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改性壳聚糖微球固定化生物酶及其控制造纸白水中DCS物质的研究

刘凯  
【摘要】:本论文利用改性壳聚糖微球分别对果胶酶、脂肪酶及二者的混合双酶进行了固定化,从而制备出高活力的固定化果胶酶、脂肪酶和双酶,并对固定化酶的制备条件及其特性进行了深入的研究,最后详细考察了固定化酶控制造纸白水中的溶解与胶体物质的效果,为造纸工业的过程水处理提供了一条高效、绿色的途径。 首先利用戊二醛和EDC对壳聚糖微球进行改性后固定化果胶酶,通过对比研究确定使用先戊二醛交联后EDC活化壳聚糖微球的方法固定化果胶酶的效果最好,制得的固定化果胶酶的活力和蛋白质含量都最高,其活力可达到72.6U/g,蛋白质含量为180.6μg/g,比酶活可达到402U/mg。经过固定化后,果胶酶的热稳定性、pH稳定性以及储存稳定性均有明显改善,操作稳定性也得到明显提高,固定化果胶酶连续使用7次后其活力仍保持较高水平,维持在60%以上。此外,还对脂肪酶固定化进行研究,通过对比研究可知使用先EDC活化后戊二醛交联壳聚糖微球的方法固定化脂肪酶的效果最好,制得的固定化脂肪酶的活力和蛋白质含量都最高,其活力可达到64.6U/g,蛋白质含量为253.7μg/g,比酶活可达到254.6U/mg。经过固定化后,脂肪酶的热稳定性、pH稳定性以及储存稳定性均有明显改善,操作稳定性也得到明显提高,固定化脂肪酶连续使用5次后其活力仍保持较高水平,可维持在70%左右。最后研究了壳聚糖包裹大孔树脂固定化双酶及其控制白水阴离子垃圾和树脂沉积物的效果。利用壳聚糖包裹HP2MGL大孔树脂固定化双酶的效果最好,其固定化果胶酶活力达到84.3 U/g,固定化脂肪酶活力达到87.3U/g。 论文对固定化酶处理造纸白水中有害组分的效果也进行了深入的研究,研究中发现利用所制备的固定化酶可有效地对造纸白水中的阴离子垃圾和树脂沉积物进行控制。首先,固定化果胶酶可有效地催化分解PGA,在最佳条件下反应20min时,PGA的阳离子需求量降低约87%。并且固定化果胶酶处理白水的回用性能同样良好,回用5次后仍能使白水阳离子需求量降低37%。另外,固定化脂肪酶控制白水树脂沉积物的效果良好,结果表明固定化脂肪酶对白水树脂沉积物的去除率可达到66.8%,并且白水中树脂沉积物颗粒的平均粒径从552μm降低到276μm,白水浊度从101NTU下降到80.8NTU。最后,通过考察固定化双酶控制白水阴离子垃圾和树脂沉积物的效果可以得知,固定化双酶对白水阴离子垃圾和树脂沉积物都具有很好的控制效果,白水树脂沉积物的去除率可达到74.3%,树脂沉积物颗粒的平均粒径从552μm降低到151μm,白水浊度从101NTU下降到75.1NTU,阳离子需求量从4.29meq/L降低到1.81meq/L。


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