摘要
酚及芳香胺类物质是世界公认的环境内分泌干扰素、致癌物，环境废水中存在的酚类物质会影响生物体及其后代正常的生殖和发育，对人体造成危害。漆酶是一种中心含铜的金属蛋白酶，能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌和聚合物，进而去除酚类物质。然而，天然漆酶在高温强碱高盐等条件易失活，在工厂刚排放的高温废水中的除酚应用受到限制。为了解决这个问题，本论文拟利用具有漆酶活性的纳米酶，实现高温强碱高盐的条件下废水中酚类及胺类污染物的高效去除。纳米酶是具有酶活性的纳米材料。相对于天然漆酶，纳米酶具有更优异的化学和环境稳定性，可以在更宽pH和温度范围内使用。因此，基于漆酶活性的纳米酶的除酚技术有望在环境废水中使用。本文首先制备具有漆酶活性的纳米酶，并将其应用于不同温度、pH及NaCl浓度条件的含酚含胺废水处理，这为工厂刚排放的具有较高温度和pH的含盐废水的快速除酚除胺提供了可能。研究内容主要包括： 1.研究了漆酶纳米酶BPD-Cu在高温强碱高盐条件下的除酚效果。以4,4-联吡啶为有机配体，以铜（Ⅱ）为金属中心，制备了纳米酶BPD-Cu。通过纳米酶催化2,4-二氯苯酚和4-氨基安替比林产生的典型显色反应，证实了其具有漆酶活性。在不同的温度、pH、NaCl浓度等反应条件下，对比了纳米酶BPD-Cu与天然漆酶的活性，证实了较宽的温度、pH和NaCl浓度范围条件下纳米酶活性的优越性。探究了BPD-Cu催化去除酚类物质的机理，并比较了不同条件下，BPD-Cu与天然漆酶对酚的去除效果。发现在80℃、pH=9、NaCl的浓度为500mM的条件下，BPD-Cu对邻苯二酚的去除效果远远好于天然漆酶，去除率达到了97.2%，而天然漆酶只有25.9%。在80℃、pH=9、NaCl的浓度为500mM条件下的环境水体（湖水、喷泉水、自来水）中也体现出了较好的去除效果，去除率达到了99.5%。该工作拓宽了漆酶活性在除酚方面的应用范围，克服了天然漆酶除酚方法在某些条件无法使用的局限性，为工厂刚排放的某些复杂条件废水的快速除酚提供了可能。 2.研究了漆酶纳米酶MIZ-Cu对酚类污染物的去除效果。以2-甲基咪唑为有机配体，二价铜作为金属活性中心，合成了另一种具有漆酶活性的二维结构的纳米酶MIZ-Cu，比较了纳米酶和天然漆酶在不同温度、pH、NaCl浓度等条件下的活性，进一步探究了MIZ-Cu催化氧化酚类的机理，以及在80℃、pH=9、NaCl的浓度为500mM条件下MIZ-Cu与天然漆酶的除酚效果。发现MIZ-Cu同BPD-Cu一样，在上述复杂条件下对酚类物质具有较理想的聚合去除效果，且由于MIZ-Cu材料独特的二维结构，去除效果优于BPD-Cu，去除率达到了98.8%。 3.研究了两种漆酶纳米酶BPD-Cu和MIZ-Cu对于胺类污染物的去除效果。发现两种纳米酶也能够应用于高温强碱高盐条件下的废水除胺，通过催化底物发生聚合沉淀进而达到去除的目的。两种纳米酶在80℃、pH=9、NaCl的浓度为500mM的条件下的废水除胺效果均强于天然漆酶，去除率分别达到了98.7%和100%，成功应用于实际环境水体。本工作为高温强碱高盐条件的环境废水除胺提供了新方法，可以应用于工厂刚排放的某些复杂条件的废水的胺类污染物去除。
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