本发明专利技术公开了一种基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒及其制备方法以及在去除水体中污染物中的应用。制备方法是先利用羰基铁为铁源，化学沉淀法合成磁性γ-Fe2O3纳米颗粒；以该纳米磁性粒子为核，正硅酸乙酯和硅烷偶联剂为硅源，利用溶胶-凝胶法制得表面氨基功能化的纳米核壳式磁性二氧化硅。以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺为偶联剂，将漆酶以共价键键合在纳米核壳式磁性二氧化硅的表面，制得磁性纳米二氧化硅微粒的固定化漆酶。再与以N,N-羰基二咪唑和含有羧基的离子液体反应合成功能化离子液体反应，制备磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒，将其应用于去除水体中污染物的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护
，特别涉及一种基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒及其制备方法以及在去除水体中污染物中的应用。
技术介绍
随着经济的迅猛发展，水环境污染日益严重，有机污染物日积月累并持久存在，已严重危害到生态系统的健康和人类社会的可持续发展。除了难以降解外，它们还具有较高的生物毒性和致癌、致畸、致突变性。因此，研究开发高效、经济的废水处理新技术成为全世界环保工作者关心的热点。漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，它能够催化大量的酚类和芳香胺类化合物的氧化，在废水处理、生物漂白、芳香化合物转化、环境监测等方面具有重要的应用价值。漆酶的蛋白质结构使得漆酶容易失活、回收难以及难以连续使用等问题，限制了漆酶的有效使用。将漆酶进行固定化的技术是解决这些问题的有效措施之一。离子液体具有溶解范围广、电化学窗口宽、良好的热稳定性、“零”蒸气压、使用方便等优点，为环境友好的绿色溶剂。离子液体具有较高粘度，在萃取水中有机污染物时，两相界面较小、回收困难以等问题，限制了离子液体的有效使用。采用具有高比表面积及良好分散性的磁性纳米材料同时固定漆酶和离子液体，不仅能够明显提高漆酶的稳定性及离子液体和漆酶的重复利用率，而且为漆酶引入离子液体为催化微环境，可提高漆酶活性及解决离子液体的回收再生问题。在除去水体中污染物的领域中具有广泛的应用前景。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒的制备方法；该方法基于磁性纳米二氧化硅微球为载体，通过共价键合作用将漆酶和离子液体固定在该载体上；利用羰基铁为铁源，化学沉淀法合成磁性Y -Fe2O3纳米颗粒；以该纳米磁性粒子为核，正硅酸乙酯和硅烷偶联剂为硅源，利用溶胶-凝胶法制得表面氨基功能化的纳米核壳式磁性二氧化硅。以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺为偶联剂，固定化漆酶，制得磁性纳米二氧化硅微粒的固定化漆酶。再与以N，N-羰基二咪唑(CDI)和含有羧基的离子液体反应合成功能化离子液体反应，制备磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒。本专利技术的又一目的在于提供一种上述方法制备而成的基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒。本专利技术的再一目的在于提供上述基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒在去除水体中污染物中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒的制备方法，包括以下操作步骤(I)制备表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒将辛醚、油酸和羰基铁混合，加热至90 140°C，反应I 4小时，冷却至室温，加入无水氧化三甲胺，在氮气保护下，力口热至120 150°C，反应I 3小时后，冷却至室温，加入乙醇，离心分离，所得沉淀为磁性Y -Fe2O3纳米颗粒；将磁性Y -Fe2O3纳米颗粒分散于正己烷，得到浓度为O. 5g/mL的磁性纳米Y-Fe2O3溶液；将磁性纳米Y-Fe2O3溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷混合并超声分散10分钟，加入氨水和正硅酸乙酯，在室温下，搅拌反应24 48小时，再加入硅烷偶联剂，在室温下，搅拌反应12 48小时；离心分离，固相为表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒。(2)表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐加入到漆酶溶液中，在室温下搅拌反应12 48小时；磁性分离，收集固相为基于磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶。 (3)磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶和功能化离子液体混合，在室温下搅拌反应24小时。磁性分离，收集固相为基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒。步骤(I)所述羰基铁和辛醚的体积比为1:50 1:20，所述羰基铁和油酸的摩尔比为1:3 1:6 ;所述羰基铁和无水氧化三甲胺的摩尔比为1:3 1:5 ;所述羰基铁和乙醇的体积比为1:100 1:300 ;所述聚氧乙烯壬基苯基醚的聚合度为520 ;所述磁性纳米Y-Fe2O3溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷的体积比为1:(0. 6 3): (12 30);所述纳米Y-Fe2O3溶液和氨水、正硅酸乙酯及硅烷偶联剂的体积比为10 :1 :(3 6):(3 9);所述娃烧偶联剂为3-氨丙基二乙氧基娃烧或Ν_β -(氨乙基)-Y氨丙基二甲氧基娃烧。步骤(2)所述漆酶为漆树(Rhus vernicifera)、采绒栓菌(Trametesversicolor)、彩绒革盖菌(Coriolus versicolor)或多毛栓菌(Trametes hispida),漆酶溶液为将漆酶溶于PH7. 5磷酸钠O. lmol/L缓冲液，配制漆酶浓度为20mg/mL。步骤(2)所述表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和漆酶溶液的质量比为5 : (I 3) : (10 30)。步骤(3)所述磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶与功能化离子液体的质量比为1:5 I 10o步骤(3)所述功能化离子液体按照以下操作步骤制备得到将摩尔比为6 5的N, N-羰基二咪唑(⑶I)和含有羧基的离子液体混合，在30 50°C下，搅拌反应24小时后，冷却至室温，得到功能化离子液体。