固载血红蛋白联合电化学技术催化降解双酚A及毒死蜱的分析-环境科学专业论文.docxVIP

山东农业大学硕士学位论文 山东农业大学硕士学位论文 固载血红蛋白联合电化学技术催化降解双酚 固载血红蛋白联合电化学技术催化降解双酚 A 及毒死蜱的研究 PAGE PAGE 1 PAGE PAGE 2 中文摘要 环境激素又称为内分泌干扰物，系指存在于环境中，通过摄入、积累等各种途径 对生物和人类的内分泌系统，特别是生殖系统造成严重影响的一系列物质，大多是由 于人类的生产活动而释放到环境中的一些化学物质。双酚 A（Bisphenol A, BPA）和毒 死蜱（Chlopyrifos）是其中比较典型的种类。随着塑料制品和农药的大量使用，双酚 A 和毒死蜱带来的危害越来越显著，对其产生的污染进行治理势在必行。血红蛋白 （Hemoglobin，Hb）活性中心结构与辣根过氧化物酶相似，且价格低廉，因此可以作 为辣根过氧化物酶的模拟酶用于酶催化氧化反应。本论文研究内容主要分为以下三部 分： （1）利用壳聚糖将血红蛋白固定在碳纤维上形成酶膜，以此为电极，在无膜电化 学反应器中催化去除双酚 A。实验结果表明原位电生过氧化氢的最佳条件为：电压 2.4 V，电解质为 100 mM 磷酸盐缓冲液，pH 为 5.0，氧气流量为 25 mL·min?1。在最优化 条件下，经过 25 °C 下反应 2 h，电化学-酶法可去除 50.7 %的双酚 A，相对高于生物化 学法和电化学法。 （2）用共沉淀法合成四氧化三铁磁流体，后与 3-氨丙基-三乙氧基硅烷（3- aminopropyltriethoxysilane，APTS）发生硅烷化反应合成磁性纳米颗粒。用透射电镜、 红外光谱分析、X 射线衍射等方法对磁流体和磁性纳米颗粒进行表征，结果表明合成 的磁性纳米颗粒粒径均一，且分散性较好。用磁性纳米颗粒固载血红蛋白，探讨了不 同固定条件对血红蛋白的固定量及其催化活性的影响。对比游离态和固定态的耐热 性、耐酸碱性和耐储存性发现，固定作用使血红蛋白对温度、酸碱度和储存时间的耐 受性提高。固定血红蛋白对双酚 A 的降解性能，对降解时间、温度、pH 值、血红蛋白 浓度等因素进行了分析。结果表明，在固定血红蛋白的添加剂量为 3 U·mL?1，pH 为 7.0，在 35 °C 下反应 3 h 时，双酚 A 的去除率最高（约 80.3 %）；重复使用 5 次，仍 能催化去除 40 %的双酚 A，保持 50 %的相对活性。采用液质联用测定了双酚 A 的催 化产物，并对其可能的催化机理进行了分析。 （3）在无隔膜电化学体系中，利用化学固定法将血红蛋白固定在石墨毡上，用作 电极，催化氧化毒死蜱。考察了能量密度、电生时间和磷酸盐缓冲液浓度等因素对电 化学-酶系统电生过氧化氢的能力和能量消耗状况。结果表明，在磷酸盐缓冲液电解质 浓度 100 mM、氧气流速 25 mL·min?1、电流密度 25 A·m?2 时的最优条件下，进行反应 90 min 时，电生过氧化氢的量最大，且能量消耗相对较低。比较了不同处理技术对毒 死蜱的降解效果，结果表明，电化学与酶结合的系统对毒死蜱的降解率最高（约 98.7 %），且能量消耗最低。采用液质联用测定了毒死蜱的催化产物，并对其可能的催化 机理进行了分析。 关键词：双酚 A；毒死蜱；血红蛋白；磁性纳米颗粒；电酶催化氧化 The Catalytic Removal of Bisphenol A and Chlorpyrifos Based on the Immobilized Hemoglobin Combined with Electrochemical Technology TANG tiantian Directed by associate professor AI shiyun ABSTRACT Environmental hormones, called environmental endocrine disruption chemicals (EDCs), are comprised of an extensive and expanding spectrum of compounds which can go into food chain through the surrounding, and are accumulated in the animals and human bodies. They also can interfere with animals and human endocrine systems and damage the reproductive system of animals and human seriously. Most of them were discharged into the e