CN104402121A - 氯过氧化物酶催化降解***磷的方法 - Google Patents

氯过氧化物酶催化降解***磷的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104402121A
CN104402121A CN201410667959.0A CN201410667959A CN104402121A CN 104402121 A CN104402121 A CN 104402121A CN 201410667959 A CN201410667959 A CN 201410667959A CN 104402121 A CN104402121 A CN 104402121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
triazophos
chloroperoxidase
solution
degradation rate
mol ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410667959.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104402121B (zh
Inventor
蒋育澄
高丰琴
胡满成
李淑妮
翟全国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Normal University
Original Assignee
Shaanxi Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi Normal University filed Critical Shaanxi Normal University
Priority to CN201410667959.0A priority Critical patent/CN104402121B/zh
Publication of CN104402121A publication Critical patent/CN104402121A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104402121B publication Critical patent/CN104402121B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/342—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the enzymes used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/348—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the way or the form in which the microorganisms are added or dosed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，基于生物酶催化降解体系，向待降解的***磷溶液中加入氯过氧化物酶，混合均匀后用磷酸缓冲溶液调节混合液的pH至2～5，然后以H2O2为氧化剂，向混合液中加入H2O2水溶液，室温搅拌降解***磷。本发明操作简单，氯过氧化物酶及H2O2用量少，反应条件温和，能够快速破坏***磷的分子结构，使其断裂为小分子，减小其对环境的污染，且较优条件下1～2分钟内***磷的降解率即可达到98.3％～100％。

Description

氯过氧化物酶催化降解***磷的方法
技术领域
本发明属于水、废水或污水的处理技术领域，具体涉及一种利用酶催化氧化法实现***磷快速降解的方法。
背景技术
***磷的纯品为淡黄色的油状液体，是一种广谱性的硫代磷酸酯类的杀虫杀螨剂，属于有机磷农药。***磷对水稻植株有很强的渗透性、对害虫有较高的胃毒活性和杀卵能力等特点。因此，对常见的水稻危害害虫如二化螟和三化螟有着较强的触杀活力，从而被大量应用于水稻、棉花等害虫的防治。但***磷对蜜蜂和鱼类等都有毒，对高等动物的毒性比较大。高浓度的***磷还可能具有较强的诱变效应。随着对***磷的使用量的日益增大，在保证农作物的产量的同时，也给环境带来了负面影响，破坏了稻田生态***的平衡，对水生生态***和人类健康也带来了更大的风险。
目前，关于***磷的处理方法有土壤吸附降解、水力空化法、***磷降解菌、淡水藻类、二苯基噻吩光催化氧化法、TiO2光催化法、Fenton氧化法和O3氧化法等。其中，土壤吸附降解为物理可逆过程，该农药施入土壤后，可能会发生解吸附作用；水力空化技术在废水处理领域还只是处于探索阶段，***磷降解效率只有50％左右；***磷降解菌降解***磷时用时长(＞1小时)；淡水藻类降解率8天内低于50％；二苯基噻吩光催化氧化法用时长，6天的降解率只有73.96％；TiO2光催化法，需要成本较高的特殊光源，太阳光利用率低；Fenton氧化法降解时会产生二次污染；O3氧化法降解时O3需要在线生成，设备要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述***磷处理方法的缺点，提供一种处理工艺简单、成本低、效率高、环境友好的氯过氧化物酶催化降解***磷的方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是它由下述步骤组成：向待降解的***磷溶液中加入氯过氧化物酶，混合均匀，用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节混合液的pH至2～5，然后加入浓度为10mmol·L-1的H2O2水溶液，在室温条件下搅拌0.5～5分钟，所述的***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:2.4×10-5～1.8×10-4:3.2～10.8。
本发明优选将所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2.0～4.5，最佳选择将所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2.75。
上述的***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比优选为1:8.4×10-5～1.44×10-4:4.8～10.8，更优选1:1.08×10-4～1.44×10-4:6.0～9.0，最佳为1:1.44×10-4:9.0。
本发明基于生物酶催化降解体系，以H2O2为氧化剂，能够快速破坏***磷的分子结构以达到降解的目的。该方法操作简单，氯过氧化物酶及H2O2用量少，反应条件温和，绿色环保，降解时间短，较优条件下1～2分钟内***磷的降解率即可达到98.3％～100％。本发明为国家自然科学基金(21176150)资助项目。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将500μL 49.8μmol/L的***磷水溶液和5μL 0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液(由于氯过氧化物酶的用量太少，不好称量，所以先将其用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液配制成0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液，实际使用量较大时直接加入氯过氧化物酶即可)混合均匀，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2.75，然后加入22.5μL 10mmol·L-1的H2O2水溶液，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:9.0，常温搅拌2分钟。用高效液相色谱测量降解前后***磷的浓度，按下述公式计算***磷的降解率：
η＝(C0-Ct)/C0×100％
式中η为***磷的降解率，C0为***磷的初始浓度，Ct为时间t时***磷的浓度。经计算，***磷的降解率为100％。
实施例2
本实施例中，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2，其他步骤与实施例1相同，经计算，***磷的降解率为92.95％。
实施例3
本实施例中，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至3，其他步骤与实施例1相同，经计算，***磷的降解率为100％。
实施例4
本实施例中，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至4，其他步骤与实施例1相同，经计算，***磷的降解率为100％。
实施例5
本实施例中，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至4.5，其他步骤与实施例1相同，经计算，***磷的降解率为90.65％。
实施例6
本实施例中，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至5，其他步骤与实施例1相同，经计算，***磷的降解率为70.81％。
实施例7
本实施例中，加入8μL 10mmol·L-1的H2O2水溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:3.2。经计算，***磷的降解率为62.44％。
实施例8
本实施例中，加入12μL 10mmol·L-1的H2O2水溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:4.8。经计算，***磷的降解率为81.56％。
实施例9
本实施例中，加入15μL 10mmol·L-1的H2O2水溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:6.0。经计算，***磷的降解率为91.85％。
实施例10
本实施例中，加入19.5μL 10mmol·L-1的H2O2水溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:7.8。经计算，***磷的降解率为97.75％。
实施例11
本实施例中，加入27μL 10mmol·L-1的H2O2水溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:10.8。经计算，***磷的降解率为100％。
实施例12
本实施例中，加入0.83μL 0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:2.4×10-5:9.0。经计算，***磷的降解率为57.73％。
实施例13
本实施例中，加入2.08μL 0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:6.0×10-5:9.0。经计算，***磷的降解率为79.62％。
实施例14
本实施例中，加入2.92μL 0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:8.4×10-5:9.0。经计算，***磷的降解率为86.35％。
实施例15
本实施例中，加入3.75μL 0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.08×10-4:9.0。经计算，***磷的降解率为95.08％。
实施例16
本实施例中，加入6.25μL 0.72μmol/L的氯过氧化物酶溶液，其他步骤与实施例1相同，其中***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.8×10-4:9.0。经计算，***磷的降解率为100％。
实施例17
本实施例中，常温搅拌时间缩短至0.5分钟，其他步骤与实施例1相同。经计算，***磷的降解率为50.55％。
实施例18
本实施例中，常温搅拌时间缩短至1分钟，其他步骤与实施例1相同。经计算，***磷的降解率为98.34％。
实施例19
本实施例中，常温搅拌时间延长至5分钟，其他步骤与实施例1相同。经计算，***磷的降解率为100％。

