【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固定化漆酶及其制备方法和应用，具体涉及一种磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶及其制备方法和应用，属于复合材料制备和污水处理。
技术介绍
1、蒽醌类染料在印染行业染料使用量中排第二位，当其进入不同受纳水体后对水环境产生严重危害。一些降解产生的蒽醌类染料中间体表现出各种毒性（例如致突变性和致癌性）或被认为是干扰内分泌的化学物质（edcs）。这类染料含有蒽醌发色团，与偶氮染料相比更复杂和更稳定，因此在对其进行脱色降解时更具挑战性。
2、漆酶（laccase）是一种多铜氧化酶，具有相对较高的氧化还原电位，可以通过使用分子氧作为氧化剂，将多种酚类降解为相对活性的醌类或形成不溶性聚合物。由漆酶介导的酶促反应在蒽醌类染料降解应用中受到了广泛关注，但由于游离漆酶不可重复使用和热、ph稳定性差等问题使其催化反应受到了限制。一步溶剂热法合成的fe3o4纳米颗粒具有超顺磁性、高生物相容性、高比表面积和低毒性，因此将漆酶固定在fe3o4纳米颗粒上可以更好地提高漆酶活性和稳定性。近些年来，fe3o4由于ph适用范围广和不额外产生铁泥等优点也常用于活化过氧单硫酸盐降解印染废水，相比于过渡金属离子表现出较高的催化活性。但裸露的fe3o4纳米颗粒表面本身是惰性的，而且由于其固有的大表面能和磁学性能，它们在液体环境中容易团聚。
3、污泥衍生生物炭由于具有环境友好性、成本效益、可获得性、出色的催化性能和稳定性等优点，被认为是一种很有前途的无金属催化剂。生物炭表面的含氧官能团（如羟基（-oh）、羧基（-cooh）、酮基（c=o）等
4、本专利技术将污泥热解碳化后用于制备催化剂，实现了废物的资源化利用。将漆酶和fe3o4同时负载到生物相容性好、比表面积大和催化性能高的载体上，不仅可以解决游离漆酶溶解性问题、提高催化反应活性，还可以防止fe3o4纳米颗粒团聚，增强催化剂的pms活化性能。因此，本专利技术首次通过构建固定化漆酶-pms活化协同催化体系，弥补了单一酶催化和pms活化催化的劣势，采用污泥衍生生物炭作为载体基质，既为fe3o4纳米颗粒和漆酶的负载提供了较大的比表面积和更多的孔结构，也能提供更多活化pms的活性含氧官能团。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种成本低廉、制备方法简便、环境友好、可磁性回收的固定化漆酶及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一、磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶的制备
4、本专利技术磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶的制备方法，包括以下步骤：
5、（1）污泥的热解炭化：将干燥的污泥粉末在n2氛围下进行热解碳化后得到污泥衍生生物炭sbc；污泥衍生生物炭是在管式炉中于600~ 800 ℃下热解碳化3~5小时后得到的。
6、（2）磁性污泥衍生生物炭的制备：将sbc加入乙二醇中并超声分散，再加入含铁的前驱物和碱源，于140~200 ℃下进行溶剂热反应8~24 h，冷却至室温，所得黑色沉淀洗涤后，真空干燥，得到磁性污泥衍生生物炭m-sbc；
7、其中，含铁的前驱物选自三氯化铁、氯化亚铁或硝酸铁；碱源选自乙酸钠或氢氧化钠。sbc与含铁的前驱物的质量比为1:3~1:5；sbc与碱源的质量比为1:8~1:12。
8、（3）壳聚糖改性m-sbc：将壳聚糖溶于醋酸溶液中得到壳聚糖溶液；将m-sbc加入超纯水中超声分散，得到m-sbc悬浊液；将壳聚糖溶液加入到m-sbc悬浊液中，室温下搅拌12~24 h，用磁铁分离黑色颗粒并用超纯水多次洗涤，真空干燥，得到m-sbc-cts复合材料。其中，醋酸溶液的浓度为2~4%；壳聚糖与m-sbc的质量比1:1~1:2。
9、（4）磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶的制备：将m-sbc-cts与漆酶溶液混合，室温下震荡1~7 h对漆酶进行固定化，用磁铁分离并用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液洗涤去除未负载上的游离漆酶，得到磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶m-sbc-cts-lac。
10、其中，漆酶溶液的ph 为3~8；漆酶溶液的浓度为0.2~1.4 mg/ml。漆酶与m-sbc-cts的质量比为1:1~1:15。
11、m-sbc-cts-lac的合成示意图如图1所示。
12、二、磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶的表征
13、各实施例制备得到的sbc、fe3o4和m-sbc-cts-lac的结构基本一致，下面以实施例1制备得到的sbc、fe3o4和m-sbc-cts-lac（固定化时间4h）为例进行说明。
