漆酶催化氧化水中雌激素的研究

采用漆酶催化氧化去除水中5种雌激素(BPA、E2、EE2、E1、OP),探讨了pH和水溶性天然有机质(NOM)对雌激素处理效率的影响,并深入研究了EE2在漆酶催化氧化过程中的反应动力学以及主要的反应产物.结果表明,水中雌激素均可被漆酶有效地去除,其反应的适宜pH值范围为4～6;NOM对5种雌激素的去除效率在反应初期有较明显的抑制作用;漆酶催化氧化EE2的过程遵循二级反应动力学,而在反应过程中,漆酶的稳定性比过氧化物酶要高;由自由基耦合形成的EE2二聚体是漆酶反应的主要产物.     

基于计算模拟与响应面分析漆酶对己烯雌酚的降解作用

己烯雌酚（Diethylstilbestrol,DES）作为水环境中最具雌激素活性的合成化合物之一,其给生物体和环境带来的危害已经引起人们的关注.本研究首先通过分子对接与分子动力学模拟从理论上分析漆酶与DES的相互作用;其次通过实验分析其降解动力学模型及不同反应条件和介质对漆酶催化转化DES的影响;最后使用响应面分析方法优化漆酶-ABTS系统催化转化DES的最佳条件.计算结果表明,漆酶与DES的反应能够自发进行且它们之间主要存在氢键和疏水作用力.实验结果表明,反应6 h左右,50 mg·L^-1的DES的降解率达到93%以上;根据Michaelis-Menten模型得到的动力学参数K_m和V_max分别为36.18 mg·L^-1和45.98 mg·L^-1·h^-1,模型的R²为0.99.漆酶催化降解DES的最佳pH为6,最佳温度为55℃.几种介质中,ABTS对漆酶催化降解DES的作用最强.通过响应面分析发现,在pH=5.5、55.98℃、1.52 mmol·L^-1 ABTS、31.52 mg·L^-1 DES的条件下,反应0.5 h后ABTS-漆酶系统可将DES完全降解.本研究可为漆酶催化转化DES提供理论基础和实验方法.     

两种介体物质在漆酶降解磺胺类抗生素中的作用

通过比较两种介体物质丁香醛(SA)和1-羟基苯并三氮唑(HBT)对漆酶降解5种典型磺胺类抗生素的影响,考察了介体的起始浓度、pH值、反应温度、漆酶起始浓度等因子的影响,得到介体SA对漆酶催化降解磺胺类抗生素的效果更好.在漆酶+SA反应体系中,反应体系pH值为5~6,反应温度为30℃,SA起始浓度为0.5mmol/L,漆酶起始浓度为0.5mg/mL时,漆酶对5种磺胺类抗生素的降解效果最佳,降解去除率在15min时达到75%左右,1h内均达到97%以上. 本研究表明,适当的介体物质可大大提升漆酶对磺胺类抗生素的降解效果.漆酶在介体物质的作用下对抗生素类污染物的生态净化具有良好的应用潜力.     

黄孢原毛平革菌固态发酵产漆酶的研究及应用

对黄孢原毛平革菌（BKMF-1767）利用香蕉皮和玉米棒为发酵底物产胞外漆酶进行了研究.结果表明,当香蕉皮与玉米棒混合比例为1∶2、诱导剂CuSO₄为0.4 mmol/L时,能获得最高漆酶酶活12.68　U/g.利用固态发酵所获得的粗漆酶液,进行了降解五氯酚的试验.在没有氧化还原介体时粗漆酶液能降解PCP,粗酶液中加入5　mmol/L氧化还原介体（ABTS）能获得更高的降解率,反应6 h分别为37.8%和97%.将粗漆酶液用(NH₄)₂SO₄盐析纯化,用提纯后漆酶降解PCP,6 h后降解率为81.8%.     

