本文關(guān)鍵詞：用于生化防護(hù)的雙功能納米纖維酶膜

  更多相關(guān)文章： 納米纖維膜 固定化酶 有機(jī)磷降解酶 過濾 降解 生化防護(hù)

【摘要】：目前,由于有機(jī)磷化合物(organophosphates,OPs)越來越多的被使用,在民用和軍事領(lǐng)域中迫切地需要研究一種有效防護(hù)人體有機(jī)磷化合物中毒的方法。有機(jī)磷降解酶(organophosphorus hydrolase,OPH)已被廣泛用于進(jìn)行有機(jī)磷化合物的降解。但有機(jī)磷化合物通常漂浮在空氣中與水蒸氣和塵埃等結(jié)合為有機(jī)磷氣溶膠顆粒。靜電紡絲納米纖維由于其高比表面積和孔隙率,可用于含有機(jī)磷農(nóng)藥的溶膠顆粒的過濾。但單獨(dú)使用有機(jī)磷降解酶或納米纖維很難達(dá)到有效防護(hù)人體有機(jī)磷中毒的目的。本論文用Nanospider靜電紡絲制備聚酰胺-66(尼龍-66,PA-66)納米纖維膜載體,并將有機(jī)磷降解酶固定在納米纖維膜上制備雙功能酶膜,搭建實(shí)際應(yīng)用模型體系,實(shí)現(xiàn)酶膜對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的過濾-降解雙功能。具體研究內(nèi)容包括如下三部分:(1)Nanospider靜電紡絲法制備PA-66納米纖維膜,經(jīng)過優(yōu)化確定如下的制備條件:質(zhì)量比為1:2的甲酸與乙酸為溶劑,PA-66的濃度為14%(w/w);電紡裝置電極間電壓80 k V,電極間距為170 cm,電極轉(zhuǎn)速8 r/min。在該條件下,可以制備出直徑在250-300 nm、形貌均一的PA-66納米纖維膜。靜電紡絲時(shí)間2-8 min纖維膜厚為15-70?m,纖維膜孔徑比較均一,孔徑大小95 nm,經(jīng)TSI-8130檢測對(duì)0.3?m Na Cl氣溶膠的過濾效率均高于99%,具有良好的過濾效率。(2)以制備的PA-66納米纖維膜為載體固定化OPH,制備雙功能PA-66納米纖維酶膜。OPH的蛋白含量309.7?g/m L,分子量45k D,游離酶的酶活力為0.24 U/mg。將PA-66納米纖維膜放在3 mol/L的HCl溶液中進(jìn)行活化處理2 h,PA-66膜清洗晾干加入0.5%(v/v)的戊二醛和25%(v/v)的酶溶液進(jìn)行交聯(lián)固定化3 h,得到固定化納米纖維酶膜。20?m厚的固定化酶膜OPH負(fù)載量16.5?g/mg,比酶活力41 U/g,酶活力回收率53.25%,底物降解效率40%,酶膜過濾效率高于99%。雙功能酶膜在固定化前后接觸角由92.59o下降到69.82o,機(jī)械拉斷力由3 MPa增大到3.5 MPa。60o C水浴中儲(chǔ)存24 h,固定化OPH剩余相對(duì)酶活35%;固定化OPH在25o C儲(chǔ)藏30d剩余相對(duì)酶活力40%;雙功能酶膜在重復(fù)使用10次時(shí)剩余相對(duì)酶活力37%;在二甲苯/乙醇溶劑中孵化24 h時(shí)剩余相對(duì)酶活70%,表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、重復(fù)使用性及耐溶劑穩(wěn)定性。(3)將改性PA-66納米纖維膜與PA-66納米纖維膜固定化方法及效果進(jìn)行比較,改性PA-66納米纖維膜具有更好的OPH固定化效果且固定化方法簡單,并且與pp無紡布復(fù)合后的雙層膜進(jìn)行干法固定化OPH,帶pp無紡布的改性雙功能酶膜具有較好的機(jī)械性能強(qiáng)度、親疏水性、透氣性和呼吸阻力;通過TSI-8130過濾性能檢測,其過濾效率高達(dá)99.9%。構(gòu)建實(shí)際應(yīng)用體系模型,實(shí)際研究體系壓降-20 KPa,濃縮酶濃度1100?g/m L,底物甲基對(duì)硫磷(MP)濃度0.1 mg/m L,反應(yīng)體系滲透時(shí)間為14 min,降解效率達(dá)到29%,實(shí)現(xiàn)了酶膜過濾-降解雙功能特性。雙功能酶膜在4o C下儲(chǔ)存45d時(shí)剩余的相對(duì)酶活力為45%;雙功能酶膜重復(fù)使用5次時(shí)其剩余相對(duì)酶活力為30%,表現(xiàn)了良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。因此,雙功能酶膜作為防護(hù)材料在民用和軍用生化防護(hù)領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用潛力。
【關(guān)鍵詞】：納米纖維膜 固定化酶 有機(jī)磷降解酶 過濾 降解 生化防護(hù)
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ340.64;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 生化防護(hù)11-14
