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固定化酶克服了游离酶易失活、稳定性差、难以回收利用的缺点,扩大了酶的实际应用范围。近年来,由于金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)独特的性质,如比表面积大、孔隙率高、结构可调节和开放的金属位点等,以其作为固定化酶的新型载体成为研究热点。本文研究了两种血红素蛋白质家族的酶——细胞色素c(Cytc)和辣根过氧化物酶(HPR)在沸石咪唑酯框架材料-8(ZIF-8)上的固定化,探究了固定化酶的形貌、结构及酶学特性。为进一步促进固定化酶在水处理中的应用,采用共沉淀法在预接枝聚丙烯酸(PAA)的聚四氟乙烯膜(PTFE)膜上原位生长HPR@ZIF-8,制备出新型酶膜HPR@ZIF-8/PAA/PTFE,并研究了酶膜的形貌、结构及在水处理中的多种应用性,包括过滤性能、耐污染性及对有机污染物的光催化和酶催化降解活性。首先,本文利用共沉淀法将Cytc固定在ZIF-8上,并研究了不同Zn2+和2-甲基咪唑(2-Ml)的摩尔比对固定化Cytc的影响。SEM、FTIR、TGA等表征手段证明了Cytc在ZIF-8上的成功负载。不同摩尔比的Zn2+和2-Ml对固定化Cytc的形貌和酶活性产生了不同的影响:Cytc@ZIF-8(S2)的晶型不完整,Cytc@ZIF-8(S1)和Cytc@ZIF-8(S3)的形貌均为菱形十二面体,而前者尺寸为后者的10倍左右;Cytc@ZIF-8(S1)的酶活性最高,为游离酶活性的1.76倍。Cytc@ZIF-8的酸碱稳定性和储存稳定性较游离酶有了很大提高,不同摩尔比的Zn2+和2-Ml对固定化酶的稳定性影响不大。同时,本文采用共沉淀的方法将HPR固定在ZIF-8上,并研究了表面活性剂CTAB的添加对固定化HPR的影响。SEM、FTIR、TGA等表征手段证明了HPR在ZIF-8上的成功负载。CTAB的添加对固定化HPR的形貌产生了显著影响:HPR@ZIF-8(S0)为菱形十二面体,而添加了CTAB后得到的HPR@ZIF-8(S1)为立方体。HPR@ZIF-8(S0)和HPR@ZIF-8(S1)的活性分别为游离酶活性的48%和52%,酸碱稳定性和储存稳定性均较游离酶有了很大提高。此外,HPR@ZIF-8对水中有机污染物表现出优异的光催化和酶催化性:60 min内,对亚甲基蓝的光催化降解率为90%左右;5 min内对苯酚的酶催化去除率几乎达到100%。最后,在以上研究的基础上,本研究开创性地采用共沉淀法在预接枝PAA的PTFE膜上原位生长HPR@ZIF-8。通过Zn2+与PAA中羧基的配位作用使ZIF-8在膜表面原位生长,同时将HPR固定到其框架结构中,从而得到表面负载纳米酶HPR@ZIF-8的酶膜HPR@ZIF-8/PAA/PTFE。SEM、CLSM、FTIR和XPS等表征结果证明了纳米酶HPR@ZIF-8在膜上的成功负载。酶膜的多功能性研究结果显示:酶膜的纯水接触角由原PTFE膜的129°降至54°,纯水通量由0提高至149 L/(m2·h),且在1000 mg/L的牛血清蛋白(BSA)模拟蛋白质废水过滤中表现出良好的耐污染性。此外,酶膜对有机污染物表现出优异的酶催化活性和光催化活性:对苯酚、双酚A和雌三醇的酶催化去除率在60 min均可达80%以上;对亚甲基蓝、苯酚和雌三醇的光催化降解率在60 min内分别可达60%,90%,90%左右;加之酶膜具有方便回收和可重复利用的优点,使其在水处理中的实际应用更加具有前景。