過氧化物酶在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

環(huán)境污染與防治網(wǎng)絡(luò)版第7期2008年7月PAGE5過氧化物酶在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用摘要介紹了過氧化物酶在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用，其中包括辣根過氧化物酶、木質(zhì)素過氧化物酶及從植物中提取的過氧化物酶在含酚廢水及含難降解的芳香族化合物廢水、造紙廢水處理中的研究和應(yīng)用。不僅可降低有毒有機(jī)污染物的含量，而且使用固定化酶技術(shù)，必然會降低處理廢水的成本，提高酶的使用效果。關(guān)鍵詞過氧化物酶廢水處理有機(jī)廢水ApplicationofperoxidaseinthewastewaterpollutioncontrolWeiChiquan（SchoolofLifeSciences，YunnanNormalUniversity，KunmingYunnan650092）Abstract：Theapplicationofperoxidaseinenvironmentalpollutioncontrol，includingtheapplicationofhorseradishperoxidase，HRP，ligninperoxidaseinthetreatmentofwastewaterofcontainingphenolandaromaticcompoundsexchangedfrompetrochemicalandpulpingindustry.Keywords：peroxidase；wastewatertreatment；summary隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境污染問題將是21世紀(jì)人們最關(guān)心的問題之一。目前我國有些地方嚴(yán)重的環(huán)境污染，已引起高度重視，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和治理力度已成為社會各界的共識。在各種污染物中，有機(jī)污染物已成為重點污染源之一。現(xiàn)常用物理和化學(xué)方法對污染物進(jìn)行處理,但這些方法設(shè)備投資很大，運(yùn)轉(zhuǎn)費用也昂貴，并且不能從根本上解決問題。過氧化物酶能夠催化過氧化氫或低分子量的有機(jī)過氧化物與有機(jī)化合物的氧化反應(yīng),生成相應(yīng)的產(chǎn)物。由于酶催化反應(yīng)的高效性和專一性，它比常規(guī)氧化反應(yīng)具有較高的選擇性，反應(yīng)條件也相對溫和。過氧化物已被廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、環(huán)境化學(xué)和臨床化學(xué)等領(lǐng)域，在生物傳感器、材料科學(xué)方面也有應(yīng)用。20世紀(jì)80年代初，KLIBANOV等首次將過氧化物酶于廢水中酚類和芳香胺類化合物的處理，其后用酶法處理工業(yè)廢水中酚類、胺類物質(zhì)的方法越來越受到人們的關(guān)注，筆者結(jié)合過氧化物酶的催化反應(yīng)機(jī)制，綜述了過氧化物酶在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。1過氧化物酶過氧化物酶是由微生物或植物所產(chǎn)生的一類氧化還原酶。它們能催化很多反應(yīng)，但都要求有過氧化物，如過氧化氫的存在來激活?，F(xiàn)在研究和應(yīng)用較多的過氧化酶有辣根過氧化物酶(HRP)、木質(zhì)素過氧化物酶(LiP)及其他酶類。1.1辣根過氧化物酶辣根過氧化物酶是酶處理廢水領(lǐng)域中應(yīng)用最多的一種酶。有過氧化氫存在時，它能催化氧化多種有毒的芳香族化合物，其中包括酚、苯胺、聯(lián)苯胺及其相關(guān)的異構(gòu)體，反應(yīng)產(chǎn)物是不溶于水的沉淀物。HRP特別適合于廢水處理還在于它能在一個較寬的pH和溫度范圍內(nèi)保持活性。HRP的很多應(yīng)用都集中在含酚污染物的處理方面，使用HRP處理的污染物包括苯胺、羥基喹啉、致癌芳香族化合物等。而且，HRP可以與一些難以去除的污染物一起沉淀，去除物形成多聚物而使難處理物質(zhì)的去除率大。這個現(xiàn)象在處理含多種污染物的廢水時有重要的實際應(yīng)用。例如，多氯聯(lián)苯可以與酚一起從溶液中沉淀下來。1.2木質(zhì)素過氧化物酶木質(zhì)素過氧化物酶，也叫木質(zhì)素酶，是Phanerochaetechrysosporium白腐真菌細(xì)胞酶系統(tǒng)的一部分。LiP可以處理很多難降解的芳香族化合物和氧化多種多環(huán)芳烴、酚類物質(zhì)。去除酚類的優(yōu)化條件：酶的濃度高，pH大于4.0，一定用量的過氧化氫。