壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂及其应用方法

1.本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂及其应用方法。


背景技术：

2.随着社会工业化进程的快速发展，世界范围内的环境问题日益突出，各种各样的重金属污染物通过地下水、土壤孔隙水等途径四处迁移，造成不同程度的水、土壤污染，这些污染通过不同途径将对人体造成一定的伤害。在过去几十年中，各种处理重金属污染土壤的原位和非原位修复技术应运而生，通过固化、稳定、电动萃取、土壤冲洗和植物修复等方式实现污染脱除，其中的酶诱导碳酸盐沉淀技术无二次污染风险，且较为绿色环保，得到了广泛应用。
3.酶诱导碳酸盐沉淀技术的原理为利用脲酶催化尿素水解产生nh
4
和 co
32-，co
32-可以和重金属离子结合产生碳酸盐沉淀，从而固化重金属离子最终达到修复重金属污染的目的，通过测量nh
4
浓度可以得知脲酶的活性反映尿素水解的程度。酶诱导碳酸盐沉淀技术需要酶具有高的催化活性，目前常用精制脲酶，但精制脲酶存在成本高昂、脲酶的尺寸级别是纳米级的问题，纳米级别的脲酶通常以游离态存在于溶液中，无法为碳酸盐沉淀提供成核位点，另外，脲酶活性会受重金属离子毒性作用的影响，导致其失去活性而降低修复效率。提供一种强化重金属污染修复效率的酶诱导碳酸盐沉淀技术方法，十分必要。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂及其应用方法。本发明的固化剂通过包含脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液的固化剂体系对重金属污染进行固化，以实现污染修复，通过壳聚糖保护下的脲酶体系所具有的高活性催化碳酸盐沉淀包裹重金属离子，可有效避免污染物运移扩散，修复效率最高可达99％。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液，所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的4倍～9倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的1.5倍～10倍；所述脲酶溶液的浓度为 20g/l～100g/l；所述尿素溶液的浓度为0.5mol/l～4mol/l。
6.上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
7.上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
8.步骤一、磁力搅拌条件下，将壳聚糖加入乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；
9.步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为5.5～
6.8，持续搅拌至体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液。
10.上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，步骤一所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％，所述乙酸溶液的体积为壳聚糖质量的 50倍～400倍，所述乙酸溶液的体积单位为ml，所述壳聚糖质量的单位为 g，所述乙酸溶液的质量百分浓度为1％～10％；步骤二所述氢氧化钠溶液的加入速率为0.5ml/min～2ml/min，所述氢氧化钠溶液的浓度为 1mol/l～4mol/l。
11.上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
12.步骤一、将豆置于破壁机中粉碎，过筛，得到豆粉体；
13.步骤二、将步骤一所述豆粉体加入乙醇溶液中，搅拌10min～60min，得到混合体系a；
14.步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；
15.步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；
16.步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到脲酶溶液。
17.上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，步骤一所述粉碎的转速为15000r/min～30000r/min，所述豆粉体的粒径为 0.15mm～4mm，所述豆为刀豆或大豆。
18.上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，其特征在于，步骤二所述乙醇溶液质量为豆粉体质量的5倍～10倍，所述乙醇溶液的质量百分浓度为10％～90％；步骤三所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以1000r/min～10000r/min速率离心10min～60min；所述静置为在-20℃～20℃条件下静置0.5h～5h；步骤四所述离心除杂为在离心机中，以500r/min～8000r/min速率处理10min～60min。
19.此外，本发明还提供一种应用上述的壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属污染修复的方法，包括：