漆酶催化氧化废水中17α-乙炔基雌二醇

用漆酶催化氧化法处理废水中的17α-乙炔基雌二醇(简称EE2)。考察了温度、pH值、起始底物浓度、起始漆酶浓度和助催化剂等因素对EE2去除率的影响。实验结果表明漆酶能有效催化氧化废水中的EE2,适宜的反应条件为:温度35℃,pH值5.38,漆酶与EE2起始浓度之比宜大于0.178 U/μmol,反应180 min,EE2的去除率大于92%。其他反应条件一定,EE2起始浓度在0.017 1-0.051 3mmol/L之间,EE2去除率随其浓度升高而缓慢下降,但去除量逐渐升高;EE2起始浓度在0.051 3~0.137 6 mmol/L之间,EE2的去除率和去除量都显著降低。磁力搅拌和助催化剂ABTS都能显著加快反应速度,提高EE2去除率。     

厌氧条件下有机氯代烃污染物的氧化降解

根据土柱实验,对3种弱还原条件下氯乙烷和氯乙烯类化合物的氧化降解进行了研究.结果显示,在硝酸盐和氧化锰存在条件下,1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)和一氯乙烯(VC)可发生氧化降解,其中,1,2-DCA转化速率在反硝化和锰还原过程中分别为1.18/h和0.54/h,VC转化速率分别为0.29/h和0.15/h.在Fe(OH)³存在条件下,VC无明显降解,1,2-DCA的降解亦受到抑制.其它有机氯代烃,如1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、及二氯乙烯异构体等,在3种氧化还原条件下均未发生降     

电解催化还原-氯氧化无害化去除水中硝酸盐氮

基于对Pd-Me双金属催化还原的机理分析,提出了以NH₄+-N为目标产物,Fe催化还原NO₃--N的理论设想. 结合折点氯化技术,以Ti/Fe为阴极,以Ti/Ir-Ru为阳极,以NaCl为支持电解质组建无隔膜电解体系,开展了水中NO₃--N去除的试验研究. 结果表明,利用电解催化还原-氯氧化法可将模拟水样中NO₃--N转化为N₂去除,其反应历程为阴极催化还原NO₃--N生成NH₄+-N,阳极电解氯氧化NH₄+-N生成N₂. 在ρ(Cl-)为500 mg/L,电流密度为12 mA/cm2,极板距离为9 mm,搅拌强度为450 r/min的试验条件下电解150 min,初始ρ(NO₃--N)为50 mg/L的模拟水样出水ρ(TN)和ρ(NO₃--N)可分别降至2.9和2.8 mg/L,去除率分别达到94.1%和94.3%,NH₄+-N和NO₂--N均未检出. 分析认为,阴极对NO₃--N的催化还原机理为:Fe化学吸附氮氧化合物离子中的O形成固定的N—O键,电解产生的活性还原物质攻击N—O形成N—H新键.      

水固液微界面氧化还原反应过程与污染物控制研究

本文介绍了3个反应体系,包括铁锰复合氧化物氧化吸附除砷体系、铁氧化物包覆零价铁光芬顿催化和负载型多价态锰氧化物臭氧催化体系,通过固液微界面不同的氧化还原反应,实现了对水中砷和难降解有机污染物的高效去除.重点介绍了不同氧化还原反应对污染物转移转化的作用机制,说明了水体中固液微界面氧化还原反应,对污染物的转移转化起着重要作用.     

掺杂镍的纳米铁及其转化产物—FeOOH耦合去除对氯硝基苯及其还原产物效能与机制

以掺杂了Ni的纳米铁及其转化产物耦合去除对氯硝基苯及其脱氯产物,探讨了耦合去除的效能、历程和机制.结果表明,m（Ni）/m（Fe）分别为8%和12%的纳米铁/镍（n-Fe/Ni）不仅能在20 min内将对氯硝基苯的硝基还原产物—对氯苯胺近乎100%脱氯还原为苯胺,而且在反应36 h后,其转化产物可将苯胺的浓度降至接近于0 mg·L^-1. X-射线衍射和透射电镜的表征结果表明,反应8 h后,Fe（0）主要被氧化为板条状纤铁矿（γ-FeOOH）和针状的针铁矿（α-FeOOH）.耦合去除历程与机制为：Fe（0）提供电子使对氯硝基苯被还原为对氯苯胺,其腐蚀产物H₂在Ni催化下解离为活性氢原子（H*）.H*进攻对氯苯胺的C—Cl键使其脱氯还原为苯胺,苯胺随后被Fe（0）的转化产物α/γ-FeOOH吸附固定,从而使对氯硝基苯及苯胺从水中彻底去除.     

