利用固定化脲酶处理尿素废水

第20卷第1期1998年1月南　京　化　工　大　学　学　报JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYVol.20No.lJan.1998利用固定化脲酶处理尿素废水徐　虹　朱建良　朱　颖　欧阳平凯α(南京化工大学生物工程与科学系,南京,210009)摘　要　研究了各种材料固定化脲酶用于处理化肥厂的尿素废水,选择了明胶2戊二醛包埋法。对其固定化条件和固定化脲酶的性质进行了探讨,结果表明:在50℃下,尿素废水通过固定化酶柱只需停留3min,就有92.5%的尿素分解。固定化脲酶的半衰期为3个月。关键词　尿素　脲酶　固定化中图分类号　TQ464.7　　年产3×105t合成氨的化肥厂,尿素废水的排放量在45m3�h左右。如何处理尿素废水的问题,引起国内外科研工作者极大关注。目前有的化肥厂采用化学处理法,废水在一个1.5～1.8MPa压力(185～195℃)的塔中停留20min,废水中的尿素在高温高压下分解成NH3和CO2,再经解吸塔回收。这套装置总投资约8×106元,另外处理过程能耗极大。应用生物技术,利用脲酶对尿素的专一性反应把尿素分解为NH3和CO2,反应式为:(NH2)2CO+H2O脲酶2NH3+CO2此反应可在常温下进行,反应效率极高。生成的NH3和CO2可用解吸方法加以回收。本研究从实用角度考虑,选择最简单的包埋法来固定化脲酶。比较了几种不同材料固定化脲酶的效果,选择明胶2戊二醛法固定化脲酶,对固定化条件和固定化脲酶的理化性质进行了初步探讨。进行装柱运行,考察了其处理含尿素废水的效果。1　材料与方法1.1　材料脲酶,BDHChemicalsLtdEngland产品;明胶,上海明胶厂;戊二醛,上海化学试剂站分装厂出品。1.2固定化方法1.2.1　卡拉胶固定法将100mg脲酶溶于66mL、37～50℃的蒸馏水中,又将1.8g卡拉胶溶于34mL、40～60℃的蒸馏水中,然后把两种溶液混合,搅匀置冰箱,40min后取出,将凝胶切成4mm×4mm×4mm小块,泡在0.3molKCl溶液中,置冰箱过夜后用蒸馏水洗涤2次。1.2.2　琼脂固定化将100mg脲酶溶于100mL、4%的琼脂溶液(45℃)中,搅匀后倒入灭菌培养皿中,待凝固后切成4mm×4mm×4mm小块,用蒸馏水洗涤2次。1.2.3　海藻酸钠固定化将100mg脲酶溶于100mL、2%海藻酸钠溶液(40℃)中,搅匀后用粗针头(1.5mm)挤入到300mL、2%CaCl2中,置冰箱过夜后用蒸馏水洗涤2次。1.2.4　明胶固定化将100mg脲酶溶于100mL、6%明胶溶液(35℃)中,搅匀后倒入灭菌培养皿中,置冰箱30min,待冷凝后切成4mm×4mm×4mm小块,泡入100mL、0.5%戊二醛溶液中,室温下交联1.5h后,用蒸馏水洗涤2次。1.3　分析方法脲酶活力的测定:按参考文献[1]进行。α收稿日期:1997204213©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.酶活定义:在35℃,每分钟催化生成lmolNH3的酶量为1个单位2　实验结果2.1　不同材料固定化脲酶效果的比较按前面所述的固定化方法,分别用卡拉胶、海藻酸钠、琼脂和明胶固定化脲酶,为了方便比较,我们采用每克固定化酶均包埋1mg脲酶,分别测定脲酶活力,结果见表1。从酶活力收率来看,用明胶固定较其他材料高,用海藻酸钠固定,酶活力损失最大。我们进一步考察固定化酶的稳定性,发现琼脂包埋的固定化酶经3～4d反应后,酶