20.步骤一、将含重金属的可溶性盐溶液和钙源溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；
21.步骤二、将脲酶溶液和壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；
22.步骤三、将步骤二所述体系b和尿素溶液混合均匀，得到体系c；
23.步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 12h～72h，完成重金属污染修复。
24.上述的方法，其特征在于，步骤一所述钙源溶液的体积为含重金属的可溶性盐溶液体积的20倍～40倍，所述含重金属的可溶性盐溶液的浓度为 250mmol/l～2000mmol/l，所述钙源溶液的浓度为0.25mol/l～2mol/l，所述含重金属的可溶性盐溶液包括硝酸铜溶液或硝酸铅溶液，所述钙源为氯化钙或醋酸钙。
25.上述的方法，其特征在于，步骤二所述脲酶溶液的体积为含重金属的可溶性盐溶液体积的10倍～20倍。
26.本发明与现有技术相比具有以下优点：
27.1、本发明的固化剂通过包含脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液的固化剂体系对重金属污染进行固化，以实现污染修复，通过壳聚糖保护下的脲酶体系所具有的高活性
催化碳酸盐沉淀包裹重金属离子，可有效避免污染物运移扩散，修复效率可达到65％～99％。
28.2、作为优选，本发明的壳聚糖胶体溶液为以脱乙酰度为75％～95％的壳聚糖和乙酸溶液在ph为5.5～6.8获得的壳聚糖胶体溶液，可有效形成保护脲酶的分子结构。
29.2、本发明提供一种利用上述固化剂进行重金属污染修复的方法，包括先将脲酶溶液和壳聚糖胶体溶液混合均匀，然后与尿素溶液混合均匀后与含有重金属离子的溶液混合，无需氧源，具有修复效率高、修复时间短、修复次数少和节能环保的优势。
30.3、本发明可有效利用植物源低活性脲酶，可在保证修复效率的基础上减少脲酶成本，避免微生物脲酶培养或高活性脲酶的高人工和物力投入。
31.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0032][0033]
图1为实施例1的粗制脲酶活性测量结果。
[0034]
图2为实施例1和对比例1的重金属污染修复过程中脲酶活性测量结果。
[0035]
图3实施例1的重金属污染修复效果。
[0036]
图4为实施例2的重金属污染修复过程中脲酶活性测量结果。
[0037]
图5实施例2的重金属污染修复效果。
具体实施方式
[0038]
本发明提供一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液；所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的4倍～9倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的1.5倍～10倍；所述脲酶溶液的浓度为20g/l～100g/l；所述尿素溶液的浓度为 0.5mol/l～4mol/l。本发明通过包含脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液的固化剂体系对重金属污染进行固化，以实现污染修复，通过壳聚糖保护下的脲酶体系所具有的高活性催化碳酸盐沉淀包裹重金属离子，可有效避免污染物运移扩散，重金属离子修复效率最高可达99％。
[0039]
本发明中，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
[0040]
本发明中，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
[0041]
步骤一、磁力搅拌条件下，将壳聚糖加入乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％；所述乙酸溶液的体积为壳聚糖质量的50倍～400倍，所述乙酸溶液的体积单位为ml，所述壳聚糖质量的单位为g，所述乙酸溶液的质量百分浓度为1％～10％；
[0042]
步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为5.5～6.8，持续搅拌至无颗粒且体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液；所述氢氧化钠溶液的加入速率为0.5ml/min～2ml/min；所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/l～4mol/l。
[0043]
本发明中，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
[0044]
步骤一、将豆置于破壁机中粉碎1min～5min，过筛，得到豆粉体；所述粉碎的转速为15000r/min～30000r/min；所述豆粉体的粒径为0.15mm～4mm；所述豆为刀豆或大豆；
[0045]
步骤二、将步骤一所述豆粉体加入乙醇溶液中，搅拌10min～60min，得到混合体系a；所述乙醇溶液质量为豆粉体质量的5倍～10倍，所述乙醇溶液的质量百分浓度为10％～90％；
[0046]
步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以1000r/min～10000r/min速率离心10min～60min；所述静置为在-20℃～20℃条件下静置0.5h～5h；
[0047]
