一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法，该方法包括以下步骤：将固定化漆酶、介体物质加入含染料和重金属复合污染水体中，恒温震荡后固液分离完成对水体中染料和重金属的处理；其中固定化漆酶的制备包括：将高岭土与漆酶混合均匀，恒温震荡，再经过洗涤、离心分离、冷冻和真空干燥后，得到固定化漆酶。与现有的技术相比，本发明专利技术的方法去除效果好、处理工艺简单、成本低、无二次污染，能够有效去除水体中的染料和重金属。

A method for treating complex pollution of dyes and heavy metals in water by immobilized laccase

The invention discloses a method for treating the compound pollution of dyes and heavy metals in water with immobilized laccase. The method comprises the following steps: adding the immobilized laccase and the medium substance into the compound polluted water containing the dye and heavy metal, and separating the dye and heavy metal from the water body after constant temperature shock; The preparation of immobilized laccase includes the mixing of kaolin and laccase, constant temperature shock, and then after washing, centrifugation, freezing and vacuum drying, the immobilized laccase is obtained. Compared with the existing technology, the method has good removal effect, simple processing technology, low cost, no two pollution, and can effectively remove the dye and heavy metal in the water body.

【技术实现步骤摘要】
一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法
本专利技术涉及水处理领域，具体涉及利用固定化漆酶去除水体中染料和重金属的处理方法。
技术介绍
我国是染料生产大国，纺织染料工业近年来快速发展，同时在生成过程中向环境中排放了大量的染料废水，对生态环境而言，染料废水能造成水体的富营养化，对人体而言，染料废水通过直接接触会诱发人体产生器官的癌变。然而在实际废水中，通常会出现染料和重金属复合污染的情况，重金属和染料的形态会因为两者之间的相互作用而发生改变，从而影响重金属和染料的去除效果，会对生态环境和人体造成更大的损害。漆酶是一种含铜多酚氧化酶，具有较广泛的底物专一性和较强的催化效率，但由于在水中游离漆酶不可回收也不能长期保存，且在高温或其他极端环境下稳定性不易保持，限制了其在实际中的应用。固定化酶是指利用物理/化学的手段固定在载体上，使酶分子在此区域内进行特有和活跃的催化作用，并能够回收和长时间重复使用的一种技术。固定化酶同时兼备载体和酶的性质，能够被运用在处理水体中染料和重金属中。但是现有的固定化漆酶处理废水的方法存在费用高昂、二次污染风险大、处理过程繁琐、处理效果不佳等问题。因此，寻找一种操作简便、成本低、处理工艺简单、去除效率高、无二次污染的利用固定化漆酶处理染料和重金属复合污染水体的方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简便、成本低、处理工艺简单、去除效率高的固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法。一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法，包括以下步骤。（1）固定化漆酶的制备：本专利技术固定化漆酶的制备是以高岭土作为载体，将其加入装有一定漆酶浓度的缓冲液中，恒温振荡一段时间，经过离心分离，冷冻干燥得固定化漆酶。上述制备固定化漆酶的方法中，所述的高岭土与漆酶的质量配比为1∶（1～6）；所述漆酶溶液由漆酶粉末溶于pH值为3～7的缓冲溶液中制备得到；所述漆酶溶液的初始浓度为0.05mg/mL～4mg/mL；所述pH值为3～6缓冲溶液为0.1mol/L柠檬酸缓冲液，所述缓冲溶液为0.1mol/L柠檬酸缓冲溶液或0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液。上述制备方法中，所述振荡吸附的转速为150r/min～300r/min；，温度为25℃～35℃，时间为15min～120min；所述离心的转速为4000r/min～10000r/min，时间为5min～15min；所述冷冻干燥的温度为-35℃～-45℃，时间为12h～24h。（2）将步骤（1）所得的固定化漆酶、介体物质和含染料和重金属的缓冲溶液混合均匀，恒温震荡，完成对染料和重金属复合污染水体的处理。上述处理方法中，所述固定化漆酶的添加量为每毫升所述染料和重金属复合污染水体中添加所述固定化漆酶3mg～24mg。上述处理方法中，所述介体物质为丁香醛；所述介体物质在反应体系中的浓度为0mM～2mM。上述处理方法中，所述处理在震荡条件下进行；所述搅拌的转速为150r/min～300r/min；所述处理的温度为25℃～35℃；所述处理的时间为1h-6h。