仲慧赟，劉 芳，呂玉翠 陸津津，楊 偉

(中國(guó)石油大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院,山東 青島 266580)

介孔SiO2固定化溶菌酶在柴油泄漏循環(huán)水系統(tǒng)中的緩蝕性能

仲慧赟，劉 芳，呂玉翠 陸津津，楊 偉

(中國(guó)石油大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院,山東 青島 266580)

采用溶膠-凝膠法合成了介孔SiO2微球,并采用TEM、BET及FT-IR譜對(duì)其進(jìn)行表征。以介孔SiO2微球?yàn)檩d體,利用物理吸附法制備固定化溶菌酶,優(yōu)化了制備條件,并將在優(yōu)化條件下制備的固定化溶菌酶投加于柴油泄漏循環(huán)水中,考察其對(duì)碳鋼的緩蝕效果。結(jié)果表明,制備固定化溶菌酶的最佳條件為溶菌酶質(zhì)量濃度0.8 g/L、固定化時(shí)間10 h、pH值6.5、緩沖溶液摩爾濃度50 mmol/L。在柴油質(zhì)量濃度為80 mg/L的冷卻循環(huán)水中,固定化溶菌酶對(duì)碳鋼的緩蝕率最高可達(dá)78.21%,且穩(wěn)定性比游離溶菌酶有顯著提高。

介孔SiO2微球；固定化；溶菌酶；柴油泄漏；循環(huán)冷卻水；緩蝕

在我國(guó)石油煉化企業(yè)中,由于密封技術(shù)落后、換熱器質(zhì)量差、管線老化、操作不當(dāng)?shù)仍?普遍存在著油品泄漏問題[1]。油品附著于管壁上,形成局部的保護(hù)膜,易造成嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。油品泄漏下,投加常規(guī)的緩蝕劑不能達(dá)到高效的緩蝕效果,因此,需要篩選適用于油品泄漏情況下的新型緩蝕劑。

溶菌酶(Lysozyme,EC 3.2.1.17)是一種專門作用于微生物細(xì)胞壁的水解酶[2-3],是一種有效的抗菌劑,能引起細(xì)菌裂解[4-5],又稱胞壁質(zhì)酶或N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶。根據(jù)來源不同可將溶菌酶分為動(dòng)物源溶菌酶、植物源溶菌酶和微生物源溶菌酶3類[4]。Fleming等在1922年發(fā)現(xiàn)了溶菌酶[6],1965年,英國(guó)的菲利普弄清了溶菌酶完全的立體結(jié)構(gòu)[7]。譙康全等[8]研究了硫酸介質(zhì)中溶菌酶對(duì)Q235鋼的緩蝕作用,結(jié)果表明,在酸性條件下溶菌酶對(duì)Q235鋼有顯著的緩蝕作用。然而,游離的溶菌酶穩(wěn)定性較差,易受環(huán)境條件影響而失活,且難以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。因此,對(duì)溶菌酶進(jìn)行固定化是實(shí)現(xiàn)其廣泛利用的有效途徑。

介孔材料不僅具有較大的孔徑,同時(shí)還具有高比表面積和大吸附容量,與傳統(tǒng)的微孔材料相比,更有利于分子的快速擴(kuò)散,使之能為大分子(如石油化工中重油有機(jī)分子、生物酶分子等)的反應(yīng)、酶的固定化提供適宜的空間,在催化、吸附、光、電、磁等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值[9-10]。

筆者以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,采用溶膠-凝膠法合成介孔SiO2微球;以此為載體,制備固定化溶菌酶,優(yōu)化了固定化條件,并初步考察其在柴油泄漏循環(huán)水中對(duì)碳鋼的緩蝕效果,為溶菌酶的工業(yè)化利用提供理論和技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和試劑

溶菌酶,生化試劑,M=14400,酶活力大于10000 U/mg,山東蘇柯漢生物工程股份有限公司產(chǎn)品;十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、正硅酸乙酯(TEOS)、羧甲基殼聚糖、鐵氰化鉀、無水乙醇、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀等,均為分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

直餾柴油,購于江蘇新海石化有限公司,20℃密度為0.8392 g/cm3,屬于輕質(zhì)柴油。35℃下黏度較小,為3.26 mm2/s,因此當(dāng)其泄漏到循環(huán)水中,經(jīng)過曝氣循環(huán)后,能夠與水很好地混合,并有一部分溶解于水。柴油中Zn和Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.38 μg/g和0.91 μg/g。

實(shí)驗(yàn)用循環(huán)水,取自青島某煉化企業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

