固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，常用的涂布復(fù)膜空氣凈化技術(shù)為光觸媒噴涂技術(shù)，但其凈化效果并不十分 理想，因?yàn)楣庥|媒的催化作用發(fā)揮得如何跟風(fēng)速有很大的關(guān)系。二氧化鈦涂層只能分解與 其表面接觸的有機(jī)物，若氣體流動過快，接觸時(shí)間過短，產(chǎn)生效果甚微；但若氣體流動過慢， 還不如利用經(jīng)常的通風(fēng)換氣改善室內(nèi)空氣質(zhì)量來得快。
[0003] 光觸媒噴涂都必須在紫外線的照射下才能夠達(dá)到凈化空氣的目的。只有室內(nèi)采光 時(shí)間長，而且光照強(qiáng)度相對較大的長期密閉房間才比較適合。采光方面不符合要求的就無 法采用光觸媒技術(shù)。此外，二氧化鈦可以噴涂在玻璃、陶瓷、石灰墻表面，但若噴涂在針織 品、家具、壁紙等物品上就比較容易造成材料損壞，因?yàn)槎趸伨哂袕?qiáng)氧化性。
[0004] 因此，具有生物分解性和安全性以及抗污染功能的除醛環(huán)保涂布復(fù)膜劑產(chǎn)品的研 發(fā)，成為國內(nèi)外的研宄熱點(diǎn)。目前，具有生物催化降解功能的固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑產(chǎn)品 以及應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域空氣凈化技術(shù)，未見相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑，將該環(huán)保復(fù)膜劑涂布于基 材表面，利用生物酶催化降解功能實(shí)現(xiàn)對目前一些污染治理技術(shù)所不能達(dá)到的空氣污染源 的處理。本發(fā)明的產(chǎn)品制備工藝簡便，材料易得，成本低，酶活穩(wěn)定，緩釋作用期長，使用方 便，無二次污染，無毒副作用。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑在環(huán)保領(lǐng)域環(huán)境空氣凈化 上的應(yīng)用。該環(huán)保復(fù)膜劑可以涂布于有機(jī)和無機(jī)的基材上，且對基材不產(chǎn)生損害，可以極大 祛除污染物，快速凈化被污染的空氣，使凈化后的空氣更加潔凈，不僅治理效果好而且大大 降低了空氣凈化的治理成本。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑的組分包括生物酶、甲殼素、固定化載體材料、激活劑、水基。 按容重比為：生物酶3-20%，甲殼素0. 01-0. 05%，固定化載體料0. 1-3%，水80-97%，激活劑 0.001-0. 026%。
[0008] 其中，所述生物酶為以下一種或多種組分：氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、 異構(gòu)酶或連接酶。
[0009] 其中，所述固定化載體材料為PAM、卡拉膠、海藻膠、結(jié)冷膠、水性復(fù)膜膠系列、有機(jī) 類親水性高分子聚合物材料中的一種或者一種以上載體材料。
[0010] 其中，所述激活劑為金屬離子鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵，或者中等大小有機(jī)分子谷胱甘 肽、乙二胺四乙酸中的一種或一種以上，濃度在0. 001%~0. 026%的范圍。
[0011] 固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑的制備方法按以下步驟進(jìn)行： (1)根據(jù)所需凈化物體的污染物成分不同，選用酶原料單酶活力在500U/g以上的一種 或若干種酶為酶種，將各生物酶組分按重量配比進(jìn)行稱重計(jì)量、酶種篩選、溶解沉淀、離心 過濾、混合攪拌、靜置硝化等工序，制得復(fù)合酶溶液備用。
[0012] a)稱量計(jì)重：將各單選酶按照所需要稱量。
[0013] b)酶種篩選：選取所需要的酶原料進(jìn)行酶活檢測保證質(zhì)量。
[0014] c)溶解沉淀：將選取的各固體酶分別在容器中進(jìn)行溶解去除渣質(zhì)。
[0015] d)離心過濾：將溶解后的各酶溶液采用普通離心機(jī)進(jìn)行過濾，進(jìn)一步去除雜質(zhì)，提 高酶液純度。
[0016] e)混合攪拌：將各單位酶液分別按順序混合，攪拌均勻。
[0017] f)靜置硝化：將各混合后的酶液置于5°C -15°C環(huán)境中備用。