• 1.1.1 新型生化防護(hù)材料的功能12
• 1.1.2 生化防護(hù)服材料12-13
• 1.1.3 防毒面具13-14
• 1.2 靜電紡絲在防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用14
• 1.2.1 靜電紡絲技術(shù)14
• 1.2.2 靜電紡絲在生化防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景14
• 1.3 有機(jī)磷類化合物14-16
• 1.3.1 有機(jī)磷神經(jīng)毒劑14-15
• 1.3.2 有機(jī)磷農(nóng)藥15-16
• 1.4 有機(jī)磷化合物的降解16-19
• 1.4.1 降解方法17-18
• 1.4.2 有機(jī)磷降解酶18
• 1.4.3 有機(jī)磷農(nóng)藥的降解18-19
• 1.5 有機(jī)磷降解酶的固定化19
• 1.6 有機(jī)磷化合物的防護(hù)19-21
• 1.6.1 防護(hù)服和口罩的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)19-20
• 1.6.2 納米纖維用于有機(jī)磷防護(hù)的應(yīng)用20
• 1.6.3 有機(jī)磷降解酶對(duì)有機(jī)磷防護(hù)的應(yīng)用20-21
• 1.7 本論文的選題思路及主要工作21-23
• 1.7.1 立題背景21-22
• 1.7.2 主要工作22-23
• 第二章 靜電紡絲制備PA-66納米纖維膜及膜過濾功能研究23-31
• 2.1 引言23-24
• 2.2 材料與方法24-25
• 2.2.1 試劑24
• 2.2.2 儀器24
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法24-25
• 2.3 結(jié)果與討論25-30
• 2.3.1 靜電紡絲制備PA-66納米纖維膜25-27
• 2.3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)化條件分析27
• 2.3.3 PA-66納米纖維膜厚及孔徑分析27-28
• 2.3.4 PA-66納米纖維膜TSI-8130過濾性能分析28-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第三章 具有過濾—降解雙功能的納米纖維酶膜31-61
• 3.1 引言31
• 3.2 材料與方法31-39
• 3.2.1 試劑31-32
• 3.2.2 儀器32-33
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法33-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-59
• 3.3.1 比亞酶的蛋白含量39-40
• 3.3.2 電泳結(jié)果及分析40
• 3.3.3 比亞OPH活性研究40-42
• 3.3.4 PA-66納米纖維膜固定化比亞OPH方法篩選42-44
• 3.3.5 比亞OPH固定化方法優(yōu)化44-49
• 3.3.6 酶膜過濾-降解雙功能實(shí)現(xiàn)49-51
• 3.3.7 膜的表征分析51-53
• 3.3.8 動(dòng)力學(xué)研究53-55
• 3.3.9 雙功能酶膜穩(wěn)定性研究55-59
• 3.4 小結(jié)59-61
• 第四章 雙功能酶膜用于生化防護(hù)的性能評(píng)價(jià)61-83
• 4.1 引言61
• 4.2 材料與方法61-70
• 4.2.1 試劑61-62
• 4.2.2 儀器62-63
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法63-70
• 4.3 結(jié)果與討論70-82
• 4.3.1 改性PA-66納米纖維膜研究70-75
• 4.3.2 改性PA-66和PA-66納米纖維膜催化性能比較分析75-76
• 4.3.3 改性PA-66納米纖維膜滴酶固定化催化性能分析76
• 4.3.4 吸附解吸動(dòng)力學(xué)研究分析76-78
• 4.3.5 實(shí)際應(yīng)用模型體系研究78-81
• 4.3.6 酶膜穩(wěn)定性研究81-82
• 4.4 小結(jié)82-83
• 第五章 結(jié)論與展望83-85
• 5.1 結(jié)論83-84
• 5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)84
• 5.3 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-91
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果91

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本文編號(hào)：870589