1.2 介孔SiO2微球的制備及表征

采用溶膠-凝膠法制備介孔SiO2微球[11-12]。25℃下,1.5 g CTAB溶于300 mL蒸餾水中,磁力攪拌至澄清,加入75 mL無水乙醇攪拌10 min;逐滴滴加13 mL氨水,攪拌15 min;逐滴加入5 mL TEOS,持續(xù)攪拌2 h。將得到的乳白色渾濁液陳化,過夜;抽濾,先水洗后乙醇洗,用AgNO3檢驗(yàn)濾液直至沒有沉淀為止。將得到的白色沉淀于90℃干燥、研磨、550℃下焙燒5 h,即得到介孔SiO2微球樣品。

分別采用日本日立公司JEM2100型透射電子顯微鏡、美國(guó)ASAP2020型比表面測(cè)試儀、美國(guó)Thermo Nicolet公司NEXUS型傅里葉變換紅外光譜儀表征所制備的介孔SiO2微球樣品。

1.3 溶菌酶的固定化

采用物理吸附法固定化溶菌酶。將一定量的介孔SiO2微球樣品加至含有一定濃度溶菌酶的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液中,30℃下振蕩一定時(shí)間;抽濾,洗去多余的溶菌酶,得到白色沉淀;在30℃下烘干白色沉淀,即得到固定化溶菌酶樣品。

1.4 溶菌酶的相對(duì)活性測(cè)定

溶菌酶可以內(nèi)切的方式作用于殼聚糖,斷開殼聚糖上的β-1,4-糖苷鍵,因此,通過測(cè)定溶液中還原糖的濃度,就可間接求出溶菌酶的活力[13-14]。取6 mL pH值為4.5、質(zhì)量濃度為1.2 g/L的羧甲基殼聚糖溶液與0.1 g固定化溶菌酶在55℃反應(yīng)60 min后,抽濾;取5 mL上清液于具塞試管中,加入1 mL堿性鐵氰化鉀溶液,混合搖勻,在沸水中煮沸10 min;冷卻,以試劑空白作參比,420 nm波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度A,用以計(jì)算固定化溶菌酶的相對(duì)活性,簡(jiǎn)稱相對(duì)酶活(Relative activity)。

在同組實(shí)驗(yàn)中,以最大吸光度(Amax)的固定化溶菌酶的相對(duì)酶活為100%,其余樣品的相對(duì)酶活為其吸光度A與Amax之比,以百分?jǐn)?shù)表示。

1.5 循環(huán)水水質(zhì)分析方法

循環(huán)水水質(zhì)分析方法列于表1。

表1 循環(huán)冷卻水水質(zhì)分析方法

1.6 生物酶緩蝕性能測(cè)定

參考GB/T 18175-2000旋轉(zhuǎn)掛片法測(cè)定生物酶的緩蝕性能。選用A3碳鋼掛片(50 mm×25 mm×2 mm)作為腐蝕對(duì)象,利用RCC-Ⅱ型旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)儀進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)。以含柴油質(zhì)量濃度為80 mg/L的循環(huán)水模擬循環(huán)水系統(tǒng)介質(zhì)泄漏。在該系統(tǒng)中加入不同質(zhì)量的固定化溶菌酶,置于哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司立體恒溫振蕩器中,在溫度40℃、轉(zhuǎn)速80 r/min的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)72 h。對(duì)掛片進(jìn)行清洗處理,稱重,計(jì)算其質(zhì)量損失,同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。分別以式(1)、(2)計(jì)算碳鋼的腐蝕速率(X1)和固定化溶菌酶對(duì)碳鋼的緩蝕率(X2)。

(1)

(2)

式(1)、(2)中,m為試片質(zhì)量損失,g;m0為空白實(shí)驗(yàn)試片的質(zhì)量損失平均值,g;S為試片的表面積,cm2;ρ為試片的密度,g/cm3;t為實(shí)驗(yàn)時(shí)間,h;8760為與1 a相當(dāng)?shù)男r(shí)數(shù),h/a;10為與1 cm相當(dāng)?shù)暮撩讛?shù),mm/cm;X0和X1分別為空白實(shí)驗(yàn)和加劑實(shí)驗(yàn)中試片的腐蝕速率,mm/a。

2 結(jié)果與討論

2.1 所制備的介孔SiO2的表征結(jié)果

2.1.1 形貌

圖1為介孔SiO2微球樣品的TEM照片。從圖1(a)可以看出,所制備的介孔SiO2是一些形狀比較規(guī)則的圓形顆粒,顆粒粒徑在150～200 nm范圍,大小不一,分散性不太好,顆粒呈現(xiàn)堆積、掩蓋狀態(tài)。圖1(b)為一個(gè)完整顆粒的高分辨圖片,可以清楚地觀察到其具有介孔狀結(jié)構(gòu),孔道呈發(fā)散的蠕蟲狀。

