[发明专利]一种铁基金属有机骨架材料固定过氧化物酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铁基金属有机骨架材料固定过氧化物酶及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)将氯化铁和对苯二甲酸溶解在DMF中，并进行加热反应；将反应后的溶液进行离心，得到滤渣，并用乙醇清洗，清洗后的固体进行真空干燥，得到MIL‑88B(Fe)；(2)将步骤(1)所得到的MIL‑88B(Fe)，与EDC、NHS和辣根过氧化物酶溶液搅拌反应，反应产物进行离心，并用去离子水清洗，再经真空干燥，得到固定化酶材料MIL‑88B(Fe)/HRP。本发明产品具有优秀的双酚A去除能力，在聚乙二醇(PEG)存在的情况下，固定化酶材料1h内对双酚A去除率可以达到99.2％。

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及固定化酶的制备方法与其在去除双酚A领域中的应用。

背景技术

双酚A(Bisphenol A,BPA)，作为一种典型的环境内分泌干扰物，在环境中特别是各类水体中被频繁检出。BPA不仅能干扰生物体的神经系统和内分泌系统，还具有疏水性、低挥发性和难降解性等特点。常见的双酚A处理方法有物理法、化学法以及生物法。物理法主要是吸附法和膜分离法，虽然方便但仅仅是物质的转移，没有从根本上去除污染物。化学法主要有光催化、电化学、Fenton法等，需要耗费较多能源，且生成的中间产物可能毒性更大，造成环境的二次污染。相比之下，生物酶法具有高化学选择性、区域选择性和立体选择性等优势，可以更高效绿色的降解双酚A。然而，酶在工业应用中常常受到操作稳定性低、回收困难等限制，因此需要固定化酶技术。酶固定化的载体，如多孔碳材料、溶胶-凝胶基质、水凝胶、聚合物微球、介孔磁性材料和介孔二氧化硅等，存在着孔径尺寸不可控、酶易变性及浸出等缺点。金属有机骨架材料(metal organic frameworks,MOFs)是一种由金属离子和有机配体通过络合作用自组装形成的晶态多孔材料，因其具有超高的比表面积、高的孔隙率以及孔隙、功能可调等优点，成为一种新兴的固定化酶材料。

MIL-88B(Fe)是一种性能优良的铁基MOF，相比于其他MOF材料，铁离子的存在可以促进辣根过氧化物酶的催化活性；而MIL-88B(Fe)相比于其他铁基MOF，又具有更优秀的水稳定性，可以更有效的去除水环境中的双酚A。本发明通过共价固定法将辣根过氧化物酶(HRP)固定在MIL-88B(Fe)上，以实现水环境中双酚A的高效绿色降解。

发明内容

本发明的目的是提供一种可重复使用的降解双酚A的环保功能材料。通过EDC/NHS体系将辣根过氧化物酶共价固定在MOF材料上，使酶具有更好的稳定性，并且可以实现多次利用，降低处理污水的成本。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种铁基金属有机骨架材料固定过氧化物酶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯化铁和对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，并进行加热反应；将反应后的溶液进行离心，得到滤渣，并用乙醇清洗，清洗后的固体进行真空干燥，得到MIL-88B(Fe)；

(2)将步骤(1)所得到的MIL-88B(Fe)，与EDC、NHS和辣根过氧化物酶溶液搅拌反应，反应产物进行离心，并用去离子水清洗，再经真空干燥，得到固定化酶材料MIL-88B(Fe)/HRP。

优选地，所述步骤(1)中氯化铁和对苯二甲酸的质量比为(0.5～0.9):(0.1～0.4)，对苯二甲酸与DMF的质量体积比为(0.1～0.4)：(30～80)g/ml。

优选地，步骤(1)中所述加热反应的温度为100～150℃，反应时间为1～24h。

优选地，步骤(1)中所述真空干燥的温度为25～100℃，真空干燥的时间为5～24h。

优选地，步骤(2)中所述MIL-88B(Fe)与EDC、NHS的质量比为(1～10)：(1～40)：(1～40)。