H2O2产生羟基自由基研究及其氯苯处理初探.pdf

第3O卷，第11期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vo1．30，No．11，pp3119—3123 2010年 11月 SpectroscopyandSpectralAnalysis November，2010 过氧化物酶一辅酶 NADH催化 o2／H2o2产生羟基 自由基 研究及其氯苯处理初探 李海涛 ，李玉平 ，曹宏斌 ，李鑫钢 ，薛 占强。 1．天津大学化工学院，天津 300072 2．中国科学院过程工程研究所，绿色过程与工程重点实验室，北京 100190 3．鞍山钢铁股份有限公司化工总厂，辽宁鞍山 114021 摘 要 利用光谱学和波谱学手段研究HRP-NADH-AC ／Hz02体系中自由基生成机理及HRP状态的变化， 并应用该酶体系对有机污染物氯苯进行初步处理研究。紫外可见光谱表明酶一辅酶体系在过氧化氢的氧化 下，产生了强氧化性的化合物Ⅲ，说明可能产生羟基自由基。分别选用 DMPO和POBN两种 自由基捕获剂 ， 通过电子 自旋顺振(EPR)检测到HRP+NADH体系在 02和 Hz02存在下产生超氧阴离子 自由基 (OG)和 羟 自由基 (·0H)。在开始 10rain内过氧化物酶主要 以化合物Ⅲ形式存在，随后转化为 HRP，同时检测出 较高浓度的 ·OH。02存在条件下产生 ·OH浓度大约是单独 Hz02存在条件下的4倍。超氧化物歧化酶 (SC)DZn-Cu)在 HRP+NADH十02体系中能消除由NADH还原 02产生的OG从而抑制 ·0H生成。HRP +NADH体系相对于传统酶法处理能提高2o 左右的酶活力 ，说明酶一辅酶体系能够提高酚类化合物的去 除效率。实验条件下 HRP+NADH+HzOz和HRP+NADH+H2()2+()2体系对于非酚类污染物氯苯的去 除率分别到达了24．6 和48．2 ，远高于传统酶法的1．42％，突破了传统酶处理只能处理酚类污染物的局 限性 。 关键词 羟基 自由基 ；辣根过氧化物酶 ；辅酶；电子 自旋共振；废水处理 中图分类号：0433．3 文献标识码：A DOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2010)11—3119—05 为化合物Ⅲ，化合物Ⅲ在一定条件下可能转化为羟基 自由 引 言 基。基于羟基 自由基 (·OH)因其有极高的氧化电位 (2．8V) 具有强氧化性，能不加选择性将有机物氧化分解 ，从而使得 酶技术由于具有反应条件温和、处理速率快、不需要微 酶技术处理非酚类的持久性有机污染物成为可能。但是，此 生物生长条件等优点在水处理领域 日益受到关注[1_3l。酶技 类研究主要集中在 自由基对生物体损伤和抗氧化剂筛选方面 术主要应用过氧化物酶在过氧化氢的氧化下，形成活性基团 等生物医学研究，未能涉及污染治理 ，更谈不上对有机物的 · FerreylHeme[Fe(IV)一O](化合物 I)和 FerreylHeme 降解机理研究 。 -[Fe(VI)一0](化合物 Ⅱ)，从而将酚类或胺类化合物氧化成 本文将辣根过氧化物酶与辅酶结合形成新的酶处理系 二聚体或多聚体，通过沉淀或其他分离方法得到去除。所 统，通过光谱学和波谱学手段研究酶一辅酶体系中自由基生 以，传统酶法常只对酚类或胺类有机物化合物去除效果较 成机理 ，证明了新酶处理过程中羟基 自由基的产生，并初步 好，而对大多数持久性有机污染物的处理难以奏效，极大限 应用于非酚胺类的模拟污染物氯苯处理 ，取得 良好结果。酶 制了酶法的应用范围_4 。 法新体系将传统酶技术的处理范围有望拓展到其他非酚类持