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【科研进展】给生物催化膜来点氧化石墨烯?

[作者:LJQ   来源: 本站原创   发布时间:2018-12-24   ]

水中微量污染物包括抗生素、内分泌干扰素、药品副产物、多环芳烃、真菌毒素等,具有低浓度难降解的特点,对人体健康和生态环境影响十分严重。因此对水中微量污染物高效去除和快速检测尤为重要。生物催化膜以其多功能、高效节能、绿色环保等优势,在水中微量污染物的去除和检测上具有广泛的应用潜力,但是,生物催化膜对微量污染物的去除效率和稳定性之间的trade-off效应限制了它的实际应用。

中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室万印华研究员团队研究发现,氧化石墨烯修饰后的膜具有通量高、化学稳定性好和吸附能力强等诸多优势。因此,本研究将氧化石墨烯和不同功能化氧化石墨烯通过逆向过滤和多巴胺辅助共沉淀两种方法引入生物催化膜中,探索其是否能提高生物催化膜各方面的性能。

研究发现,氧化石墨烯表面所带电荷数会影响固定化漆酶的活性、稳定性及动力学。将漆酶固定在氧化石墨烯上时,氧化石墨烯的固定化、底物富集和催化作用可以提高漆酶的催化活性和稳定性。尽管加入氧化石墨烯的生物催化膜对微量污染物的去除效率(流穿模式)没有明显的改善,但氧化石墨烯的加入提高了生物催化膜的载酶量和储存稳定性。并且该生物催化膜可用于微量污染物的半定量检测。本文除了提供一种制备氧化石墨烯生物催化膜的新方法,同时依据实验结果详细分析阐述了氧化石墨烯、漆酶和微量污染物在有机膜内的相互作用,为进一步提升漆酶生物催化膜的性能以及在微量污染物检测上的应用提供了研究基础。

该项目得到国家自然科学基金(No. 21878306)、中国科学院青年促进会(No. 2017069)的支持,相关研究成果发表在Chemical Engineering Journal, 359 (2019) 982-993。


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