可有效提升生物酶反应活性的纤维及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及生物化学技术领域，尤其涉及一种可有效提升生物酶反应活性的纤维及其制备方法和应用。


背景技术：

2.酶是一类由生物细胞产生的具有催化功能的蛋白质，作为一种生物催化剂，反应后其数量和性质不发生变化。酶在常温常压的温和条件下能高效地催化反应，且具有专一性，被人们广泛应用于酿造、生物医药、环境治理等领域，但酶是一种由氨基酸组成的蛋白质，其高级结构对外界环境十分敏感，在复杂化学物质环境下分解大分子化合物运用酶作为催化物质仍存在诸多缺陷，各种因素如物理因素(温度、压力、电磁场)、化学因素(氧化、还原、有机溶剂、金属离子、离子强度、ph)和生物因素(酶修饰和酶降解)均有可能使酶丧失生物活力。而利用介孔物质固定化酶既克服了上述不足，且在降低成本，保护环境，连续化等许多方面都是十分有利的。
3.介孔物质由于其较大的比表面积、纳米级的孔径，可用于酶的固定化。酶存在于呈闭锁空间状态的介孔物质内，能连续地进行反应，如对脂肪酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等等。结果表明，介孔材料是一种可调孔径的良好载体。
4.固定化酶与游离酶相比，具有下列优点：
5.(1)极易将固定化酶与底物产物分开；
6.(2)在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；
7.(3)酶反应过程能够加以严格控制；
8.(4)较游离酶更适合于多酶反应；
9.(5)可以增加对有机污染物的分解，提高生化反应的效率。
10.目前，缺乏一种可有效提升生物酶反应活性的纤维及其制备方法和应用。


