您的位置: turnitin查重官网> 工程 >> 化学工程 >简述纺丝功能性纳米纤维制备与固定化酶站

简述纺丝功能性纳米纤维制备与固定化酶站

收藏本文 2024-03-08 点赞:9522 浏览:35416 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来,静电纺纳米纤维由于具有高比表面积、高孔隙率等诸多特点备受关注,并逐渐运用于药物缓释、过滤、组织工程等诸多领域。本论文以静电纺纳米纤维为基材,通过形态结构及化学组成的有效调控,制备功能性纳米纤维,并将其作为固定化酶的载体,以期在增加酶的固定量的同时,进一步改善酶的催化性能。本论文还初步探讨基于功能性纳米纤维构建高效酶膜反应器(EMR),以实现生物催化和膜分离历程的有效耦合。通过对静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的胺肟化改性,制备偕胺肟聚丙烯腈(AOPAN)纳米纤维,并以AOPAN纳米纤维为基体进行金属离子配合。利用扫描电镜、红外光谱对纳米纤维的微观形貌、化学组成进行表征。结果表明,在优化的改性条件下,偕胺肟基团被成功引入PAN纳米纤维表面,并保持良好的纳米纤维结构。根据动态接触角测量结果,改性后,纳米纤维的润湿性也显著上升。原子吸收光谱被用于测定金属离子的配位性能,通过比较浅析,AOPAN纳米纤维对Cd2+、Cu2+和Fe~(3+)三种金属离子配合量大幅高于AOPAN普通纤维。利用多种等温模型浅析实验数据,其中Langmuir模型具有更好的拟合性。在动力学浅析的基础上得到的平均吸附能表明,吸附历程为化学吸附,其机理为AOPAN纳米纤维表面的偕胺肟基通过配位键与金属离子络合。以Fe(Ⅲ)-AOPAN金属配合纳米纤维为载体,利用配位键固定过氧化氢酶,经倒置荧光显微镜及扫描电镜观察,过氧化氢酶被成功地固定于纳米纤维膜的表面。经过对酶催化反应动力学浅析,分别得到自由酶和固定化酶的Vmax值和Km值,动力学参数体现了载体与固定化酶之间良好的生物亲和性。固定后的过氧化氢酶其酸碱稳定性、热稳定性、存贮稳定性均得到提升,并体现出良好的重复利用性能。利用静电纺丝制备PVA/PA6复合纳米纤维。通过与Cu~(2+)离子配合反应得到Cu(Ⅱ)-PVA/PA6金属配合纳米纤维,并以Cu(Ⅱ)-PVA/PA6金属配合纳米纤维为载体,固定过氧化氢酶。实验结果表明:PVA/PA6具有良好的金属离子配合能力,并在金属离子溶液中保持稳定的纳米纤维形态;固定后的过氧化氢酶体现出更好的酸碱稳定性、热稳定性,其存贮及重复利用性能均有显著提升,其半衰期也由自由状态的8天提升到24天。本论文还通过环氧化反应制备环氧化PVA/PA6复合纳米纤维,并以此为载体利用环氧键共价固定过氧化氢酶。比较浅析可知,以Cu(Ⅱ)-PVA/PA6金属配合纳米纤维为载体配位法固定化酶具有更高的固定量和更好的催化性能。分别以Fe(Ⅲ)-AOPAN金属配合纳米纤维膜和Cu(Ⅱ)-PVA/PA6金属配合纳米纤维膜为基体构建固定化酶膜反应器。探讨了操作压力、膜通量及过氧化氢转化率之间的联系,并对其重复利用性能进行浅析,结果显示该酶反应器具有稳定高效的催化性能。关键词:功能性纳米纤维论文静电纺丝论文金属离子配合论文酶固定论文酶膜反应器论文