步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；所述离心除杂为在离心机中，以500r/min～8000r/min速率处理10min～60min；所述冷冻为在-20℃温度条件下冷冻；
[0048]
步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到脲酶溶液。
[0049]
本发明还提供一种应用上述壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属污染修复的方法，包括：
[0050]
步骤一、将含重金属的可溶性盐溶液和钙源溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述钙源溶液的体积为含重金属的可溶性盐溶液体积的20倍～40倍；所述含重金属的可溶性盐溶液的浓度为 250mmol/l～2000mmol/l，所述钙源溶液的浓度为0.25mol/l～2mol/l；所述含重金属的可溶性盐溶液包括硝酸铜溶液或硝酸铅溶液；所述钙源为氯化钙或醋酸钙；
[0051]
步骤二、将脲酶溶液和壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；所述脲酶溶液的体积为含重金属的可溶性盐溶液体积的10倍～20倍；
[0052]
步骤三、将步骤二所述体系b和尿素溶液混合均匀，得到体系c；
[0053]
步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 12h～72h，完成重金属污染修复。
[0054]
以下结合实施例具体说明本发明的内容，下列说明并非对本发明的限制。
[0055]
按本发明的方法制备得到一系列壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，具体如下。
[0056]
实施例1
[0057]
本实施例提供一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液；所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的9倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的5倍；所述脲酶溶液的浓度为60g/l；所述尿素溶液的浓度为2mol/l。
[0058]
本实施例中，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
[0059]
本实施例中，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
[0060]
步骤一、磁力搅拌条件下，将0.9g壳聚糖加入90ml乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％；所述乙酸溶液的质量百分浓度为1％；
[0061]
步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为6～6.5，持续搅拌至无颗粒且体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液；所述氢氧化钠溶液的加入速率为1ml/min；所述氢氧化钠溶液的浓度为 1mol/l。
[0062]
本实施例中，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
[0063]
步骤一、将刀豆置于破壁机中粉碎3min，过筛，得到刀豆粉体；所述刀豆为成熟且烘干后的刀豆；所述粉碎的转速为20000r/min；所述刀豆粉体的粒径为0.15mm～1mm；
[0064]
步骤二、将40g步骤一所述刀豆粉体加入400ml乙醇溶液中，搅拌 15min，得到混合体系a；所述乙醇溶液的质量百分浓度为30％；
[0065]
步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以9000r/min速率离心20min；所述静置为在-20℃条件下静置4h；
[0066]
步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；所述离心除杂为在离心机中，以5000r/min速率处理50min；所述冷冻为在-20℃温度条件下冷冻；
[0067]
步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到浓度为60g/l的脲酶溶液。
[0068]
本实施例还提供一种应用上述壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属污染修复的方法，包括：
[0069]
步骤一、将0.1ml硝酸铜溶液和2.5ml氯化钙溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述硝酸铜溶液的浓度为1000mmol/l，所述氯化钙溶液的浓度为2mol/l；
[0070]
步骤二、将1ml脲酶溶液和9ml壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；
[0071]
步骤三、将步骤二所述体系b和5ml尿素溶液混合均匀，得到体系c；所述尿素溶液的浓度为2mol/l；
[0072]
步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 48h，完成重金属污染修复；本实施例中重金属铜离子初始浓度为5mmol/l；性能测试中各样本重金属铜离子初始浓度为5mmol/l～50mmol/l，以在本实施例基础上调整硝酸铜溶液的浓度或用量制备而成。
