香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶及其在催化降解酰胺类污染物中的应用的制作方法

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶，及其在催化降解酰胺类污染物中的应用。

背景技术：

我国是一个工业大国，工业发展引起的环境污染治理迫在眉睫。氨基有机原料在工业应用中不能达到完全利用而进入环境中，习惯称酰胺类的污染物。常见的酰胺类污染物有：丙烯酰胺、二苯胺和对氨基苯磺酸等。如今，各个行业的发展对于化工产品的需求大量增长，导致排入环境的污染物也越来越多。酰胺类污染物一般易溶于水，经常在水体、土壤甚至大气中检测到。进入水体、土壤环境中的酰胺类污染物对于环境中的动植物甚至是对于人类的健康有着极大的隐患。有研究表明，二苯胺危害土壤中微生物的生长；酰胺类污染物能通过各种方式进入动物体内，对动物造成伤害；国际癌症研究机构已将丙烯酰胺列为可能致癌的化合物；进入环境中的酰胺类污染物大不易通过天然的生物自净系统而减少其含量，因此它们会在土壤、水体等自然环境中不断积累，通过食物链而直接或间接地进入人体危害健康。目前，酰胺类污染物的处理方法主要有传统处理方法、物理方法、化学方法和生物降解法等。传统的物理、化学方法处理水溶性的酰胺类污染物时不同程度的存在着降解率低、所需时间长以及产生二次污染等问题，亟需高效且环境友好的处理方法。

活性炭因具有孔隙结构发达、比表面积高、化学性质稳定、可重复使用等特点作为吸附剂在废水处理中应用广泛，其常与其他处理方法相结合，处理后的效果更优。酶因其高催化性能、高专一性、绿色环保等优点可用于催化降解污染物，但其稳定性极低。因此，酶功能与活性炭吸附结合的物理化学方法催化降解污染物具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种固载方法简单、固载量高、重复使用活性高的香蕉皮活性炭固载的过氯氧化物酶，并为其提供一种新的应用。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：上述的香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶由下述方法制备得到：

1、制备香蕉皮活性炭

将香蕉皮洗净、剪碎、干燥后，用盐酸或甲醇水溶液浸泡改性，改性后洗至ph为中性，烘干，200～300℃炭化后450～550℃活化，酸洗、水洗、干燥，得到香蕉皮活性炭。

2、香蕉皮活性炭固载氯过氧化物酶

将香蕉皮活性炭与氯过氧化物酶加入ph为4～6的磷酸缓冲液中，震荡1～5小时，离心分离并清洗，得到香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶。

上述步骤1中，所述的盐酸优选浓度为0.1～0.2mol/l的hcl水溶液，所述的甲醇水溶液中甲醇的体积分数优选为1％～5％。

上述步骤2中，优选香蕉皮活性炭与氯过氧化物酶的质量比为1:0.2～0.5。

本发明香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶在催化降解酰胺类污染物中的应用，其中所述的酰胺类污染物为二苯胺、丙烯酰胺或对氨基苯磺酸。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明以天然材料香蕉皮为原料制备活性炭，通过预处理、活化剂改性然后经过低温炭化、高温活化、酸洗和水洗制得香蕉皮活性炭，过程简单，时间短，原料易得，成本低，也解决了香蕉皮这种生活废物的放置问题，这对于现阶段环境污染问题的解决是一个新的思路与方法。制得的香蕉皮活性炭具有庞大的比表面积及强吸附性能，孔隙结构发达，化学性质稳定，且制得的香蕉皮活性炭本身回收方便，可重复使用。

2、本发明利用香蕉皮活性炭物理吸附固载氯过氧化物酶，固载方法简单且酶的固载量高，其中用盐酸作为活化剂制备的香蕉皮活性炭在固载时间为3小时左右时，固载量达到最大值356.79mg·g^-1，用甲醇作为活化剂制备的香蕉皮活性炭在固载时间为4小时左右时固载量达到最大值268.41mg·g^-1。

3、本发明将难以处理的香蕉皮废品制备活性炭，不仅解决了生活垃圾，同时变废为宝，制备出了凹凸不平的高比表面积的活性炭。将活性炭用于固载氯过氧化物酶，不仅保存了氯过氧化物酶的活性及催化性能，同时可以提高稳定性。与游离酶相比，相同条件下，本发明香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶用于降解酰胺类污染物表现出良好的降解性能和重复使用次数，其用于降解二苯胺，重复使用7次之后，降解率仍可达40％，为工业化治理环境污染提供了良好的新方案。