圖1 介孔SiO2微球樣品的TEM照片

2.1.2 BET比表面性質(zhì)

圖2為介孔SiO2微球樣品的N2吸附-脫附等溫線和孔徑分布。

根據(jù)BDDT(Brunauer deming deming teller)分類,圖2(a)顯示的N2吸附-脫附等溫線的起始段斜率變化由大到小,是典型的IV型等溫線,屬于多孔物質(zhì)發(fā)生多分子層吸附時(shí)特有的等溫線[15]。在一定范圍的p/p0下出現(xiàn)滯后環(huán),是非氣孔型固體表面的氣體物理吸附引起;由于多層吸附的存在,吸附量隨著p/p0的增加不斷增大,在0.2～0.3范圍有一個(gè)快速的上升,這是由介孔里N2的毛細(xì)凝聚引起的。脫附等溫線與吸附等溫線一致,說明介孔SiO2微球具有很好的介孔特性。BET測(cè)試得到介孔SiO2微球的比表面積為1088.9 m2/g。

從圖2(b)看出,介孔SiO2微球的孔徑分布在2～3 nm之間,平均孔徑為2.55 nm;孔徑分布曲線呈單峰狀,并且半峰寬較窄,說明樣品的孔徑均勻,其結(jié)構(gòu)為介孔狀。

圖2 介孔SiO2微球樣品的N2吸附-脫附等溫線和孔徑分布

2.1.3 FT-IR分析

圖3為介孔SiO2微球的FT-IR譜。從圖3可以看出,464 cm-1附近有一窄而尖的峰,歸屬于Si—O—Si的伸縮振動(dòng),800 cm-1附近的吸收峰歸屬于Si—O—Si的彎曲振動(dòng),933 cm-1附近的吸收峰歸屬于Si—O的伸縮振動(dòng);1087 cm-1附近有一強(qiáng)且尖銳的峰,歸屬于硅氧烷中Si—O—Si的不對(duì)稱振動(dòng);1639 cm-1附近的吸收峰歸屬于SiO2表面吸水后形成的氫鍵,3415 cm-1附近的吸收峰歸屬于硅醇Si—OH及表面吸附水的—OH振動(dòng)。由此證明,所制備的樣品為SiO2。

圖3 介孔SiO2微球的FT-IR譜

2.2 介孔SiO2固定化溶菌酶的制備條件優(yōu)化

2.2.1 溶菌酶給酶量的優(yōu)化

取等量介孔SiO2,投加到不同質(zhì)量濃度溶菌酶的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液(50 mmol/L,pH值7.0)中,其他條件相同,進(jìn)行溶菌酶的固定化,得到的固定化溶菌酶的相對(duì)酶活示于圖4。

圖4 溶菌酶質(zhì)量濃度(ρ)對(duì)固定化溶菌酶相對(duì)酶活的影響

由圖4看到,隨著溶菌酶質(zhì)量濃度的增加,固定化溶菌酶的相對(duì)酶活逐漸增大,當(dāng)溶菌酶質(zhì)量濃度為0.8 g/L時(shí),相對(duì)酶活達(dá)到最大;繼續(xù)增加給酶量,相對(duì)酶活反而略有下降。陳建龍[16]利用空氣玻纖濾材進(jìn)行溶菌酶固定化時(shí)也發(fā)現(xiàn),隨著給酶量增大,固定化酶活性先增大后減小。這是因?yàn)槿芫纲|(zhì)量濃度增加,使固定在介孔SiO2上的酶量相應(yīng)增加;然而,隨著載體負(fù)載酶量的增大,酶分子相互擁擠造成的空間位阻也增大,使溶菌酶活性中心互相遮蓋,底物與產(chǎn)物也不能及時(shí)擴(kuò)散,因此,超過一定溶菌酶質(zhì)量濃度后,固定化酶的活性反而下降。固定化溶菌酶最佳的溶菌酶質(zhì)量濃度為0.8 g/L。

2.2.2 固定化時(shí)間的優(yōu)化

取等量介孔SiO2,投加到溶菌酶質(zhì)量濃度為0.8 g/L的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液(50 mmol/L,pH值7.0)中,室溫下考察固定化時(shí)間對(duì)固定化溶菌酶相對(duì)酶活的影響,結(jié)果示于圖5。

圖5 固定化時(shí)間對(duì)固定化溶菌酶相對(duì)酶活的影響

從圖5可以看出,隨著固定化時(shí)間的延長(zhǎng),固定化酶的相對(duì)酶活先增大后減小;當(dāng)吸附時(shí)間為10 h時(shí),相對(duì)酶活達(dá)到最大。固定化時(shí)間小于10 h時(shí),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),溶菌酶的吸附量逐漸增大,因此相對(duì)酶活逐漸增大;當(dāng)固定化時(shí)間為10 h時(shí),反應(yīng)達(dá)到吸附平衡,相對(duì)酶活達(dá)到最大;固定化時(shí)間超過10 h后,雖然溶菌酶固定量增大,但與給酶量過大效果類似,溶菌酶分子相互擁堵,使溶菌酶活性中心互相遮蓋,因此,超過一定時(shí)間后,固定化酶的相對(duì)酶活反而下降。制備固定化溶菌酶最佳的固定化時(shí)間為10 h。