[0073]
对比例1
[0074]
本对比例提供一种进行重金属污染修复的方法，包括：
[0075]
步骤一、将0.1ml硝酸铜溶液和2.5ml氯化钙溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述硝酸铜溶液和氯化钙溶液与实施例1相同；
[0076]
步骤二、将1ml脲酶溶液和5ml尿素溶液混合均匀，得到体系b；所述脲酶溶液与实施例1的脲酶溶液相同；所述尿素溶液与实施例1相同；
[0077]
步骤三、将步骤二所述体系b加入步骤一所述体系a中，静置反应48h，完成重金属污染修复。
[0078]
实施例2
[0079]
本实施例提供一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液；所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的9倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的5倍；所述脲酶溶液的浓度为60g/l；所述尿素溶液的浓度为2mol/l。
[0080]
本实施例中，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
[0081]
本实施例中，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
[0082]
步骤一、磁力搅拌条件下，将0.9g壳聚糖加入90ml乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％；所述乙酸溶液的质量百分浓度为1％；
[0083]
步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为6～6.5，持续搅拌至无颗粒且体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液；所述氢氧化钠溶液的加入速率为1ml/min；所述氢氧化钠溶液的浓度为 1mol/l。
[0084]
本实施例中，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
[0085]
步骤一、将刀豆置于破壁机中粉碎3min，过筛，得到刀豆粉体；所述刀豆为成熟且烘干后的刀豆；所述粉碎的转速为20000r/min；所述刀豆粉体的粒径为0.15mm～1mm；
[0086]
步骤二、将40g步骤一所述刀豆粉体加入400ml乙醇溶液中，搅拌 15min，得到混合体系a；所述乙醇溶液的质量百分浓度为30％；
[0087]
步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以9000r/min速率离心20min；所述静置为在-20℃条件下静置4h；
[0088]
步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；所述离心除杂为在离心机中，以5000r/min速率处理50min；所述冷冻为在-20℃温度条件下冷冻；
[0089]
步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到浓度为60g/l的脲酶溶液。
[0090]
本实施例还提供一种应用上述壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属污染修复的方法，包括：
[0091]
步骤一、将0.1ml硝酸铅溶液和2.5ml氯化钙溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述硝酸铅溶液的浓度为1000mmol/l，所述氯化钙溶液的浓度为2mol/l；
[0092]
步骤二、将1ml脲酶溶液和9ml壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；
[0093]
步骤三、将步骤二所述体系b和5ml尿素溶液混合均匀，得到体系c；所述尿素溶液的浓度为2mol/l；
[0094]
步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 48h，完成重金属污染修复；本实施例中重金属铅离子初始浓度为5mmol/l；性能测试中各样本重金属铅离子初始浓度为5mmol/l～50mmol/l，以在本实施例基础上调整硝酸铅溶液的浓度或用量制备而成。
[0095]
实施例3
[0096]
本实施例提供一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液；所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的4倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的10倍；所述脲酶溶液的浓度为20g/l；所述尿素溶液的浓度为0.5mol/l。
[0097]
本实施例中，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
[0098]
本实施例中，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
[0099]
步骤一、磁力搅拌条件下，将0.9g壳聚糖加入45ml乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％；所述乙酸溶液的质量百分浓度为5％；
[0100]