14、1、微观形貌的表征
15、通过sem对复合材料sbc、fe3o4和m-sbc-cts-lac的形貌特征和元素分布进行了分析。从图2（a）可以观察到，脱水污泥经热解碳化得到污泥衍生生物炭后呈不规则的片状或块状，表面粗糙，产生了大量的空隙。图2（b）为一步溶剂热法制备的fe3o4纳米球，纳米球的粒径约为200 nm且互相团聚。如图2（c，d）所示，采用污泥衍生生物炭作为fe3o4纳米球和漆酶的载体后，纳米球均匀分散在污泥衍生生物炭上，同时可以看到漆酶成功负载到污泥衍生生物炭上，其粒径约2-10 nm。通过sem的eds测试分析了m-sbc-cts-lac的元素分布及含量占比，从图2（e）可以看出，m-sbc-cts-lac中含有c、o、fe和n四种元素，这说明m-sbc-cts-lac已成功制备且表面富含含氧官能团，这为活化pms提供了丰富的活性位点。
16、2、xrd分析
17、图3为sbc、m-sbc、m-sbc-cts、m-sbc-cts-lac的xrd谱图，sbc、m-sbc、m-sbc-cts这三条谱线在26.50°处强烈的特征峰对应石墨的（002）晶面，说明这三种复合材料均含有石墨结构的生物炭。值得注意的是，sbc在20.85°、26.64°、36.54°、50.14°、59.96°和68.14°的特征峰归因于sio2的（100）、（101）、（110）、（112）、（211）和（203）晶面（jcpds no.46-1045），说明脱水污泥在被热解碳化形成生物炭后仍然存在小砂砾。在m-sbc和m-sbc-cts的xrd衍射图谱中，位于30.18°，35.49°，43.17°，57.05°和62.61°的衍射峰分别对应于面心立方结构的尖晶石fe3o4的（220），（311），（400），（511）和（440）晶面（jcpds no. 19-0629），说明采用一步溶剂热法成功合成了包含sbc和fe3o4的复合材料。对于m-sbc-cts-lac，尖晶石fe3o4的特征衍射峰与标准xrd卡数据一一对应，但对应于（002）晶面的特征峰已消失，原因为壳聚糖的表面改性以及漆酶在载体表面物理吸附，使得无法检测到石墨（002）晶面的特征峰。基于以上分析结果，成功制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，污泥衍生生物炭是在管式炉中于600~ 800 ℃下热解碳化3~5小时后得到的。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，含铁的前驱物选自三氯化铁、氯化亚铁或硝酸铁；碱源选自乙酸钠或氢氧化钠。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，SBC与含铁的前驱物的质量比为1:3~1:5；SBC与碱源的质量比为1:8~1:12。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，醋酸溶液的浓度为2~4%；壳聚糖与M-SBC的质量比1:1~1:2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（4）中，漆酶溶液的pH 为3~8；漆酶溶液的浓度为0.2~1.4 mg/mL。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（4）中，漆酶与M-SBC-CTS的质量比为1:1~1:15。
8.权利要求1所述方法制备
9.权利要求1所述方法制备的磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶与过氧单硫酸盐构成协同催化体系在降解染料废水中污染物的应用，其特征在于：染料废水中污染物为活性蓝19或伊文思蓝。
...【技术特征摘要】
1.一种磁性污泥衍生生物炭固定化漆酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，污泥衍生生物炭是在管式炉中于600~ 800 ℃下热解碳化3~5小时后得到的。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，含铁的前驱物选自三氯化铁、氯化亚铁或硝酸铁；碱源选自乙酸钠或氢氧化钠。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，sbc与含铁的前驱物的质量比为1:3~1:5；sbc与碱源的质量比为1:8~1:12。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，醋酸溶液的浓度为2~4%；壳聚糖...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫勇，幸华秀，杨巧燕，权锐，景凌云，朱浩，冷有锋，宁建勇，
申请(专利权)人：资阳环境科技职业学院，
类型：发明
国别省市：
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