电纺聚氨酯/再生纤维素纳米纤维膜固定化漆酶高效降解废水中对氯苯酚的研究

针对漆酶(Laccase)稳定性差、易失活及回收困难等问题，研究人员通过金属离子配位技术将漆酶高效负载于电纺聚氨酯/再生纤维素(TPU/RC)纳米纤维膜，构建了Lac@Cu(II)/TPU/RC固定化酶体系。该体系对10 mg/L对氯苯酚(P-CP)降解率达81.49%，重复使用后仍保持58%以上活性，为水污染治理提供了高效稳定的生物催化解决方案。

　　

在环境污染治理领域，对氯苯酚(P-CP)因其环境持久性、高毒性和生物累积性成为棘手难题。传统处理方法如吸附法和化学氧化法存在能耗高、易产生二次污染等缺陷，而游离漆酶(Laccase)虽能高效降解酚类污染物，却面临稳定性差、回收利用率低的瓶颈。如何突破酶固定化技术的限制，实现漆酶在废水处理中的规模化应用，成为环境生物技术领域亟待解决的科学问题。

安徽高校研究团队创新性地将电纺技术与金属配位策略相结合，开发出兼具高机械强度和催化活性的固定化酶纳米纤维膜(Lac@Cu(II)/TPU/RC)。通过优化聚氨酯(TPU)与纤维素乙酸酯(CA)的纺丝比例(1:1时性能最佳)，经脱乙酰化改性获得表面富含羟基的再生纤维素(RC)载体，再通过Cu²⁺
配位实现漆酶的高效固定，酶负载量达136 mg/g。该成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为水环境修复提供了新思路。

关键技术方法
研究采用电纺技术制备TPU/CA复合纳米纤维膜，通过碱处理实现表面脱乙酰化改性；利用Cu²⁺
与载体表面羟基及漆酶活性位点的配位作用实现酶固定；采用SEM、FTIR和力学测试表征材料特性；通过紫外分光光度法测定对P-CP的降解动力学。

研究结果

1. 载体表征：TPU/RC纤维直径200-400 nm，拉伸强度达8.7 MPa，接触角降至35.2°，证实改性后亲水性和机械性能显著提升。
2. 固定化优化：Cu²⁺
   配位法漆酶负载量比物理吸附提高2.1倍，最适pH和温度分别稳定在4.0和50°C。
3. 稳定性测试：固定化酶20天后活性保留80%，重复使用5次后降解率仍超58%，远优于游离酶。
4. 降解机制：遵循二级反应动力学，P-CP主要通过漆酶催化氧化生成醌类中间体进而矿化。

结论与意义
该研究成功构建了"载体-配位-酶"三位一体的催化体系，突破传统固定化酶载体比表面积小、传质阻力大的限制。TPU/RC的柔性网络结构保障了材料的可操作性，而Cu²⁺
配位既增强酶-载体结合力又不破坏酶活性中心。实际废水处理中，该固定化酶膜对P-CP的降解效率达工业应用要求，且可通过简单过滤实现回收。这项技术为持久性有机污染物的绿色治理提供了可规模化应用的解决方案，在环境生物工程领域具有重要推广价值。