所述含有羧基的离子液体为1-羧乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-羧乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羧乙基-3-甲基咪唑三氟磺酰亚胺盐、1-羧丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-羧丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。一种由上述方法制备得到的基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒。上述基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒在去除水体中污染物中的应用。所述应用是在含污染物的水体中，加入基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒，在室温下反应4小时；所述污染物为染料、氯酚或苯酚。本专利技术和现有技术相比，具有如下优点和有益效果(I)本专利技术制备的采用磁性纳米为载体固定化漆酶能够明显提高漆酶的稳定性及离子液体和漆酶的重复利用率，有望在除去水体中污染物的领域中得到广泛的应用；(2)本专利技术的方法操作简便、成本低、处理工艺简单、去除效率高。附图说明图1是本专利技术方法制备的磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒的粒径及形貌采用透射电子显微镜表征图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例水体中污染物的浓度采用高效液相色谱法测定。以下实施例中所使用的功能化离子液体按照以下操作步骤制备得到将摩尔比为6 5的N，N-羰基二咪唑(⑶I)和含有羧基的离子液体混合，在50°C下，搅拌反应24小时后，冷却至室温，得到功能化离子液体。所述含有羧基的离子液体为1-羧乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-羧乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羧乙基-3-甲基咪唑三氟磺酰亚胺盐、1-羧丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-羧丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。实施例1将1.0ml羰基铁、2011^辛醚与12. 9g油酸混合，加热至100°C反应3小时后，冷却至室温，加入1. 7g无水氧化三甲胺，在氮气保护下，加热至130°C，反应3小时后，冷却至室温，加入IOOmL乙醇，离心分离，沉淀为磁性Y-Fe2O3纳米颗粒，将其分散于正己烷，得到浓度为O. 5g/mL的磁性纳米Y -Fe2O3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：（1）制备表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒：将辛醚、油酸和羰基铁混合，加热至90～140℃，反应1～4小时，冷却至室温，加入无水氧化三甲胺，在氮气保护下，加热至120～150℃，反应1～3小时后，冷却至室温，加入乙醇，离心分离，所得沉淀为磁性γ?Fe2O3纳米颗粒；将磁性γ?Fe2O3纳米颗粒分散于正己烷，得到浓度为0.5g/mL的磁性纳米γ?Fe2O3溶液；将磁性纳米γ?Fe2O3溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷混合并超声分散10分钟，加入氨水和正硅酸乙酯，在室温下，搅拌反应24～48小时，再加入硅烷偶联剂，在室温下，搅拌反应12～48小时；离心分离，固相为表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒。（2）表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒和1?乙基?(3?二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐加入到漆酶溶液中，在室温下搅拌反应12～48小时；磁性分离，收集固相为基于磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶。（3）磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶和功能化离子液体混合，在室温下，搅拌反应12～48小时；磁性分离，收集固相为磁性纳米离子液体复合微粒。...
【技术特征摘要】
1.一种基于磁性纳米固定化漆酶和离子液体复合微粒的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤 (1)制备表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒将辛醚、油酸和羰基铁混合，力口热至90 140°C，反应I 4小时，冷却至室温，加入无水氧化三甲胺，在氮气保护下，力口热至120 150°C，反应I 3小时后，冷却至室温，加入乙醇，离心分离，所得沉淀为磁性Y -Fe2O3纳米颗粒；将磁性Y -Fe2O3纳米颗粒分散于正己烷，得到浓度为0. 5g/mL的磁性纳米Y-Fe2O3溶液；将磁性纳米Y-Fe2O3溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷混合并超声分散10分钟，加入氨水和正硅酸乙酯，在室温下，搅拌反应24 48小时，再加入硅烷偶联剂，在室温下，搅拌反应12 48小时；离心分离，固相为表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒。(2)表面氨基功能化的纳米磁性二氧化硅微粒和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐加入到漆酶溶液中，在室温下搅拌反应12 48小时；磁性分离，收集固相为基于磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶。(3)磁性纳米二氧化硅微粒固定化漆酶和功能化离子液体混合，在室温下，搅拌反应12 48小时；磁性分离，收集固相为磁性纳米离子液体复合微粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(I)所述羰基铁和辛醚的体积比为1:50 1:20，所述羰基铁和油酸的摩尔比为1:3 1:6 ;所述羰基铁和无水氧化三甲胺的摩尔比为1:3 1:5 ;所述羰基铁和乙醇的体积比为1:100 1:300 ;所述聚氧乙烯壬基苯基醚的聚合度为520 ;所述磁性纳米Y-Fe2O3溶液、聚氧乙烯壬基苯基醚和正己烷的体积比为1:(0. 6 3): (12 30);所述纳米Y-Fe2O3溶液和氨水、正硅酸乙酯及硅烷偶联剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：安小宁，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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