    摘要6-7

    Abstract7-9

    第一章 绪论9-23

    1.1 静电纺丝9-15

    1.1.1 纳米纤维9

    1.1.2 静电纺丝历程及原理9-13

    1.1.3 纳米纤维的运用13-15

    1.2 酶固定化15-19

    1.2.1 酶固定化载体15-17

    1.2.2 酶固定化策略17-18

    1.2.3 固定化酶在酶膜反应器中的运用18-19

    1.3 过氧化氢酶19-21

    1.3.1 过氧化氢酶结构特点19-20

    1.3.2 过氧化氢酶作用机理20-21

    1.3.3 过氧化氢酶的运用21

    1.4 本课题探讨目的、作用及主要内容21-23

    1.4.1 课题探讨的目的和作用21-22

    1.4.2 课题的主要内容22-23

    第二章 偕胺肟纳米纤维的制备及金属离子配合性能探讨23-45

    2.1 引言23

    2.2 实验材料与设备23-24

    2.3 实验策略24-26

    2.3.1 静电纺 PAN 纳米纤维及其胺肟化改性24-25

    2.3.2 纳米纤维结构表征及其表面润湿性浅析25

    2.3.3 金属离子配合性能及影响因素浅析25-26

    2.3.4 金属离子解吸及 AOPAN 纳米纤维再生26

    2.4 结果与讨论26-44

    2.4.1 PAN 纳米纤维胺肟化改性影响因素26-31

    2.4.2 红外光谱表征31-32

    2.4.3 AOPAN 纳米纤维表面润湿性32-36

    2.4.4 AOPAN 纳米纤维的离子配合性能及影响因素36-38

    2.4.5 吸附等温模型及动力学38-43

    2.4.6 AOPAN 金属配合纳米纤维再生性能43-44

    2.5 本章小结44-45

    第三章 基于 Fe(Ⅲ)-AOPAN 金属配合纳米纤维固定化酶探讨45-62

    3.1 引言45

    3.2 实验材料与设备45-46

    3.3 实验策略46-50

    3.3.1 酶固定量的测定46-47

    3.3.2 酶的活性测定47-48

    3.3.3 过氧化氢酶固定的影响因素浅析48-49

    3.3.4 形貌浅析49

    3.3.5 酸碱度对固定化酶催化性能的影响浅析49

    3.3.6 固定化酶的最适反应温度的测定49

    3.3.7 固定化酶稳定性浅析49-50

    3.4 结果与讨论50-61

    3.4.1 过氧化氢酶固定的影响因素50-52

    3.4.2 微观形貌及荧光浅析52-54

    3.4.3 固定化过氧化氢酶的反应动力学54-56

    3.4.4 酸碱度对固定化酶催化性能的影响56-57

    3.4.5 固定化酶催化的最适温度57-58

    3.4.6 固定化酶的稳定性58-61

    3.5 本章小结61-62

    第四章 PVA/PA6复合纳米纤维金属离子配合性能探讨62-75

    4.1 引言62

    4.2 实验材料与设备62

    4.3 实验策略62-64

    4.3.1 纺丝液性质测定62-63

    4.3.2 PVA/PA6 复合纳米纤维的制备63

    4.3.3 PVA/PA6 复合纳米纤维的润湿性浅析63

    4.3.4 PVA/PA6 复合纳米纤维金属离子配合性能浅析63

    4.3.5 形貌观察及结构表征63

    4.3.6 纳米纤维再生性能探讨63-64

    4.4 结果与讨论64-74

    4.4.1 PVA/PA6 共混纺丝液性质及其对静电纺丝的影响64-66

    4.4.2 金属配合纳米纤维的微观形貌与分子结构66-68

    4.4.3 PVA/PA6 复合纳米纤维润湿性68-69

    4.4.4 PVA/PA6 复合纳米纤维的金属离子配合性能69-70

    4.4.5 吸附等温模型及动力学70-73

    4.4.6 Cu~(2+)离子解吸与 PVA/PA6 复合纳米纤维的再生73-74

    4.5 本章小结74-75

    第五章 基于 PVA/PA6 复合纳米纤维固定化酶探讨75-88

    5.1 引言75

    5.2 实验材料与设备75-76

    5.3 实验策略76-78

    5.3.1 Cu(Ⅱ)-PVA/PA6 纳米纤维配位固定化酶76

    5.3.2 酸碱度对固定化酶催化性能的影响浅析76

    5.3.3 温度对固定化酶催化性能的影响浅析76

    5.3.4 固定化酶的稳定性浅析76-77

    5.3.5 环氧化 PVA/PA6 纳米纤维共价固定化酶77

    5.3.6 形貌浅析77-78

    5.4 结果与讨论78-87

    5.4.1 过氧化氢酶固定的影响因素78-79

    5.4.2 荧光显微浅析79-80

    5.4.3 固定化过氧化氢酶的反应动力学80-82

    5.4.4 酸碱度对固定化酶催化性能的影响82-83

    5.4.5 固定化酶催化的最适温度83

    5.4.6 固定化酶的稳定性83-85

    5.4.7 反应时间对 PVA/PA6 复合纳米纤维环氧化改性的影响85-86

    5.4.8 基于环氧化纳米纤维的酶固载量及活力86-87

    5.5 本章小结87-88

    第六章 基于功能性纳米纤维的酶膜反应器构建88-97

    6.1 引言88

    6.2 实验材料与设备88-89

    6.3 实验策略89-91

    6.3.1 酶膜反应器的构建89-90

    6.3.2 酶膜反应器通量测定90

    6.3.3 酶膜反应器的催化性能浅析90-91

    6.3.4 酶膜反应器的重复利用性能浅析91

    6.4 结果与讨论91-96

    6.4.1 分离膜的选择91-92

    6.4.2 酶膜反应器通量92-93

    6.4.3 酶膜反应器的催化性能93-95

    6.4.4 酶膜反应器的重复利用性能浅析95-96

    6.5 本章小结96-97

    第七章 结论与展望97-99

    7.1 主要结论97-98

    7.2 展望98-99

    致谢99-100

copyright 2003-2024 Copyright©2020 Powered by 网络信息技术有限公司 备案号: 粤2017400971号