LiP固定在多孔陶瓷上并不影響它的活性，并表現(xiàn)出降解芳香族物質(zhì)的良好性能。1.3植物來源的酶從西紅柿中提取的過氧化物酶用來使酚類化合物聚合。一些植物的根也可用于污染物的去除。植物過氧化物酶在處理2，4-二氯酚質(zhì)量濃度高達(dá)850mg/L的廢水時，去除速率與純的HRP差不多。去除速率與反應(yīng)混合體系的pH、植物原料顆粒大小、原料用量、是否有過氧化氫參與有關(guān)。2過氧化物酶的理化性質(zhì)木質(zhì)素過氧化物酶是一系列含有一個Fe(s)-卟啉環(huán)(ⅠⅩ)血紅素輔基的同功酶，在溫度大于35℃時開始失活，最佳穩(wěn)定pH是4.5，在pH3.0以下極不穩(wěn)定,加入藜蘆醇能極大地增加酶的穩(wěn)定性。MUTSUMI等用不含Mn2+的培養(yǎng)基培養(yǎng)PhanerochaetesoriadaYK2624后，發(fā)酵液中提取了一種新的Lip，該酶對多聚木質(zhì)素的吸附力比黃孢原毛平革菌的Lip高，其氧化藜蘆醇的最適pH為3.0，隨著pH的升高，氧化速率減慢。EDTA、疊氮化物、氰化物都能抑制它的活性。TIEN等將限氮培養(yǎng)黃孢原毛平革菌所得的胞外酶液進(jìn)行提純分離，選擇含量最大的木素過氧化物酶同工酶H8進(jìn)行動力學(xué)研究，底物是藜3POD在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用由于POD能催化H2O2氧化酚類，芳香胺類物質(zhì)的聚合反應(yīng)，具有反應(yīng)條件溫和、選的新方法，降解的結(jié)果有效的降低了有毒有機(jī)污染物的含量，同時也降低了毒性，是一種很有潛力的廢水處理方法；使用固定化酶技術(shù)，必然會降低處理廢水的成本，提高酶的使用效果，也必然會受到越來越多人的關(guān)注，在工業(yè)生產(chǎn)的各個方面有推廣價值。參考文獻(xiàn)[1]KLIBANOVAM，ALBERTIBN，MORRISED，etal.Enzymaticremovaloftoxicphenolsandanilinesfromwastewater[J].J.Appl.Biochem.，1980（2）：414-421.[2]MUTSUMIS.PurificationandcharacterizationofanovelligninperoxidasefromwhiterotfungusPhanerochaetesordidaYK2624[J].FemsMicrobiologyLetters，2003，224：285-290.[3]馬秀玲，陳盛，黃麗梅，等.磁性固定化酶處理含廢水的研究[J].廣州化學(xué)，2003，28(1)：17-22.[4]張國平，NICELLJA，鄒永廖.用辣根過氧化物酶處理廢水中的五氯酚[J].環(huán)境科學(xué)研究，2000，13(2)：12-14.[5]胡龍興，張仲燕.酶催化氧化處理廢水的研究[J].環(huán)境科學(xué)，1992，13(4)：40-44.[6]張彤，趙慶祥，黃慧，等.辣根過氧化物酶處理酚和氯酚的催化特性研究[J].環(huán)境科學(xué)，1998，19(1)：25-29.[7]DECJ，BOLLAGJM.Useofplantmaterialforthedecontaminationofwaterpollutedwithphenols[J].Biotechnol.Bioeng.，1994，44：1132-1139.[8]KLIBANOVAM，ALBERTIBN，MORRISED，etal.Enzymaticremovaloftoxicphenolsandanilinesfromwastewater[J].J.Appl.Biochem.，1980（2）：414-421.[9]ZHUM，HUANGX，LIUL，etal.SpectrophotometricdeterminationofhydrogenperoxidebyusingthecleavageoferiochromeblackTinthepresenceofperoxidase[J].Talanta，1997，44：1407-1412.[10]孫偉，焦奎，閆冬.酸性鉻藍(lán)K-H2O2-HRP伏安酶聯(lián)免疫分析法測定HRP及其標(biāo)記物[J].分析科學(xué)學(xué)報，2002，18(15)：353[11]劉均洪，葉林，邱龍輝，等.酶促木素與酚共聚反應(yīng)速率的研究[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2000，18(5)：257-259.[12]劉均洪，楊豐科，邱龍輝，等.過氧化物酶催化聚合木素-酚樹脂研究[J].高分子材料科學(xué)與工程，2001，17(2)：173-175.[13]邱龍輝，黃開勛，李良智，等.微乳液中酶催化木素2酚共聚物的性能研究[J].青島化工學(xué)院學(xué)報，2001，22(2)：101-103.[14]汪學(xué)軍，王廣建.木質(zhì)素-對甲酚共聚物