固定化光合酶系统光解除甲醛工艺研究开题报告

 2020-02-18 07:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,vocs)污染已越来越受到人们的关注。工业 vocs 主要来自这类有机化合物生产企业和应用企业的废气排放和汽车尾气排放,家居和办公等室内 vocs 主要来自家装材料、日用化学品等的挥发性有机物释放和吸烟、烹饪等的烟雾,因这类 vocs 释放持续长,室内又较难扩散,致使室内 vocs 污染较室外空气 vocs 污染更为严重。英国建筑物研究所调查研究结果显示,室内 vocs 浓度是室外的 2~3 倍,主要污染成分包括有机醛、酮、醇、醚、酯、胺、石油烃化合物和苯系物等。当室内 vocs 超过一定浓度或长期处于 vocs 污染的环境中时,肝脏、肾脏、大脑和神经系统就会受到损害,出现头痛、恶心、呕吐、四肢乏力等症状,严重时会导致抽搐、昏迷、记忆力减退、代谢系统障碍、白血病等,严重地影响着人们的生活质量和健康。美国国家劳动安全卫生研究所早在 1982 年就将甲醛这一室内主要污染物列为癌症的重要诱因之一。调查显示,现代人 68%的疾病与室内 vocs 有害气体释放有关,而人们约 80%的时间在室内度过,因此,室内 vocs 污染已成为世界各国关注的焦点。

现有室内 vocs 治理技术主要有吸附和光催化氧化。吸附法是目前应用最广的一种 vocs 处理方法,主要是利用活性炭、接枝高分子聚合物、粘土矿、沸石等材料对各污染成分进行吸附,这些材料经适当处理后可达到较好的吸附效果,但也存在吸附饱和和相应的二次污染问题。光催化氧化技术是利用 tio2 及其合金等半导体材料,在光照下催化有机物氧化分解,该技术目前尚不成熟,未得到广泛应用,主要面临 tio2 捕捉 vocs 能力不强、难以固定、影响因素多、需紫外光照、以及材料失活等问题。生物法是 vocs 控制处理的新型技术,目前较为认可的是由荷兰学者ottengraf 提出的吸收—生物膜理论。是利用微生物的代谢作用吸收并分解vocs 气体的过程。先以吸收能力较强的溶剂吸收 vocs 气体,再通过浓度差、压力等使其扩散与微生物的生物膜相接触,被生物细胞捕捉、利用,最终转化为 co2 和 h2o 等物质,是一种很有前景的处理方法。但由于涉及三相传质、生物的降解功能等,过程较为复杂,且影响因素众多,所用装置为生物过滤器,占有空间较大,此方面技术目前也不成熟,许多技术需要完善。但生物法特别适于处理低浓度 vocs。

众所周知,植物在空气污染治理中有重要作用。植物的光合过程涉及大量的氧化还原事件和多种氧化还原酶,产生多种强氧化性的中间体,有可能对小分子有机物产生作用。经前期实验观察,植物光合放氧系统对甲醛丙酮等小分子有机物具有一定的清除作用,本实验拟进一步对光合生物的光合放氧系统进行固定化和优化,探讨固定化光合酶系统光解除甲醛的工艺条件,初步探索一种有效的、安全的生物治理甲醛污染新方法,并且有望用于降解其他室内vocs。

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2. 研究的基本内容与方案

(1)研究内容

a.酶的制备和固定;

b.酶的固定化方法和工艺条件及固定化酶的形制;

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅有关光反应系统结构、功能和酶固定化方法的文献资料,完成毕业论文开题报告。准备实验所需器材,确定具体实验方案。

第4-5周:酶的制备、固定及其表征(包括酶的制备、固定方法、固定条件、固定效果评价);

第6-7周:观察固定化酶对甲醛的清除作用

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]冯正敢,姚丽,洪嘉阳,温雨欣,李会.挥发性有机物(vocs)治理措施现状与发展趋势[j].绿色科技,2019(02):35-37 39.

[2]邵华,张俊平.中国vocs治理现状综述[j].中国氯碱,2018(11):29-32.

[3]李新茹.浅谈室内甲醛污染的危害与防治[j].焦作大学学报,2017,31(04):83-84.

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