的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至450℃时放入样品，保温20-30分钟，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至pH为5-7，烘干后即为磷酸活化样；蒸汽活化：取50-60g磷酸活化样重新置于高温炉中，以3.0-3.5mL/min的进水量，在875-885℃水蒸气气氛下二次活化1.5-2.5小时，活化后将样品冷却至室温，粉碎过150-250目筛即得芝麻秸秆活性碳；制得的芝麻秸秆活性碳比表面积、总孔容积、强度、得率较高，平均孔径为3.88nm，碘吸附值可达1400mg/g以上，亚甲基蓝吸附值超过300mg/g。作为优选，交联剂为质量比为1:1.5-2.0:10-15的正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇在冰水浴中的混合物；正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇具有较好的交联蒂合效果，能够将活性炭、酶、聚乙二醇、海藻酸钠交联成均匀稳定的固定化酶微球。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1）固定化酶溢油降解剂的机械强度较高，耐物理冲击，传质性能与成球性能较高，同时固定化酶溢油降解剂的稳定性很高，不易破裂分解，可以迅速、高效率地降解石油，无毒副残留，成本较低，制备过程简单易行，适合规模化生产与应用；2）固定化酶包埋的复合酶浓度为6×107-8×108cell/g，在盐度为5-55‰、温度为10-30℃、pH为6.5-9.0的环境中对石油烃的降解率可达70-90%，与游离的酶液相比，其降解率提高35%-50%，且对环境的耐受性、机械性增强，是一种安全、高效的固定化酶溢油降解剂。附图说明图1是本专利技术一种固定化酶溢油降解剂的制备方法的制备流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术方案作进一步说明：实施例1：一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，包括以下步骤：吸附：将芝麻秸秆活性碳与酶液按照质量比1:5均匀混合进行吸附，吸附温度为23℃，恒温吸附1.5小时；芝麻秸秆活性碳是多孔结构，其传质性能较强，与酶液能够产生较大面积的接触，可以极大的提高附属微生物的活性及降解效率；交联：将质量比为1:4:9:15的聚乙二醇、海藻酸钠、去离子水、复合酶液混合得混合溶剂，然后按照重量比1：1.5将溶剂滴加入交联剂中，控制温度为0℃，在冰水浴中搅拌交联5分钟，然后移至室温干燥20分钟即得到固定化酶微球，将得到的固定化酶微球用生理盐水冲洗3遍，即为固定化酶溢油降解剂；固定化酶溢油降解剂的机械强度较高，耐物理冲击，传质性能与成球性能较高，同时固定化酶溢油降解剂的稳定性很高，不易破裂分解，可以迅速、高效率地降解石油，无毒副残留，成本较低，适合规模化生产与应用，是一种安全、高效的溢油降解剂。交联剂为质量比为1:1.5:10的正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇在冰水浴中的混合物，聚乙二醇的分子量为400；海藻酸钠的浓度为0.85mol/L。实施例2：一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，包括：吸附、交联，具体包括以下步骤：1）吸附：将芝麻秸秆活性碳与酶液按照质量比1:6均匀混合进行吸附，吸附温度为25℃，恒温吸附3.0小时；芝麻秸秆活性碳是多孔结构，其传质性能较强，与酶液能够产生较大面积的接触，可以极大的提高附属微生物的活性及降解效率；2）交联：将质量比为1:6:10:20的聚乙二醇、海藻酸钠、去离子水、复合酶液混合得混合溶剂，聚乙二醇的分子量为800；海藻酸钠的浓度为1.05mol/L，将质量比为1:0.3:2.0:15的正硅酸甲酯、3,5-二氟苯甲酸、甲基三氧甲基硅烷和甲醇在冰水浴中混合得交联剂；然后按照重量比1:1.8将溶剂滴加入交联剂中，控制温度为4℃，在冰水浴中搅拌交联15分钟，然后移至室温干燥30分钟即得到固定化酶微球，将得到的固定化酶微球用生理盐水冲洗5遍，即为固定化酶溢油降解剂；3,5-二氟苯甲酸的两个氟原子具有较大的负电性，可以与氢原子形成氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，其特征在于：所述固定化酶溢油降解剂的制备方法包括：吸附：将芝麻秸秆活性碳与酶液按照质量比1:5‑6均匀混合进行吸附，吸附温度为23‑25℃，恒温吸附1.5‑3.0小时；交联：将质量比为1:4‑6:9‑10:15‑20的聚乙二醇、海藻酸钠、去离子水、复合酶液混合得混合溶剂，然后按照重量比1：1.5‑1.8将溶剂滴加入交联剂中，控制温度为0‑4℃，在冰水浴中搅拌交联5‑15分钟，然后移至室温干燥20‑30分钟即得到固定化酶微球，将得到的固定化酶微球用生理盐水冲洗3‑5遍，即为固定化酶溢油降解剂。

【技术特征摘要】
1.一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，其特征在于：所述固定化酶溢油降解剂的制备方法包括：吸附：将芝麻秸秆活性碳与酶液按照质量比1:5-6均匀混合进行吸附，吸附温度为23-25℃，恒温吸附1.5-3.0小时；交联：将质量比为1:4-6:9-10:15-20的聚乙二醇、海藻酸钠、去离子水、复合酶液混合得混合溶剂，然后按照重量比1：1.5-1.8将溶剂滴加入交联剂中，控制温度为0-4℃，在冰水浴中搅拌交联5-15分钟，然后移至室温干燥20-30分钟即得到固定化酶微球，将得到的固定化酶微球用生理盐水冲洗3-5遍，即为固定化酶溢油降解剂。2.根据权利要求1所述的一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，其特征在于：所述吸附步骤中的芝麻秸秆活性碳的制备方法包括：磷酸活化：称取干燥后的芝麻秸秆粉与磷酸均匀混合，充分搅拌后，使用捏合机在130-140℃捏合30-45分钟，捏合后将样品造粒成3-4mm的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至pH为5-7，烘干后即为磷酸活化样；蒸汽活化：取50-60g磷酸活化样重新置于高温炉中，以3.0-3.5mL/min的进水量，在水蒸气气氛下二次活化，活化后将样品冷却至室温，粉碎过150-250目筛即得芝麻秸秆活性碳。3.根据权利要求2所述的一种固定化酶溢油降解剂的制备方法，其特征在于：所述磷酸活化步骤中芝麻秸秆粉与磷酸的质量比为1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆国，鲍博，李晶晶，刘梅，穆军，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33