[发明专利]金属有机骨架材料/聚乙烯醇冻凝胶固定漆酶的制备方法

说明书

本发明属于环境保护领域，涉及一种金属有机骨架材料/聚乙烯醇冻凝胶固定漆酶的制备方法。本发明所述的制备方法包括如下步骤：(1)合成金属有机骨架材料MOF；(2)将定量的聚乙烯醇加入到纯水溶液中，加热搅拌使PVA完全溶解，得到PVA溶液；(3)将漆酶加入到水中，混匀后加入PVA溶液和金属有机骨架材料，将混合物涡旋混匀后，超声除去气泡；(4)取混合溶液滴在1×2cm玻片上，将溶液涂布在整个玻璃片上；(5)将滴完的玻璃片放入‑20℃冰箱中冷冻，取出复合材料重复冷冻‑解冻循环，最后得到MOFs/PVA冻凝胶固定化酶。以染料茜素绿为目标污染物，本发明制备的MOFs/PVA冻凝胶固定化漆酶对水中茜素绿的去除率明显提高。

技术领域：

本发明属于环境保护领域，涉及一种金属有机骨架材料/聚乙烯醇冻凝胶固定漆酶的制备方法。

背景技术：

漆酶(双氧氧化还原酶)属于蓝铜氧化酶家族，最早由十九世纪末日本学者Yoshida从漆树中发现并分离所得。漆酶在自然界中分布广泛，在原核生物、真菌、昆虫和高等植物中都有发现，但其结构、性质和含量却有较大区别。漆酶可催化降解多种底物，如某些芳香族化合物(如酚类、芳香胺类、硫酚等)、染料、农药、药物和个人护理产品(PPCPs)等。因此，漆酶是环保领域的研究热点之一。

漆酶具有很好的生物技术潜力，它能够氧化多种底物，因而适合用于染料脱色或降解废水中多种有机污染物。然而，受漆酶价格较高、游离酶环境稳定性差及回收困难等因素的影响，游离漆酶难以在废水处理中大规模应用。漆酶的固定化可以提高酶的热稳定性及其对极端pH条件和化学试剂的耐受性，并且固定化的漆酶可以通过简单的机械操作与反应产物分离，使漆酶可以循环使用，从而大幅降低应用成本。包埋法是指酶在多孔固体基质中的物理保留的方法，多孔基质有聚乙烯醇、壳聚糖、海藻酸钠和聚丙烯酰胺等。该法的优点是酶自身结构的改变小、固定化效率高和反应条件温和，酶不易失活，但其缺点在于传质阻碍较高。在包埋法中，常用的包埋剂主要是有机材料(包括生物聚合物和合成聚合物)。但是包埋法制备的固定化漆酶，其比表面积较小，传质能力受到一定限制，使其去除污染物过程耗时较长。因此，如何增大其比表面积，增强传质能力是提高固定化漆酶去除污染物能力的重要思路。

金属有机骨架材料(MOFs)是由金属离子和多官能团有机配体组装而成的晶体材料。MOFs兼具无机材料刚性和有机材料柔韧性的特征，具有高比表面积、高孔隙率、高吸附容量和良好的热稳定性等特点，这些特点有利于增强酶的负载能力，提高固定化酶的稳定性并降低传质阻力。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种金属有机骨架材料-MOF复合冻凝胶来固定漆酶的制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

(1)合成金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)。

(2)将定量的聚乙烯醇(PVA)加入到纯水溶液中，在90-95℃条件下加热搅拌使PVA完全溶解，得到最终浓度为120mg/mL的PVA溶液。

(3)将8mg漆酶(Lac)加入到2mL水中，混匀后加入2mL PVA溶液和240mg金属有机骨架材料。将混合物涡旋混匀后，超声10s除去气泡。

(4)用移液枪取200μL混合溶液滴在1×2cm玻片上，将溶液涂布在整个玻璃片上。

(5)将滴完的玻璃片放入-20℃冰箱中冷冻12h以上。取出复合材料解冻后继续冷冻1h，然后解冻再冷冻1h。总共重复冷冻-解冻循环，最后得到MOFs/PVA冻凝胶固定化酶。

所述的制备方法中，