Claims (6)

1.一种氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，其特征在于：向待降解的***磷水溶液中加入氯过氧化物酶，混合均匀，所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2～5，然后加入10mmol·L-1的H2O2水溶液，***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:2.4×10-5～1.8×10-4:3.2～10.8，常温搅拌0.5～5分钟。
2.根据权利要求1所述的氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，其特征在于：所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2.0～4.5。
3.根据权利要求1所述的氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，其特征在于：所得混合液用0.1mol/L的磷酸缓冲溶液调节pH值至2.75。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，其特征在于：所述的***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:8.4×10-5～1.44×10-4:4.8～10.8。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，其特征在于：所述的***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.08×10-4～1.44×10-4:6.0～9.0。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的氯过氧化物酶催化降解***磷的方法，其特征在于：所述的***磷与氯过氧化物酶、H2O2的摩尔比为1:1.44×10-4:9.0。
CN201410667959.0A 2014-11-20 2014-11-20 氯过氧化物酶催化降解***磷的方法 Expired - Fee Related CN104402121B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410667959.0A CN104402121B (zh) 2014-11-20 2014-11-20 氯过氧化物酶催化降解***磷的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410667959.0A CN104402121B (zh) 2014-11-20 2014-11-20 氯过氧化物酶催化降解***磷的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104402121A true CN104402121A (zh) 2015-03-11
CN104402121B CN104402121B (zh) 2016-06-15