步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为6.5～6.8，持续搅拌至无颗粒且体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液；所述氢氧化钠溶液的加入速率为0.5ml/min；所述氢氧化钠溶液的浓度为2mol/l。
[0101]
本实施例中，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
[0102]
步骤一、将刀豆置于破壁机中粉碎1min，过筛，得到刀豆粉体；所述刀豆为成熟且烘干后的刀豆；所述粉碎的转速为15000r/min；所述刀豆粉体的粒径为2mm～3mm；
[0103]
步骤二、将40g步骤一所述刀豆粉体加入200ml乙醇溶液中，搅拌 10min，得到混合
体系a；所述乙醇溶液的质量百分浓度为45％；
[0104]
步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以1000r/min速率离心60min；所述静置为在20℃条件下静置0.5h；
[0105]
步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；所述离心除杂为在离心机中，以500r/min速率处理60min；所述冷冻为在-20℃温度条件下冷冻；
[0106]
步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到浓度为20g/l的脲酶溶液。
[0107]
本实施例还提供一种应用上述壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属污染修复的方法，包括：
[0108]
步骤一、将0.1ml硝酸铜溶液和2ml氯化钙溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述硝酸铜溶液的浓度为2000mmol/l，所述氯化钙溶液的浓度为2mol/l；
[0109]
步骤二、将1ml脲酶溶液和4ml壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；
[0110]
步骤三、将步骤二所述体系b和10ml尿素溶液混合均匀，得到体系 c；所述尿素溶液的浓度为0.5mol/l；
[0111]
步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 12h，完成重金属污染修复。
[0112]
本实施例的技术效果与实施例1基本一致。
[0113]
实施例4
[0114]
本实施例提供一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液；所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的5倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的1.5倍；所述脲酶溶液的浓度为100g/l；所述尿素溶液的浓度为4mol/l。
[0115]
本实施例中，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
[0116]
本实施例中，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
[0117]
步骤一、磁力搅拌条件下，将0.9g壳聚糖加入360ml乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％；所述乙酸溶液的质量百分浓度为10％；
[0118]
步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为5.5～6，持续搅拌至无颗粒且体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液；所述氢氧化钠溶液的加入速率为2ml/min；所述氢氧化钠溶液的浓度为 4mol/l。
[0119]
本实施例中，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
[0120]
步骤一、将刀豆置于破壁机中粉碎5min，过筛，得到刀豆粉体；所述刀豆为成熟且烘干后的刀豆；所述粉碎的转速为30000r/min；所述刀豆粉体的粒径为3mm～4mm；
[0121]
步骤二、将40g步骤一所述刀豆粉体加入200ml乙醇溶液中，搅拌 60min，得到混合体系a；所述乙醇溶液的质量百分浓度为10％；
[0122]
步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以10000r/min速率离心10min；所述静置为在0℃条件下静置5h；
[0123]
步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；所述离心除杂为在离心机中，以8000r/min速率处理10min；所述冷冻为在-20℃温度条件下冷冻；
[0124]
步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到浓度为100g/l的脲酶溶液。
[0125]
本实施例还提供一种应用上述壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属污染修复的方法，包括：
[0126]
步骤一、将0.1ml硝酸铜溶液和4ml氯化钙溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述硝酸铜溶液的浓度为250mmol/l，所述氯化钙溶液的浓度为0.25mol/l；
