一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO及其制备方法和应用，首先取磁性氧化石墨烯并依次加入磷酸缓冲溶液和CPO溶液混合均匀，得到反应液，其中磁性氧化石墨烯和CPO的质量摩尔比为0.98ug：(1.5～3.5)×10-4umol，将反应液振荡5～180min后进行分离，得到固体A，对固体A进行清洗得到磁性氧化石墨烯固定化的CPO。本发明专利技术制备方法中，利用磁性氧化石墨烯作为载体固定氯过氧化物酶，提高酶的生物相容性；提高酶分子的结构稳定性及操作稳定性；所得到的固定化氯过氧化物酶，易从反应环境中分离出来进行重复使用，重复使用率高，其在降解蒽醌类染料中的降解率高，利于工业使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机染料废水的处理
，具体涉及一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO及其制备方法和应用。
技术介绍
我国是一个染料工业和纺织印染业较为发达的国家，染料年产量达150000吨，位居世界前列。随着染料工业的发展和印染加工技术的进步，染料结构的稳定性大为提高，给脱色处理增加了难度，目前印染废水的脱色问题已成为国内外废水处理中急需解决的一大难题。常用的染料废水处理方法除了生化处理和吸附法，还包括物理化学或化学脱色如氧化还原法、离子交换法、膜法、混凝法等。高级氧化法脱色被认为是一种很有前途的方法，但其昂贵的价格成为制约其广泛应用的重要原因，一些传统的氧化方法如次氯酸钠、过氧化氢、臭氧和紫外氧化等证明对废水脱色效果不是很理想；活性炭吸附、膜分离的处理成本较高；混凝法会产生大量污泥，容易造成二次污染。蒽醌类染料是使用最普遍的一类染料，如奥酸性兰和茜素红，其排入自然界后难以自然分解，因此加速了环境的污染。奥酸性兰(AcidBlue45)常用于蛋白质类纺织的染色，纸、皮具、皂类和化妆品的着色。由于它的芳香结构很难破坏(结构如下)，在废水中脱色相对缓慢。奥酸性兰作为一种有机染料，其属于蒽醌染料，被认为是诱变剂或致癌物质之一，排放产生的危害较大，因而其脱色降解非常必要。奥酸性兰(AcidBlue45)结构式如下：茜素红(AlizarinRedS)，又名1,2-二羟基蒽醌-3-磺酸钠，是一种广泛应用于染r>料、酸碱指示剂中的典型的蒽醌类化合物。其结构如下式所示。粉末状的茜素红呈橙黄色或者棕黄色，易溶于水，微溶于无水乙醇，不溶于苯和氯仿。茜素红水溶液呈现的颜色随着溶液的pH值变化，变色范围为pH从3.7(黄色)～5.2(紫色)，故将其配制成为浓度0.05％～0.2％的水溶液可用作酸碱指示剂和络合滴定的指示剂。茜素红具有结构复杂、稳定性强、化学需氧量大、毒性较高等特点，排入水体会消耗水体溶解氧，造成水生生物的死亡，经过富集作用会危害人体健康。目前，奥酸性兰处理的方法有：一是生化法处理。臭氧作为杀菌剂的白腐真菌反应器系统持续脱色奥酸性兰，其连续脱色操作为25天，平均脱色率为84％，但是其连续脱色操作的时间较长，生化处理过程中有害分子降级速率低，设备投资大，运行费用高；二是吸附法。奥酸性兰吸附在介孔材料上，最大吸附量为166.1mg/g；表面修饰的产黄青霉菌丝体吸附阴离子染料奥酸性兰，最大吸附量为196mg/g；铬革屑(CS)吸附奥酸性兰，温度为323K时最大吸附量100mg/g，最大去除率为92.93％，吸附脱色具有只吸附染料，但不破坏其结构的特点，使用的吸附剂往往存在吸附量不够，或再生不容易的缺点。传统的固定化酶反应器多采用固定床，固定床反应器是将固定酶填充在反应器内以进行催化反应的装置，一般为柱状，是一种普通多用的反应器。底物溶液从反应器下部进入，以一定的流速穿过固定化酶，在出口收集产物。固定床反应器虽然具有成本低、操作简单、单位反应器体积容纳催化剂多等优点，但同时也存在以下缺点，一是传统的固定化酶反应器在机械搅拌或气升式反应器中，可部分增强传质，但颗粒的碰撞或摩擦又会造成固定化载体的损失。二是在酶的固定化过程中，较小的载体粒子在流化床中会引起大的压降，而且流速过快，固定化酶会冲出流化床。氯过氧化物酶(CPO)是从海洋真菌Caldariomycesfumago中分离出来的一种血红素过氧化物酶(42kDa)，因其独特的活性中心结构，具有多种催化活性，因而被认为是过氧化物酶家族中应用最广泛的酶。但游离状态下的氯过氧化物酶在极端条件下稳定性差，易失活，且不易从反应环境中分离出来进行重复使用，这些都制约了其大规模产业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO及其制备方法和应用，该方法能够将磁性氧化石墨烯作为载体，并对CPO进行固定，提高CPO的稳定性，所制得的磁性氧化石墨烯固定化的CPO易分离进行重复使用，并能够应用于蒽醌类染料的降解，降解率高。