技术实现要素：

11.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供一种可有效提升生物酶反应活性的纤维及其制备方法和应用。
12.为实现上述技术目的，本发明提供了如下技术方案：本发明的一种可有效提升生物酶反应活性的纤维，其特征在于：所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维包括主材和辅料；所述的主材由聚丙烯切片、zrco2
‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸组成，所述的辅料为聚乙烯醇或糠醛中的任意一种；所述的聚丙烯切片、zrco2
‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸和聚乙烯醇或糠醛为92～98：0.1～3：0.1～2：0.2～1。
13.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维的制备方法，包括如下步骤：
14.(1)聚丙烯切片烘干除湿；
15.(2)zrco2‑
ldhs烘干，添加糠醛研磨，粉体直径研磨至200纳米以下；
16.(3)将结晶羟化聚天门冬氨酸烘干燥，研磨至200纳米以下；
17.(4)将聚乙烯醇烘干燥，研磨至200纳米以下；
18.(5)将步骤(2)至(4)制成功能性母粒：将聚丙烯主料与功能性母粒共混；
19.(6)通过螺杆挤出纺丝成纤维；
20.(7)熔体温度为210～240℃，挤出纤维经4～8倍牵制成可有效提升生物酶反应活性的纤维。
21.进一步地，在步骤(2)中，zrco2‑
ldhs烘干的包括如下步骤：
22.step1 zrco2‑
ldhs采用惰性气体保护环境下的微波真空低温烘干：氦气或氮气为保护气体：干燥温度：30～90℃；真空度范围：0kpa～
‑
100.0kpa；烘干时间：20～120分钟；干料含湿：1～4％；
23.step2将粉沫将zrco2‑
ldhs放入微波真空低温烘干机内
→
抽去机内空气呈负压状态
→
通入保护气体
→
干燥至无水状态。
24.进一步地，在步骤(7)中，所述的纤维细度为1
‑
80d。
25.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维在制备污水处理制剂中的应用。
26.本发明所涉纤维采用添加功能性活性化合物，经热熔纺丝工艺制成。
27.本发明用于污水处理生化反应池中可提高生物酶分解有机污染物的处理效率，从而提升微生物的活力和生物反应性能。
28.本发明所述的功能性活性化合物为：介孔层状特性双金属氢氧化物和亲水性聚合物。采用在聚烯烃类高分子化合物中添加功能性活性化合物通过异形纤维喷丝板热熔纺丝。
29.有益效果：本发明所述的亲水性聚合物为高吸水性的羟化聚天门冬氨酸树脂，羟化聚天冬氨酸高吸水性树脂是一种含有强亲水性基团，并具有良好吸水性的新型功能高分子材料，同时，对环境无毒无污染，属于环境友好型材料。
30.本发明可维持生物酶供体的微生物生长高效持续的生物酶促进剂，避免常规金属氧化物生物酶促进因金属氧化物杀菌效果而抑制微生物生长，保证了作为生物酶供体的微生物的活力。
31.与现有技术相比，本发明具有如下优点：
32.(1)介孔层状特性双金属氢氧化物
33.本发明所述的介孔层状特性双金属氢氧化物为：zrco2‑
ldhs，具有层间阴离子交换特性，以及结构的比表面积和丰富的三维孔道结构可大大提高材料固定化酶的能力，稳定性酶在固定化后，可提高酶的有效寿命和稳定性。zrco2‑
ldhs作为载体的性能和酶一载体的结合是影响稳定性的重要因素。载体阻挡和防护了不利因素对酶的侵袭，载体共价连接酶有可能增加酶构型的牢固程度。zrco2‑
ldhs可以使酶的热稳定性增加，表观最适温度也可能比原酶高。
34.(2)羟化聚天门冬氨酸高吸水性树脂的耐盐稳定性较好能在高浓度电介质环境下保持优良的吸水率，吸水率的温度适应性较强，为其在作为污水处理环境下的功能性填料应用奠定了良好的基础。
具体实施方式
35.以下将对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了
解本发明的目的、特征和效果。
36.实施例1
37.本发明的一种可有效提升生物酶反应活性的纤维，所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维包括主材和辅料，主材由聚丙烯切片、zrco2‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸组成，所述的辅料为聚乙烯醇或糠醛中的任意一种，所述的聚丙烯切片、zrco2‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸和聚乙烯醇或糠醛为92：3：1：0.2。
38.zrco2‑
ldhs非zrco2和ldhs混合物，而是金属氢氧化的共生化合物，即:双金属氢氧化物的层状复合物。
39.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维的制备方法，包括如下步骤：
40.(1)聚丙烯切片烘干除湿；
41.(2)zrco2‑
ldhs烘干，添加糠醛研磨，粉体直径研磨至200纳米以下；zrco2‑
ldhs烘干的包括如下步骤：
42.step1 zrco2‑
ldhs采用惰性气体保护环境下的微波真空低温烘干：氦气或氮气为保护气体：干燥温度：90℃；真空度范围：
‑
60.0kpa；烘干时间：20分钟；干料含湿：3％；
43.step2将粉沫将zrco2‑
ldhs放入微波真空低温烘干机内
→
抽去机内空气呈负压状态
→
通入保护气体
→
干燥至无水状态。
44.(3)将结晶羟化聚天门冬氨酸烘干燥，研磨至200纳米以下；
45.(4)将聚乙烯醇烘干燥，研磨至100纳米以下；
46.(5)将步骤(2)至(4)制成功能性母粒：将聚丙烯主料与功能性母粒共混；
47.(6)通过螺杆挤出纺丝成纤维；
48.(7)熔体温度为230℃，挤出纤维经6倍牵制成可有效提升生物酶反应活性的纤维。所述的纤维细度为80d。
49.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维在制备污水处理制剂中的应用。
50.实施例2
51.实施例2与实施例1的区别在于：
52.本发明的一种可有效提升生物酶反应活性的纤维，所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维包括主材和辅料，主材由聚丙烯切片、zrco2‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸组成，所述的辅料为聚乙烯醇或糠醛中的任意一种，所述的聚丙烯切片、zrco2‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸和聚乙烯醇或糠醛为98：0.1：2：1。
53.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维的制备方法，包括如下步骤：
54.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维的制备方法，包括如下步骤：
55.(1)聚丙烯切片烘干除湿；
56.(2)zrco2‑
ldhs烘干，添加糠醛研磨，粉体直径研磨至200纳米以下；zrco2‑
ldhs烘干的包括如下步骤：
57.step1 zrco2‑
ldhs采用惰性气体保护环境下的微波真空低温烘干：氦气或氮气为保护气体：干燥温度：30℃；真空度范围：
‑
100.0kpa；烘干时间：120分钟；干料含湿：4％；
58.step2将粉沫将zrco2‑
ldhs放入微波真空低温烘干机内
→
抽去机内空气呈负压状态
→
通入保护气体
→
干燥至无水状态。
59.(3)将结晶羟化聚天门冬氨酸烘干燥，研磨至200纳米以下；
60.(4)将聚乙烯醇烘干燥，研磨至100纳米以下；
61.(5)将步骤(2)至(4)制成功能性母粒：将聚丙烯主料与功能性母粒共混；
62.(6)通过螺杆挤出纺丝成纤维；
63.(7)熔体温度为240℃，挤出纤维经8倍牵制成可有效提升生物酶反应活性的纤维。所述的纤维细度为1d。
64.实施例3
65.实施例3与实施例1的区别在于：
66.本发明的一种可有效提升生物酶反应活性的纤维，所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维包括主材和辅料，主材由聚丙烯切片、zrco2‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸组成，所述的辅料为聚乙烯醇或糠醛中的任意一种，所述的聚丙烯切片、zrco2‑
ldhs、羟化聚天门冬氨酸和聚乙烯醇或糠醛为96：2：0.1：0.8。
67.本发明所述的可有效提升生物酶反应活性的纤维的制备方法，包括如下步骤：
68.(1)聚丙烯切片烘干除湿；
69.(2)zrco2‑
ldhs烘干，添加糠醛研磨，粉体直径研磨至200纳米以下；
70.zrco2‑
ldhs烘干的包括如下步骤：
71.step1 zrco2‑
ldhs采用惰性气体保护环境下的微波真空低温烘干：氦气或氮气为保护气体：干燥温度：60℃；真空度范围：0kpa；烘干时间：90分钟；干料含湿：1％；
72.step2将粉沫将zrco2‑
ldhs放入微波真空低温烘干机内
→
抽去机内空气呈负压状态
→
通入保护气体
→
干燥至无水状态。
73.(3)将结晶羟化聚天门冬氨酸烘干燥，研磨至200纳米以下；
74.(4)将聚乙烯醇烘干燥，研磨至200纳米以下；
75.(5)将步骤(2)至(4)制成功能性母粒：将聚丙烯主料与功能性母粒共混；
76.(6)通过螺杆挤出纺丝成纤维；
77.(7)熔体温度为210℃，挤出纤维经4倍牵制成可有效提升生物酶反应活性的纤维。所述的纤维细度为70d。
78.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。