电化学-表面铜螯合磁性二氧化硅固定化漆酶联合催化降解水中五氯酚

利用电化学-固定化漆酶联合工艺催化降解水中五氯酚。结果表明:反应0.5 h时,五氯酚的降解效率达82%,虽然与单独固定化漆酶催化降解五氯酚效能没有明显区别,但联合工艺中酶活损失较小,反应5 h,联合工艺的相对剩余酶活为32.6%,比单独使用固定化漆酶提高12%,且联合工艺脱氯能力明显提高。催化反应重复进行5次后,联合工艺的五氯酚去除率和相对剩余酶活分别为52.3%和33.6%,分别比单独使用固定化漆酶催化降解提高38.5%和13.7%。     

乳化植物油强化地下水中Cr(VI)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(VI)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系pH值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6mV.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(III)还原成Fe(II)并耦合去除Cr(VI).当反应进行到14d时,Cr(VI)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(II)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(II)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(III)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

Pd/Fe0双金属复合催化纤维降解水中痕量亚硝基二甲胺

存在于环境水体中的亚硝基二甲胺(NDMA)是一种强致癌性有机物,采用零价铁催化还原技术可以将其降解转化为低毒性物质,针对水中痕量NDMA的去除,需要深入开展基于高效零价铁材料、还原性能及还原机制方面的研究.以聚丙烯(PP)纤维为基材,采用紫外辐射接枝-金属离子配位-化学还原方法制备了含Pd/Fe~0双金属的复合催化纤维(Pd/Fe~0-PP-gAA),开展水中亚硝基二甲胺的去除研究.通过SEM、ICP-AES和XPS分析等对Pd/Fe~0/PP-g-AA进行表征.研究了不同制备条件和反应条件下,复合催化纤维对NDMA的降解性能.结果表明,丙烯酸单体质量分数为20%时,通过配位还原制备的复合催化纤维对NDMA的催化降解效果最佳,降解过程符合准一级反应动力学模型.在痕量浓度范围,NDMA初始浓度和溶液pH对复合纤维还原NDMA的性能影响不大.CO_3~(2-)和NO_3~-的存在显著抑制NDMA的降解,SO_4~(2-)、HCO_3~-和腐殖酸的存在对NDMA降解影响较小.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

植物去除空气污染物的机理研究进展

介绍了植物去除空气污染物的研究现状及机理,主要包括:通过叶表面的气孔和表皮吸收、吸附;植物体内代谢或者分泌酶催化氧化还原进入体内的污染物;通过植物联合根系微生物降解由于干湿沉降进入土壤或者水体中的污染物等.提出了在植物空气去除机理研究中存在的问题,以及未来需要研究的方向.     

高效催化板消除有害气体的研究

作者研究了透气钯催化板的氧化和还原性能,发现该板在反应气氛下极易活化.并考察了催化板对废气中少量有害组分如二甲苯、甲醇、石蜡沥青蒸汽、一氧化碳及烃类等的转化,对甲醇等的转化进行了宏观动力学研究.实验表明催化板转化效率高,该类反应基本上属扩散控制.在高空速下(100000h~(-1)),催化板处理含二甲苯废气,经500h运转,其转化率保持在95％以上.催化板具有外表面积大、孔结构合理、效率高的特点.经约5000h小规模生产运转表明,在120000—240000h~(-1)的高空速下,处理漆包炉废气(含二甲苯、甲酚).预热温度>300℃,其转化率>90％.     