本专利技术制备方法的技术方案是：包括以下步骤：首先取磁性氧化石墨烯并依次加入磷酸缓冲溶液和CPO溶液混合均匀，得到反应液，其中磁性氧化石墨烯和CPO的质量摩尔比为0.98ug：(1.5～3.5)×10-4umol，将反应液振荡5～180min后进行分离，得到固体A，对固体A进行清洗得到磁性氧化石墨烯固定化的CPO。进一步地，磁性氧化石墨烯是通过以下步骤制备得到的：(a)取氧化石墨烯分散在超纯水中，得到氧化石墨烯悬浮液；(b)在氮气环境下，将NH4Fe(SO4)2·12H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和体积分数为25％的氨水，按照Fe3+：Fe2+：氨水＝(1.3～1.7)mol：1mol：675.7mL的比例溶于超纯水，得到磁性Fe3O4纳米粒子；(c)向步骤(b)的磁性Fe3O4纳米粒子中滴入步骤(a)中的氧化石墨烯悬浮液，其中氧化石墨烯和Fe2+的质量摩尔比为(40～60)g：1mol；在80～90℃搅拌30～50min后，分离得到磁性氧化石墨烯。进一步地，步骤(c)中磁性氧化石墨烯是用磁铁分离出来的，且磁性氧化石墨烯经过洗涤、干燥和研碎的后处理步骤。进一步地，磁性氧化石墨烯先分散在超纯水中，经过超声分散均匀得到浓度为1mg/mL的磁性氧化石墨烯悬浮液，然后经过离心分离得到固体B，再向固体B中加入磷酸缓冲溶液和CPO溶液。进一步地，反应液的pH值为2～6。进一步地，反应液是在4～40℃的冷冻水浴振荡器中反应的，振荡器的转速为350r/min。进一步地，固体A的清洗是用浓度为0.1mol·L-1，pH值为3的磷酸缓冲溶液洗两次。如上所述制备方法制备的磁性氧化石墨烯固定化的CPO。本专利技术磁性氧化石墨烯固定化的CPO在降解蒽醌类染料中的应用，其技术方案是：包括以下处理步骤：首先在蒽醌类染料中加入磷酸缓冲溶液，再加入磁性氧化石墨烯固定化的CPO和H2O2，得到降解反应体系，进行降解反应；其中，蒽醌类染料为奥酸性兰或茜素红；奥酸性兰、磁性氧化石墨烯固定化的CPO和H2O2之间的比例为(0.3～1)×10-4mmol：(1.5～3.5)×10-4umol：(0.0026～0.013)mmol；茜素红、磁性氧化石墨烯固定化的CPO和H2O2之间的比例为(0.1～1)×10-4mmol：(1.5～3.5)×10-4umol：(0.0065～0.0195)mmol。进一步地，降解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先取磁性氧化石墨烯并依次加入磷酸缓冲溶液和CPO溶液混合均匀，得到反应液，其中磁性氧化石墨烯和CPO的质量摩尔比为0.98ug：(1.5～3.5)×10‑4umol，将反应液振荡5～180min后进行分离，得到固体A，对固体A进行清洗得到磁性氧化石墨烯固定化的CPO。

【技术特征摘要】
1.一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先取磁性氧化石墨烯并依次加入磷酸缓冲溶液和CPO溶液混合均匀，得到反应液，其
中磁性氧化石墨烯和CPO的质量摩尔比为0.98ug：(1.5～3.5)×10-4umol，将反应液振荡5～
180min后进行分离，得到固体A，对固体A进行清洗得到磁性氧化石墨烯固定化的CPO。
2.根据权利要求1所述的一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO的制备方法，其特征在于，
磁性氧化石墨烯是通过以下步骤制备得到的：
(a)取氧化石墨烯分散在超纯水中，得到氧化石墨烯悬浮液；
(b)在氮气环境下，将NH4Fe(SO4)2·12H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O和体积分数为25％的
氨水，按照Fe3+：Fe2+：氨水＝(1.3～1.7)mol：1mol：675.7mL的比例溶于超纯水，得到磁性
Fe3O4纳米粒子；
(c)向步骤(b)的磁性Fe3O4纳米粒子中滴入步骤(a)中的氧化石墨烯悬浮液，其中氧化
石墨烯和Fe2+的质量摩尔比为(40～60)g：1mol；在80～90℃搅拌30～50min后，分离得到磁
性氧化石墨烯。
3.根据权利要求2所述的一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO的制备方法，其特征在于，
步骤(c)中磁性氧化石墨烯是用磁铁分离出来的，且磁性氧化石墨烯经过洗涤、干燥和研碎
的后处理步骤。
4.根据权利要求1所述的一种磁性氧化石墨烯固定化的CPO的制备方法，其特征在于，
磁性氧化石墨烯先分散在超纯水中，经过超声分散均匀得到浓度为1mg/mL的磁性氧化石墨
烯悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋育澄，王凤娇，胡满成，李淑妮，翟全国，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61