漆酶在造纸废水深度处理中的应用研究

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利用漆酶处理制浆造纸废水是近年来新兴的一种深度处理方法,但是因为它的流失及工业生产等问题限制了其在实际处理中的应用。因此将漆酶固定化是提高漆酶利用效果的关键。   本文采用商品液体漆酶深度处理造纸废水。主要进行了三部分研究,第一部分是对漆酶的酶学性质进行了研究,考察了漆酶的动力学参数及其影响条件,确定了漆酶的最适反应条件;第二部分考察了游离酶对造纸废水深度处理的效果和影响因素,通过正交试验优化了漆酶处理造纸废水的最佳条件;第三部分对漆酶的固定化以及固定化漆酶对造纸废水的处理效果和影响因素进行了考察,寻找最好的漆酶固定化载体,并通过单因素和正交实验优化了固定化漆酶处理造纸废水的最佳条件。   通过对漆酶的热稳定性、动力学、金属离子浓度及各个因素的试验,得出以下结论:最适反应pH为4.5,pH6.0左右稳定性最高;最适温度为65℃,在50℃以下稳定性好,当温度超过70℃时,漆酶开始失活,在80℃处理20分钟,漆酶完全失活。Al3+,Fe3+,Ag+,Hg2+离子对两种漆酶的活性都有抑制作用,其中Fe3+,Ag+的抑制作用最强,酶活完全损失;Mg2+,Cu2+对两种漆酶的活性有激活作用。   游离漆酶对造纸废水深度处理实验结果表明:CODcr的去除率在70%以上,废水色度的去除率在75%以上。   通过考察漆酶的五种固定化方法,研究结果如下:(1)sol-gel(溶胶-凝胶技术)固定化漆酶最佳固定化条件为聚乙二醇的分子量PEG600,聚乙二醇的添加量1.6%,漆酶酶液15ml,缓冲溶液pH5.0,固定化漆酶酶活保持在游离漆酶的50%以上,固定化温度为50℃。(2)海藻酸钠包埋法固定化漆酶,海藻酸钠和CaC12的最佳浓度分别为3.5%和4.5%,固定化漆酶酶活保持在游离酶的46%以上。与游离漆酶相比较,固定化漆酶的热稳定性有很大的改善,最佳反应pH向酸性方向偏移0.5,最佳反应温度提高了5℃。(3)壳聚糖海藻酸钠固定化漆酶,最佳条件为海藻酸钠浓度3%,壳聚糖浓度2%,戊二醛浓度为1.5%,最佳pH为5.5,最佳温度为35℃。(4)PVA-H3BO3固定化漆酶,0.5%的海藻酸钠溶液,8%的PVA溶液,3%的漆酶溶液制备固定化漆酶。(5)PVA环氧化固定化漆酶,PVA载体的最佳制备工艺为:10g交联度为8.8%的湿状PVA小球和10mL的环氧氯丙烷30mL二甲基亚枫(DMSO),pH为11左右,60℃下反应4小时。   固定化漆酶对造纸废水深度处理试验结果表明:(1)以海藻酸钠固定化漆酶,利用固定化漆酶处理造纸废水,采用单因素试验方法确定各个因素对废水处理效果的影响。采用正交试验设计方法对固定化漆酶处理造纸废水的适应条件进行优化研究得到最佳反应条件为:pH值为4,反应时间为24h,摇床转速为160r/min,反应温度为40℃。在最佳反应条件下固定化漆酶对造纸废水的色度去除率在70%以上,对COD的去除率均在65%以上。(2)利用PVA环氧化固定化漆酶处理造纸废水,考察了各个因素对废水处理效果的影响,得到最适反应条件为:pH值为6,反应时间为12h,摇床转速为200r/min,反应温度为35℃。在最佳反应条件下固定化漆酶对造纸废水的色度去除率在76%以上,对COD的去除率在72%左右。
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