[0127]
步骤二、将2ml脲酶溶液和10ml壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；
[0128]
步骤三、将步骤二所述体系b和3ml尿素溶液混合均匀，得到体系c；所述尿素溶液的浓度为4mol/l；
[0129]
步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 72h，完成重金属污染修复。
[0130]
本实施例的技术效果与实施例1基本一致。
[0131]
实施例5
[0132]
本实施例提供一种壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂，包括脲酶溶液、壳聚糖胶体溶液和尿素溶液；所述壳聚糖胶体溶液的体积为脲酶溶液体积的6倍，所述尿素溶液的体积为脲酶溶液体积的3倍；所述脲酶溶液的浓度为100g/l；所述尿素溶液的浓度为4mol/l。
[0133]
本实施例中，所述脲酶溶液中脲酶的活性为342.7u/g。
[0134]
本实施例中，所述壳聚糖胶体溶液的制备方法包括以下步骤：
[0135]
步骤一、磁力搅拌条件下，将0.9g壳聚糖加入180ml乙酸溶液中，持续搅拌至无颗粒，得到胶液；所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～95％；所述乙酸溶液的质量百分浓度为5％；
[0136]
步骤二、磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液加入步骤一所述胶液中，至ph为5.5～6，持续搅拌至无颗粒且体系澄清透明，得到壳聚糖胶体溶液；所述氢氧化钠溶液的加入速率为1ml/min；所述氢氧化钠溶液的浓度为 2mol/l。
[0137]
本实施例中，所述脲酶溶液的制备方法包括以下步骤：
[0138]
步骤一、将大豆置于破壁机中粉碎5min，过筛，得到大豆粉体；所述大豆为成熟且烘干后的大豆；所述粉碎的转速为30000r/min；所述大豆粉体的粒径为3mm～4mm；
[0139]
步骤二、将40g步骤一所述大豆粉体加入240ml乙醇溶液中，搅拌 20min，得到混合体系a；所述乙醇溶液的质量百分浓度为90％；
[0140]
步骤三、将步骤二所述混合体系a离心，得到上清液，将所述上清液静置，得到混合体系b；所述离心具体包括：将所述混合体系a均分后置于6个离心管中，以6000r/min速率离心40min；所述静置为在-10℃条件下静置5h；
[0141]
步骤四、将步骤三所述混合体系b离心除杂，去除上清液，冷冻，得到粗制脲酶；所述离心除杂为在离心机中，以1000r/min速率处理20min；所述冷冻为在-20℃温度条件下冷冻；
[0142]
步骤五、将步骤四所述粗制脲酶溶于水中，得到浓度为100g/l的脲酶溶液。
[0143]
本实施例还提供一种应用上述壳聚糖增强酶诱导碳酸盐沉淀固化剂进行重金属
污染修复的方法，包括：
[0144]
步骤一、将0.1ml硝酸铜溶液和2ml醋酸钙溶液混匀，加入蒸馏水定容至5ml，得到体系a；所述硝酸铜溶液的浓度为1000mmol/l，所述醋酸钙溶液的浓度为1mol/l；
[0145]
步骤二、将1.5ml脲酶溶液和9ml壳聚糖胶体溶液混合均匀，得到体系b；
[0146]
步骤三、将步骤二所述体系b和4.5ml尿素溶液混合均匀，得到体系 c；所述尿素溶液的浓度为4mol/l；
[0147]
步骤四、将步骤三所述体系c加入步骤一所述体系a中，静置反应 56h，完成重金属污染修复。
[0148]
本实施例的技术效果与实施例1基本一致。
[0149]
性能评价：
[0150]
实施例1的粗制脲酶活性测量结果见图1，测量方法为纳氏试剂法。根据图1可知，实施例1的粗制脲酶活性为342.7u/g，为低活脲酶。
[0151]
实施例1和对比例1的重金属污染修复过程中脲酶活性测量结果见图 2。根据图2可知，对比例1中未检出铵根离子，表明无脲酶活性，当改变硝酸铜溶液浓度时也未检出铵根离子，表明无脲酶活性，实施例1的体系在不同硝酸铜溶液浓度时均可检出铵根离子，表明壳聚糖胶体可有效保护脲酶使其避免铜离子毒性作用，可有效提高脲酶活性。
[0152]
实施例1和对比例1的重金属污染修复效果见图3。图3中折线图表明剩余的重金属离子浓度，柱状图则表明修复效率，根据图3可知，采用本发明的方法进行铜离子修复后，修复效率均可达到65％以上，其中对比例1因无修复效果，图中未示出。其中修复效率的测试和计算方法包括：将完成重金属污染修复的溶液，以4000～10000r/min离心5～20min，取上清液，使用0.22μm的针式过滤器过滤，加入5％～30％的硝酸酸化，用原子吸收分光光度计测量cu
2
浓度。
[0153]
根据下述公式计算修复效率：
[0154]
铜修复效率＝[(c
i-cr)/ci]
×
100％
[0155]
其中，ci为cu
2
初始浓度，cr为修复过后cu
2
剩余浓度。
[0156]
实施例2的重金属污染修复过程中脲酶活性测量结果见图4。根据图 4可知，实施例2的体系在不同硝酸铅溶液浓度时均可检出铵根离子，表明壳聚糖胶体可有效保护脲酶使其避免铅离子毒性作用，可有效提高脲酶活性。
[0157]
实施例2的重金属污染修复效果见图5。图5中折线图表明剩余的重金属离子浓度，柱状图则表明修复效率，根据图5可知，采用本发明的方法进行铅离子修复后，修复效率均最高可达到99％左右。修复效率的测试和计算方法与上述方法相同。
[0158]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。