[0018] (2)根據(jù)所需凈化物體的污染物成分不同，選用固體載體材料PAM、卡拉膠、海藻 膠、結(jié)冷膠、水性復(fù)膜膠、有機(jī)類親水性高分子聚合物中的一種或者一種以上，放置容器中， 加入溫度20°C _70°C的潔凈水進(jìn)行攪拌溶解，配制成溶度為1-5%的液體乳膠狀溶液，備用。
[0019] (3)根據(jù)上述物料組分的容重配比，選取金屬離子中鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵的一種或 者多種作為激活劑，或者選取中等大小有機(jī)分子谷胱甘肽、乙二胺四乙酸作激活劑，配制成 濃度為〇. 001%~〇. 026%的溶液，備用。
[0020] (4)將上述各組分的復(fù)合酶、甲殼素、載體配制液、激活劑、水分別置于容器中充 分?jǐn)嚢瑁瑪嚢杷俣葹槊糠昼?0-60轉(zhuǎn)，攪拌時(shí)間為15-60分鐘，使之混合均勻，室溫下靜置 2_6h，檢測酶活達(dá)到總活力單位2500U/ml以上的混合液，罐裝，即制得固定化酶除醛環(huán)保 復(fù)膜劑。
[0021] 固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑為液狀的水劑、水乳劑或微乳液。根據(jù)作用對象底物的 不同，在不影響成膜溶度的條件下，可進(jìn)行稀釋使用。
[0022] 固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑可除醛類難降解有機(jī)污染物，包括甲醛、苯、甲苯、二甲 苯、PM2. 5、氨及TV0C，達(dá)到凈化空氣的目的，可涂布基材包括木材、板材、皮革、塑料、玻璃、 墻材、無紡布、紙質(zhì)材料等。固定化酶除醛環(huán)保復(fù)膜劑適用于家庭、賓館、學(xué)校、醫(yī)院等公共 場所及個(gè)人居所、汽車、火車、飛機(jī)等交通工具、家用電器等的凈化治理。
[0023] 從原理上分析，本發(fā)明的固定化酶環(huán)保復(fù)膜劑的核心為生物酶制劑，其中含有多 種生物酶，主要為氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、連接酶中的一種或若干種。 生物酶是一種對環(huán)境友好的生物催化劑，其僅對特定的底物起作用，對基質(zhì)損傷小或者無 損傷。生物酶處理有機(jī)物的機(jī)理是先通過酶反應(yīng)形成游離基，然后游離基打開污染物質(zhì)中 更復(fù)雜的化學(xué)鏈，從而將有機(jī)污染物消解并去除。固定化酶環(huán)保復(fù)膜劑可噴涂于基材表面， 形成薄膜，其中的生物酶可將基材中的污染物如甲醛、苯、二甲苯等催化降解，由于基材中 的污染物為緩慢釋放，固定化酶環(huán)保復(fù)膜劑形成的薄膜一方面可阻隔污染物釋放，另一方 面可將其中的污染物催化降解。與其他處理方法相比，生物酶處理法具有催化效能高、反應(yīng) 條件溫和、對設(shè)備情況要求較低、反應(yīng)速度快，對溫度、濃度和有毒物質(zhì)適應(yīng)范圍廣，可以重 復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。生物酶催化技術(shù)采用不同于普通微生物菌的卓越的系列生物酶結(jié)合技術(shù)， 其中含有多種可以直接分解烴類污染物及其他污染物如PM2. 5、氨等的生物酶，在降解有機(jī) 廢氣中的有機(jī)物(如苯、萘等污染物質(zhì)）以及PM2. 5、氨等生物反應(yīng)過程中扮演著高效催化劑 的角色，也就是說它們將幫助一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程快速有效地發(fā)生，迅速將苯、萘等環(huán)狀有機(jī) 污染物裂解，將PM2. 5、氨等催化降解吸收，大大提高生物化學(xué)過程的反應(yīng)速度，而這些生物 化學(xué)過程之前是非常緩慢地發(fā)生或雖是同樣的條件卻根本就不發(fā)生，本發(fā)明的產(chǎn)品能通過 酶催化作用改變污染底物的分子結(jié)構(gòu)價(jià)態(tài)，消解去除污染物。
[0024] 綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： (1)成膜后防腐性能好，附著能力強(qiáng)，酶固定化效率高。
[0025] (2)工藝處理過程中無不良二次沉渣、氣體產(chǎn)生，清潔生產(chǎn)。
[0026] (3)使用方便，常溫使用，無需表調(diào)劑和促進(jìn)劑，可直接噴涂使用，與涂層附著力穩(wěn) 定，強(qiáng)度高。
[0027] (4)本發(fā)明