基于漆酶逆胶束体系的含油污泥中多环芳烃降解方法及机理的研究

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多环芳烃(PAHs)是一种由两个或两个以上苯环组合成的碳氢化合物,并广泛存在于自然界中而且处于平衡降解中。由于社会的发展,越来越多的排放使这个平衡被打破,对环境造成的污染日益严重。含油污泥中多环芳烃的修复已成为人们关注的焦点。漆酶是一种含有四种铜离子的多酚氧化酶,漆酶反应后的产物为水,是一种环保型的催化剂,已经在化工等领域得到了广泛的应用。表面活性剂溶解在非极性有机溶剂中,当浓度超过临界胶束浓度时,具有热力学稳定性纳米级聚合物称为逆胶束。逆胶束体系中的表面活性剂由两部分组成:亲水基团和疏水基团。亲水基团聚集到极核中,可以保持一部分水形成“水池”,极性分子可以溶解在这个“水池”中。漆酶的活性易受外界因素的影响,因此,逆胶束体系中的这个“水池”结构可以保护漆酶不受有机溶剂和外界环境的影响。目前,基于漆酶-逆胶束体系对含油污泥中多环芳烃的降解鲜有报道,因此,本研究利用该体系对含油污泥中多环芳烃的降解做了研究。本研究采用紫外分光光度计检测出含油污泥中含有菲,蒽,苯并(a)蒽和苯并(b)荧蒽。以异辛烷代替含油污泥中的油分,用十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂制备得到逆胶束。通过测量系统的电导率,最佳含水量W0为10。在此条件下,研究了不同pH,温度和离子强度对多环芳烃降解率的影响。结果表明,漆酶活性在pH=4.2,温度30℃,KCl浓度为60mmol/L时最高。24小时后,菲,蒽,苯并(a)蒽和苯并(b)荧蒽的降解率分别为50.3%,68.2%,51.2%和68.9%。同时研究了不同条件下漆酶二级结构之间的比例,同时与非固定化漆酶的二级结构进行了对比。酶蛋白的二级结构包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。实验结果表明,当pH=4.2,温度30℃,KCl浓度为60mmol/L时,α-螺旋的结构所占的比例最大,漆酶-逆胶束体系中漆酶二级结构中α-螺旋的比例比非固定化漆酶二级结构的比例高。最后高斯09软件对漆酶降解多环芳烃过程进行模拟,通过对可能得到的中间体计算蒽、菲和苯并(a)蒽中每个碳原子的能垒和每个多环芳烃分子的总能量。利用气相色谱质谱联用仪对苯并(a)蒽测降解过程中可能出现的中间体,根据这些中间产物推测可能的漆酶与苯并(a)蒽的结合位点及降解途径。
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