蜜环菌漆酶对氯酚类污染物催化降解条件优化

利用蜜环菌发酵所得的漆酶粗酶液直接对2种氯酚类污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2-氯酚(2-CP)进行催化降解实验,探讨了反应时间、pH值、反应温度、氯酚浓度、以及漆酶酶量对其降解效果的影响,得出了最适降解条件并对其降解动力学进行分析.结果表明,在适宜的条件下,漆酶粗酶液可有效降解2,4-DCP和2-CP且蜜环菌漆酶催化降解2,4-DCP的能力较强,2,4-DCP最适降解温度为40℃,最适浓度为75 mg.L-1,最适酶量为0.1 U.mL-1,最适pH值为6.5,在最优条件下反应10h后,2,4-DCP最高降解率可达97%以上.2-CP最适降解温度为50℃,最适浓度为100 mg.L-1,最适酶量为0.1 U.mL-1,最适pH值为6,在最优条件下反应10 h后,2-CP最高降解率高达93%以上.蜜环菌漆酶粗酶液对2,4-DCP和2-CP的降解反应符合一级动力学特征.结果表明蜜环菌粗漆酶液能有效转化氯酚类化合物,说明该酶在酚类污染物治理和环境保护等方面有潜在应用价值.     

甲硫醇催化分解的典型活性中心研究进展

本文介绍了催化分解法去除含硫挥发性有机物甲硫醇的研究现状,分析了活性中心及反应/失活机理。基于XPS、H₂-TPR等系列表征技术手段,认为活性氧、氧化还原位点和酸碱位点为催化分解甲硫醇的主要活性中心。为解决催化剂中毒问题,建议将催化剂硫中毒转化为碳中毒问题,通过添加不同金属助剂和替换载体来调控活性中心。     

乳化植物油强化地下水中Cr(Ⅵ)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(Ⅵ)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系p H值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6m V.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(ⅡI)还原成Fe(Ⅱ)并耦合去除Cr(Ⅵ).当反应进行到14d时,Cr(Ⅵ)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(Ⅱ)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(Ⅱ)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(ⅡI)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

Au(Ⅲ)被沉积有机质还原为 Au(O)的动力学和机理

在20～200℃温度条件下对水溶液中金(Ⅲ)被含煤物质还原的机理和动力学进行了实验研究。Au(Ⅲ)的配合物具有的被成熟褐煤(H/C=0.856,O/C=0.212)强烈还原的能力,甚至在室温下也会使元素金发生快速沉淀。这个过程在40—100℃范围的高速率已得到了反应速率高[(10~(-5)S~(-1))]和活化能值低(12kcal·M~(-1))~(-1)的进一步证实。Au(Ⅲ)被褐煤还原的机理与水有关。该还原反应可导致水介质中的质子按理想配比(3∶1)释出,并使有机基质的脂族基(和其他基)氧化为羧基官能团。对高煤阶煤也取得了可对比的数据(H/C=0.444,O/C=0.017)。还原反应甚至在低温下及存在成熟有机质时也很容易发生,这说明还原反应对自然环境中和选矿过程中金的富集具有重要意义。     

裂褶菌漆酶的酶学性质及对造纸废水深度处理研究

为了确定裂褶菌漆酶深度处理造纸废水工艺,对酶最适反应温度、p H值、酶的热稳定性等酶学性质,以及深度处理造纸废水的主要影响因素:处理温度、p H、酶与介体HBT用量和处理时间进行了研究。结果表明:裂褶菌漆酶最适p H为4.5,在p H 3.5~5.5之间酶稳定性良好,最适反应温度为70℃,使用温度不要超过60℃,以40~50℃为最佳;裂褶菌漆酶能对造纸废水进行有效处理,当处理温度50℃,p H 5.5,酶用量40 U/m L,HBT用量6 mg/L,处理4 h后,废水中木素、色度与COD的降解率分别达到了77.5%、81.1%与61.1%。