這篇由寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院的研究學(xué)者完成，討論微波-超聲波促進(jìn)固載辣根過氧化物酶降解苯酚特性的論文，發(fā)表在重要期刊《精細(xì)化工》上。

摘要

以水熱法合成的層狀氫氧化氨基苯甲酸鋅為載體，對辣根過氧化物酶( Horseradish peroxidase，HＲP) 進(jìn)行了固定化。在微波－超聲波聯(lián)合處理工藝條件下研究了固載酶對苯酚廢水的催化降解特性。通過紫外分析、Lineweaver-Burk 雙倒數(shù)作圖、液相色譜等方法測定了固載酶催化活性、動力學(xué)常數(shù)，比較了不同條件下固定化 HＲP 的苯酚降解率和儲存穩(wěn)定性。結(jié)果表明，在 60 mmol /L 苯酚溶液中，微波－超聲波輻照條件下，固載酶對其降解率為74. 4% ，提高 43. 6%。微波－超聲波輻照通過加速分解抑制劑的方式提高固載酶的活性，增加降解率，這種促進(jìn)作用隨著苯酚濃度增加而加強(qiáng)。連續(xù)使用 7 次后，輻照組的降解率依然為對照組的 5. 06 倍。

詳情

( 1) 微波－超聲波聯(lián)合處理有利于促進(jìn)固載 HＲP 降解苯酚。在微波－超聲波誘導(dǎo)下，固載 HＲP 對60 mmol /L 苯酚溶液的降解率為 74. 4%，效率提高43. 6%。同等條件下，游離 HＲP 的降解率僅為32. 1%。( 2) 降解反應(yīng)動力學(xué)表明，催化過程產(chǎn)生的惰性中間體與聚合物沉淀作為非競爭性抑制劑與酶結(jié)合而抑制其催化活性，微波－超聲波輻照則能夠加 速破壞、分解反應(yīng)過程中產(chǎn)生的抑制劑，增大固載酶催化活性。隨著苯酚濃度增加，其對固載酶催化活性影響越顯著。因此，在高濃度的酚類廢水中，微波－超聲波的輻照對于維持固載酶的催化活性，提高降解率方面具有積極作用。( 3) 微波－超聲波輻照能夠增加固載酶的重復(fù)利用性，連續(xù)使用 7 次之后，輻照組固載酶對苯酚催化降解率為 24. 6%，是對照組的 5. 06 倍。這對于拓展固載酶在酚類廢水治理中的實際應(yīng)用有一定幫助。

儀器

在三口瓶中，依次加入 91. 6 mL 磷酸鹽緩沖液( 0. 2 mol /L，pH = 7. 0) 、7. 5 mL苯酚液( 0. 8 mol /L)。開啟微波超聲組合儀，調(diào)節(jié)微波功率550 W，加熱反應(yīng)體系溫度達(dá)到75 ℃。隨后降低功率至100 W，通過控制冷卻水的流量來維持反應(yīng)體系溫度保持在 75 ℃，同時調(diào)節(jié)超聲波使反應(yīng)體系超聲功率密度為5 W /cm2。然后取一定量上述固載酶加入上述反應(yīng)體系，200 r /min 攪拌下充分混勻，快速加入 0. 4 mL過氧化氫溶液 ( 0. 3 mol /L)，待充分反應(yīng)后取接收瓶中清液經(jīng)微孔濾膜過濾后測定殘留苯酚濃度。