附图说明

图1是实施例1和实施例2中香蕉皮活性炭固载氯过氧化物酶时固载量随固载时间的变化曲线。

图2是实施例1和实施例2中香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶催化h2o2吸附降解二苯胺的重复使用效果柱状图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

1、制备香蕉皮活性炭

将香蕉皮洗净、剪碎后置于烘箱中，100℃烘干(约8小时)，粉碎；取5g粉碎后的香蕉皮，用67ml0.1mol/lhcl水溶液浸泡6小时，进行改性处理；改性后的香蕉皮抽滤并洗至中性，100℃烘干，然后置于高温箱式电阻炉内，以10℃/分钟升温速率升温至250℃，恒温炭化60分钟，再以10℃/分钟升温速率升温500℃，恒温活化60分钟；活化完后降温至室温，所得活化料加入到50ml质量分数为1％的hcl水溶液中，置于摇床上以120转/分钟震荡180分钟进行酸洗；酸洗后用去离子水洗涤至ph为中性，于烘箱中120℃干燥24小时，得到香蕉皮活性炭。

2、香蕉皮活性炭固载氯过氧化物酶

将10mg香蕉皮活性炭、4mg氯过氧化物酶加入到3mlph为5的磷酸缓冲液中，然后将所得混合体系置于恒温振荡摇床中，在室温下以200转/分钟震荡5小时，然后用离心机以10000转/分钟的转速离心5分钟，离心完后用ph为5的磷酸缓冲液清洗2～3次，除去未固载在香蕉皮活性炭上的氯过氧化物酶，沉淀经干燥，得到香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶。

实施例2

1、制备香蕉皮活性炭

将香蕉皮洗净、剪碎后置于烘箱中，100℃烘干(约8小时)，粉碎；取5g粉碎后的香蕉皮，用50ml体积分数为1％的甲醇水溶液浸泡12小时，进行改性处理；改性后的香蕉皮抽滤并洗至ph为中性，100℃烘干，然后置于高温箱式电阻炉内，以10℃/分钟升温速率升温至250℃，恒温炭化60分钟，再以10℃/分钟升温速率升温500℃，恒温活化60分钟；活化完后降温至室温，所得活化料加入到50ml质量分数为1％的hcl水溶液中，置于摇床上以120转/分钟震荡180分钟进行酸洗；酸洗后用去离子水洗涤至ph为中性，于烘箱中120℃干燥24小时，得到香蕉皮活性炭。

2、香蕉皮活性炭固载氯过氧化物酶

将10mg香蕉皮活性炭、4mg氯过氧化物酶加入到3mlph为5的磷酸缓冲液中，然后将所得混合体系置于恒温振荡摇床中，在室温下以200转/分钟震荡5小时，然后用离心机以10000转/分钟的转速离心5分钟，离心完后用ph为5的磷酸缓冲液清洗2～3次，除去未固载在香蕉皮活性炭上的氯过氧化物酶，沉淀经干燥，得到香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶。

由图1可见，实施例1和2中香蕉皮活性炭固载氯过氧化物酶的固载量都随着固载时间的延长达到最大量之后再减小，其中以盐酸为活化剂制备的香蕉皮活性炭在3小时左右时氯过氧化物酶的固载量达到最大值356.79mg·g^-1，以甲醇为活化剂制备的香蕉皮活性炭在4小时左右时氯过氧化物酶的固载量达到最大值268.41mg·g^-1。说明以盐酸为活化剂制备的香蕉皮活性炭不仅固载酶所需要的时间较短，而且酶的固载量也大。

实施例3

香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶在催化降解二苯胺中的应用，具体方法如下：

在ph为4的磷酸缓冲液中加入10mg香蕉皮活性炭固载的氯过氧化物酶和二苯胺、h2o2，并控制体系的总体积为3ml，体系中二苯胺的初始浓度为24.4μmol·l^-1、h2o2的初始浓度为0.3mmol·l^-1，在避光条件下静置反应10分钟，测试二苯胺的吸附率以及香蕉皮活性炭的重复使用效果，实验结果见图2。

由图2可见，香蕉皮活性炭固载氯过氧化物酶后用于二苯胺降解表现出良好的降解性能和重复使用次数，其用于降解二苯胺，重复使用7次之后，降解率仍可达40％，解决了游离氯过氧化物酶不易与体系分离的难题，也保存了氯过氧化物酶的催化活性。