上述处理方法中，所述处理过程中采用缓冲溶液调节反应体系的pH值；所述反应体系的pH值为3～6；所述缓冲溶液为柠檬酸缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液。上述处理方法中，所述染料为孔雀石绿，所述染料溶液的浓度为50mg/L；所述重金属为镉离子，所述重金属溶液的浓度为10mg/L。上述固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法中，其特征在于，所述的固定化漆酶用量为2mg/mL，所述的介体浓度为1mM，所述搅拌的转速为200r/min，所述处理的温度为30℃，所述处理的时间为5h，所述的废水pH值为5，所述染料浓度为50mg/L，所述重金属浓度为10mg/L。与现在技术相比，本专利技术的优点在于。1.本专利技术提供了一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法，去除效率高，在最优条件下，孔雀石绿去除率高达98.2%，镉离子的去除率达20%以上。在对孔雀石绿有较高的处理效果的基础上，对镉离子也有一定的处理效果，可以有效的利用在处理染料和重金属复合污染水体上。2.本专利技术方法中，将高岭土和漆酶溶液混合利用吸附进行固定，成功制备得到固定化漆酶，具有操作简便、易于控制、制备成本低、对漆酶固定化效果好、漆酶不易失活、适合大规模制备等优点。本专利技术中，所用高岭土具有原料来源广泛、廉价经济、制备工艺简单、对环境无害等优点。附图说明图1为本专利技术实施例中不同介体浓度对固定化漆酶处理水体中孔雀石绿和镉离子的影响图。图2为本专利技术实施例中不同孔雀石绿浓度对固定化漆酶处理水体中孔雀石绿和镉离子的影响图。图3为本专利技术实施例中不同镉离子浓度对固定化漆酶处理水体中孔雀石绿和镉离子的影响图。图4为本专利技术实施例中不同时间对固定化漆酶处理水体中孔雀石绿和镉离子的影响图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步地说明。实施列1。固定化漆酶的制备，包括以下步骤。（1）高岭土的预处理：称取一定量的高岭土，放置在110℃的烘箱中烘6h。（2）固定化漆酶的制备：调节漆酶溶液的pH值为5，将步骤（1）得到的高岭土加入至漆酶溶液中，漆酶浓度为0.8mg/mL，漆酶和高岭土的质量比为1：5，在30℃的温度下对该溶液振荡15min；再经过洗涤、离心分离、冷冻和真空干燥后，得到固定化漆酶。实施列2。将实施例1制备的固定化漆酶用于处理水体中的孔雀石绿和镉离子复合污染，并研究处理过程的最佳条件。（1）不同介体浓度下利用固定化漆酶处理水体中孔雀石绿和镉离子复合污染，包括以下步骤。在保持反应体系为6mL，孔雀石绿浓度为50mg/L，镉离子浓度为10mg/L不变的情况下，考察了介体丁香醛在0~2mmol/L浓度条件下固定化漆酶对孔雀石绿和镉离子的吸附降解效果。取上清液，0.45μm滤膜过滤，紫外分光光度计测定溶液中剩余孔雀石绿的浓度，计算孔雀石绿的去除率，用原子吸收分光光度计测定溶液中剩余镉离子浓度，计算镉离子的去除率。每个介体丁香醛浓度下设置3个平行样。孔雀石绿和镉离子的去除效率如图1所示。孔雀石绿和镉离子去除率按照以下公式（1）计算（下同）。（1）。式中：C0—废液初始孔雀石绿或镉离子浓度（mg/L），C—吸附后剩余孔雀石绿或镉离子浓度（mg/L）。由图1可以知道当丁香醛浓度为0时，固定化漆酶对孔雀石绿的去除率仅为6.07%；当介体浓度为0.5mmol/L时，固定化酶对孔雀石绿的最大去除率为82.69%。在漆酶/丁香醛体系中，漆酶能将丁香醛氧化，使其失去电子形成丁香醛游离基或中间体，所形成的丁香醛游离基或中间体会与孔雀石绿发生氧化还原反应，使孔雀石绿氧化成CO2和H2O。提高介体浓度会是孔雀石绿的处理效果增加，然而高浓度介体浓度会降低处理效率，可能是漆酶蛋白质的活性基团受高浓度的自由基影响而影响酶到酶的活性，导致处理效率下降。高岭土对污染物的有一定的去除能力，一方面是因为高岭土的阳离子交换量和一定的比表面积能产生物理吸附作用；另一方面，高岭土含有铝氧化物和能释放一定量的羟基，能对重金属离子产生化学吸附。（2）不同孔雀石绿浓度下利用固定化漆酶处理水体中孔雀石绿和镉离子复合污染，包括以下步骤。在保持反应体系为6mL，镉离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将固定化漆酶、介体物质加入染料和重金属复合污染水体中，恒温震荡后固液分离完成对水体中染料和重金属的处理。

【技术特征摘要】
1.一种利用固定化漆酶处理水体中染料和重金属复合污染的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将固定化漆酶、介体物质加入染料和重金属复合污染水体中，恒温震荡后固液分离完成对水体中染料和重金属的处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定化漆酶的添加量为每毫升所述染料和重金属复合污染水体中添加所述固定化漆酶3mg～24mg；所述处理在震荡条件下进行；所述震荡的转速为150r/min～300r/min；所述处理的温度为25℃～35℃；所述处理的时间为1h-6h。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述处理过程中采用缓冲溶液调节反应体系的pH值；所述反应体系的pH值为3～7；所述缓冲溶液为0.1mol/L柠檬酸缓冲溶液或0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述介体物质为丁香醛；所述介体物质在反应体系中的浓度为0mM～2mM；所述染料为孔雀石绿，所述染料溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜春艳，谭诗杨，张金帆，文晓凤，杨毓鑫，余关龙，陈宏，范庆元，钱湛，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43