[发明专利]用于消毒副产物检测的电纺丝固定化仿酶电极的制备方法

说明书

本发明涉及水污染检测技术领域，特别涉及一种用于消毒副产物检测的电纺丝固定化仿酶电极的制备方法，该方法包括如下步骤：将N，N'‑二环己基碳二亚胺与二甲基二硫代氨基甲酸铜在二甲基甲酰胺中混合制备Cu仿酶，将仿酶加入到甲基丙烯酸甲酯‑丙烯腈共聚物的极性非质子有机溶剂制备纺丝液，对纺丝液进行纺丝获得覆盖有电纺纤维膜的玻碳电极，活化后即得静电纺丝固定化仿酶电极。该仿酶电极具有制备性能稳定，制备简单，有效表面积大，抗干扰能力强等优点，可用于检测饮用水中微量酚类消毒副产物。

技术领域

本发明涉及水污染检测技术领域，特别涉及一种用于消毒副产物检测的电纺丝固定化仿酶电极的制备方法。

背景技术

为了预防各种水传播疾病的发生，通常采用氯化法对天然水进行净化消毒，极大地改善了人类的饮用水健康水平。然而，上世纪70年代发现了氯化消毒副产物的存在，使人们认识到氯化消毒的负面效应。氯化消毒副产物是含氯消毒剂与水中天然存在的有机物、污染物反应而生成的一类有害物质。近年来，相关研究证实消毒副产物对人类健康具有潜在威胁，特别是存在致突变性、致畸性、致癌性，导致人们开始对水中氯化消毒副产物进行重新审视和评价。

在多种氯化消毒副产物中，氯酚是水中嗅度和遗传毒性的主要来源。氯酚是氯与酚类化合物反应的产物，也是某些农药的降解产物。当氯与酚的浓度比在1～4范围内，在氯化消毒后水中可主要检测出2-氯酚、3-氯酚、2,4-二氯酚、2,6-二氯酚、2,3,4-三氯酚、2,4,5-三氯酚和2,4,6-三氯酚。其中，2-氯酚、3-氯酚、2,4-二氯酚和2,6-二氯酚是具有强烈刺激性气味的化合物，对水的感官性能影响较大。而某些氯酚如2,3,4-三氯酚和2,4,6-三氯酚的Ames致突变活性较高。由于在氯化消毒过程中此类物质的生成量较高，其对饮用水水质的影响不容忽视。毋庸置疑，为维护用水安全，需要对饮用水和再生水中氯酚类污染物的浓度进行严格地检测。

目前测定酚类物质的国标方法为4-氨基安替比林比色法，该方法较繁杂，需对样品进行预蒸馏，且分析速度慢，整个过程耗时约两个小时，不能实现在线监控。因此，亟待开发新的水中氯酚检测技术以实现快速、便捷、高效、准确的检测。与传统分析方法相比，酶传感器具有分析速度快、反应灵敏、特异性强、操作便捷、易于微型化和电子化等特点，近年来受到环境监测领域相关研究的广泛关注。然而，目前关于利用酚酶传感器检测实际水体中氯酚类污染物的研究还少有报道。这主要是由于：

1)现有的酚酶传感器检测技术受到电流响应和电极条件的限制，无法满足水中低浓度氯酚的检测要求；

2)实际水体条件复杂，存在多种生物利用率低、毒性高、不易氧化还原的环境污染物，容易导致酶电极钝化和活性丧失；

3)酚酶电极稳定性不佳，重复使用数次或保存一定时间后，其电流响应显著衰减。

因此，如将酶传感器用于检测实际水体中氯酚类污染物，还需进一步提高其性能和稳定性。仿酶是基于仿生学的概念提出的一种功能类似生物酶的人工制剂，理想的仿酶是一类既能表现酶的优异性，又比酶结构简单、稳定性高的非蛋白质分子结合体，具有对底物的识别、结合及催化等性能。静电纺丝法是一种高效便捷地获得超细纤维膜的技术，可以获得纳米到微米级的类似无纺布的纤维膜。电纺纤维膜孔隙率高，均一性好，比表面积大，特别是生物相容性优于金属或金属氧化物纳米材料，因此，电纺纳米纤维膜被认为是优良的酶固定化载体。因此，充分利用静电纺丝技术的高度可调控性，通过优化纺丝条件和纺丝液配方，可以实现电纺纤维原位包埋固定化仿酶。制备得到的固定化仿酶具有载酶量高、酶活损失小、稳定性强等优点。若借助静电纺丝技术制备仿酶膜电极，有利于保持高效仿酶活性，又能最大限度地暴露仿酶的活性表面，提高污染物在电极上的吸附浓度和仿酶催化反应过程中的电子传递速率，可望改善酚酶电极活性并提高其检测灵敏度和稳定性。

发明内容

本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种用于消毒副产物检测的电纺丝固定化仿酶电极的制备方法。