Family

ID=52639808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410667959.0A Expired - Fee Related CN104402121B (zh) 2014-11-20 2014-11-20 氯过氧化物酶催化降解***磷的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104402121B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4503153A (en) * 1982-03-29 1985-03-05 Cetus Corporation Method for producing aldehydes from primary alcohols
CN101781012A (zh) * 2009-12-31 2010-07-21 陕西师范大学 氯过氧化物酶催化h2o2氧化水溶性偶氮染料的脱色降解方法
CN102786179A (zh) * 2011-05-19 2012-11-21 阳新县泰鑫化工有限公司 一种高浓度有机废水处理及综合利用的方法
CN104085975A (zh) * 2014-06-23 2014-10-08 陕西师范大学 氯过氧化物酶催化降解磺胺二甲氧嘧啶的方法
CN104153185A (zh) * 2014-08-01 2014-11-19 陕西师范大学 氯过氧化物酶催化氧化毛发脱色剂和脱色的方法及应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4503153A (en) * 1982-03-29 1985-03-05 Cetus Corporation Method for producing aldehydes from primary alcohols
CN101781012A (zh) * 2009-12-31 2010-07-21 陕西师范大学 氯过氧化物酶催化h2o2氧化水溶性偶氮染料的脱色降解方法
CN102786179A (zh) * 2011-05-19 2012-11-21 阳新县泰鑫化工有限公司 一种高浓度有机废水处理及综合利用的方法
CN104085975A (zh) * 2014-06-23 2014-10-08 陕西师范大学 氯过氧化物酶催化降解磺胺二甲氧嘧啶的方法
CN104153185A (zh) * 2014-08-01 2014-11-19 陕西师范大学 氯过氧化物酶催化氧化毛发脱色剂和脱色的方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李海云: "基于氯过氧化物酶活性中心结构域研究的酶促降解环境毒物体系构建", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》, no. 4, 15 April 2014 (2014-04-15) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104402121B (zh) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pedersen et al. Hydrogen peroxide application to a commercial recirculating aquaculture system
Drábková et al. Combined exposure to hydrogen peroxide and light selective effects on cyanobacteria, green algae, and diatoms
Rowan et al. Empower Eco multiactor HUB: A triple helix ‘academia-industry-authority’approach to creating and sharing potentially disruptive tools for addressing novel and emerging new Green Deal opportunities under a United Nations Sustainable Development Goals framework
Browdy et al. Biofloc‐based aquaculture systems
Carrasco et al. Green chemistry in protected horticulture: The use of peroxyacetic acid as a sustainable strategy
Tran et al. Integrated farming system producing zero emissions and sustainable livelihood for small-scale cattle farms: Case study in the Mekong Delta, Vietnam
Ayiti et al. Factors influencing soil nitrification process and the effect on environment and health
CN103771657B (zh) 一种毒死蜱废水的处理方法
Ispolnov et al. A combined vermifiltration-hydroponic system for swine wastewater treatment
Sasi et al. Plasma for aquaponics
Ries et al. Potential applications of food-waste-based anaerobic digestate for sustainable crop production practice
CN104402121B (zh) 氯过氧化物酶催化降解***磷的方法
Saidu et al. Microalgae: A cheap tool for wastewater abatement and biomass recovery
Paccanelli et al. Comparison based on environmental effects of nitrogen management techniques in a manure digestate case study
CN104085975B (zh) 氯过氧化物酶催化降解磺胺二甲氧嘧啶的方法
CN208802861U (zh) 基于臭氧-超声复合技术的生态水体智慧管控***
Chirwa et al. Application of fine bubble technology toward sustainable agriculture and fisheries
Bondi et al. Role of soil biology and soil functions in relation to land use intensity.
Robu et al. European frame for sustainable agriculture in Romania: policies and strategies.
Halder et al. Utilization of Thermophilic Aerobic Oxidation and Electrocoagulation to Improve Fertilizer Quality from Mixed Manure Influent
Gutiérrez et al. Assessment of the application of ferrate (VI) in the treatment of agricultural irrigation water: presence of metals and Escherichia coli in fresh produce
Kriem et al. Electrochemical In Situ Hydrogen Peroxide Production Can Reduce Microbial Load in Bioponic Nutrient Solutions Derived from Organic Waste
Parambath et al. The multifaceted microalgal approach to wastewater treatment to generate energy and essential chemicals
Jiang et al. Research progress and analysis on comprehensive utilization of livestock and poultry biogas slurry as agricultural resources
Maganza et al. Toward Sustainability: An Overview of the Use of Green Hydrogen in the Agriculture and Livestock Sector

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160615

Termination date: 20191120

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee