固定化载体的制备与性能研究

论文摘要

本课题研究的主要目的是用硅烷偶联剂处理技术对玻璃纤维织物进行表面改性，以制备出适于生物固定化的载体，并考察制备的载体对脂肪酶的固定化效果。实验样品为E-玻璃纤维织物，偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH-550）和γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）。实验过程先将玻璃纤维织物进行热处理以除去表面吸附的水分和有机物，再用NaOH溶液预处理以增加织物表面的羟基数，然后浸渍在一定浓度的硅烷偶联剂水溶液中制备出用于生物固定化的载体，用制备的载体对脂肪酶进行固定化实验。测定了载体表面对水的润湿性，力学强度、表面官能团、表面形貌及对脂肪酶的固定化率。载体表面对水的接触角增大说明硅烷偶联剂处理使其疏水性增强；载体断裂强力的降低说明硅烷偶联剂处理会对其力学强度有很大影响；电镜照片显示载体表面粗糙度变大；红外光谱分析表明偶联剂已成功键接；对脂肪酶固定化率的提高说明硅烷偶联剂处理效果显著。载体制备过程中硅烷溶液的浓度和浸渍时间对接触角影响较大，接触角随着偶联剂溶液浓度的增加而先增大后减小，随着浸渍时间的延长而先增大后趋于稳定。本实验条件下，硅烷偶联剂KH-550和KH-560水溶液对织物表面处理的条件在浓度为3%（体积分数）、浸渍时间为10min时效果较好。此时，载体表面疏水性较强，表面的偶联剂较多，表面粗糙度明显变大，载体对脂肪酶的固定化率较高。实验表明，利用硅烷偶联剂处理技术对玻璃纤维织物进行表面改性来制备固定化载体方法可行，制备的载体性能改善明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 文献综述
• 2.1 当前研究动态
• 2.1.1 生物固定化概述
• 2.1.2 固定化方法
• 2.1.2.1 吸附法
• 2.1.2.2 包埋法
• 2.1.2.3 交联法
• 2.1.2.4 共价键结合法
• 2.1.3 固定化载体
• 2.1.3.1 固定化载体材料的性能要求
• 2.1.3.2 常用的固定化载体材料
• 2.2 织物表面处理技术
• 2.2.1 偶联剂处理
• 2.2.1.1 硅烷偶联剂表面处理
• 2.2.1.2 钛酸酯偶联剂表面处理
• 2.2.1.3 铝酸酯偶联剂表面处理
• 2.2.2 偶联剂与其他助剂协同处理
• 2.2.3 织物表面的接枝处理
• 2.2.4 等离子体表面处理
• 2.2.5 稀土表面处理
• 2.3 有机硅烷偶联剂及其应用
• 2.3.1 硅烷偶联剂的种类及其选择
• 2.3.2 硅烷偶联剂应用方法
• 2.4 玻璃表面的表征方法
• 2.5 研究意义及内容特点
• 2.5.1 研究意义
• 2.5.2 研究内容
• 第三章 实验方法
• 3.1 实验材料与设备
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 固定化载体的制备
• 3.2.2 载体固定化脂肪酶
• 3.2.3 固定化效率测定中标准曲线的制备
• 3.3 表征方法
• 3.3.1 载体表面润湿性表征
• 3.3.2 载体力学强度测定
• 3.3.3 载体表面官能团测定
• 3.3.4 载体表面形貌表征
• 3.3.5 载体对脂肪酶固定化率的测定
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 载体制备条件探究
• 4.1.1 硅烷溶液配制讨论
• 4.1.2 预处理条件选择
• 4.2 载体表面润湿性探究
• 4.2.1 预处理对接触角的影响
• 4.2.2 热处理对接触角的影响
• 4.2.3 硅烷偶联剂种类对接触角的影响
• 4.2.4 硅烷偶联剂溶液的浓度对接触角的影响
• 4.2.5 浸渍时间对接触角的影响
• 4.2.6 反应温度对接触角的影响
• 4.3 载体力学强度分析
• 4.3.1 处理方式对载体断裂强力的影响
• 4.3.2 硅烷偶联剂溶液的浓度对纤维断裂强力的影响
• 4.3.3 反应时间对纤维断裂强力的影响
• 4.4 载体的红外光谱分析
• 4.4.1 硅烷偶联剂种类对表面官能团的影响
• 4.4.2 硅烷偶联剂溶液的浓度对表面官能团的影响
• 4.5 载体表面形貌分析
• 4.6 载体表面脂肪酶固定化效果探究
• 4.6.1 考马斯亮蓝 G-250 法的原理和特点
• 4.6.2 载体表面处理对脂肪酶固定化的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 作者攻读硕士期间发表的论文及成果