2.2.3 pH值的優(yōu)化

取等量介孔SiO2投加到溶菌酶質(zhì)量濃度為0.8 g/L的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液(50 mmol/L)中,室溫振蕩10 h,考察固定化pH值對(duì)固定化酶相對(duì)酶活的影響,結(jié)果示于圖6。從圖6可以看出,介孔SiO2固定化溶菌酶的最佳pH值為6.5。pH值增大或減小都會(huì)使固定化溶菌酶的相對(duì)酶活降低。

圖6 固定化pH值對(duì)固定化酶相對(duì)酶活的影響

劉慧等[17]的研究表明,溶菌酶的最適pH值在6～6.5范圍,在5～7范圍內(nèi)酶活性相對(duì)比較穩(wěn)定,而大于7時(shí)酶活性急劇下降,當(dāng)pH值為8時(shí),相對(duì)酶活下降至10%左右。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其研究大致相符。然而pH值低于6.5時(shí),固定化溶菌酶的相對(duì)酶活下降較大,pH值為5.4時(shí),相對(duì)酶活下降至71.74%。這是因?yàn)樗嵝詶l件下,溶菌酶活性中心氨基酸的解離狀態(tài)可能不利于酶活性的充分發(fā)揮;同時(shí),溶菌酶的等電點(diǎn)為pH值10.8左右[4],在酸性條件下表面帶正電荷,使酶分子與介孔SiO2表面的硅羥基的相互作用減弱。

2.2.4 緩沖液濃度的優(yōu)化

取等量介孔SiO2,投加到溶菌酶質(zhì)量濃度為0.8 g/L的Na2HPO4-KH2PO4緩沖溶液(pH值6.5)中,在室溫振蕩10 h條件下,考察緩沖液濃度對(duì)固定化酶相對(duì)酶活的影響,結(jié)果示于圖7。

從圖7可以看出,當(dāng)緩沖液摩爾濃度為50 mmol/L時(shí),固定化溶菌酶的相對(duì)酶活最高,當(dāng)濃度高于50 mmol/L時(shí),固定化溶菌酶的相對(duì)酶活下降明顯。這是因?yàn)楫?dāng)緩沖液摩爾濃度為25 mmol/L時(shí),緩沖效果較弱,不能保證溶菌酶固定化時(shí)的穩(wěn)定環(huán)境,因此固定化效果較摩爾濃度為50 mmol/L時(shí)差;而當(dāng)緩沖液摩爾濃度高于50 mmol/L時(shí),由于濃度過高,蛋白亞基之間的相互作用可能會(huì)遭到破壞,引起亞基解離,同時(shí),會(huì)影響酶分子與介孔SiO2表面的吸附作用力,從而影響酶的固定化效果。另外,當(dāng)濃度過高時(shí),可能導(dǎo)致電荷屏蔽作用,使底物分子不能接近酶的活性中心,從而降低了固定化溶菌酶的催化效率,使相對(duì)酶活降低。因此優(yōu)選緩沖液摩爾濃度為50 mmol/L。

圖7 緩沖液摩爾濃度對(duì)固定化酶相對(duì)酶活的影響

2.3 固定化溶菌酶的緩蝕性能

2.3.1 實(shí)驗(yàn)用循環(huán)水水質(zhì)

一般情況下,循環(huán)水是中性和弱堿性的,pH值控制在7～9.5之間。實(shí)驗(yàn)循環(huán)水的水質(zhì)分析結(jié)果列于表2。

表2 實(shí)驗(yàn)用循環(huán)水水質(zhì)

1) Based on CaCO3

2.3.2 柴油投加量的確定

向2 L燒杯中加入1 L循環(huán)水,并向其中投加不同量的柴油,按1.6節(jié)中所述方法進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn),測(cè)定碳鋼的腐蝕速率,結(jié)果示于圖8。

圖8 含不同質(zhì)量濃度柴油循環(huán)水中碳鋼的腐蝕速率(X1)

從圖8可以看出,隨著循環(huán)水中柴油質(zhì)量濃度的不斷增加,碳鋼的腐蝕速率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)榈蜐舛鹊牟裼湍転楫愷B(yǎng)菌的生長(zhǎng)提供碳源等營(yíng)養(yǎng)條件,使細(xì)菌總數(shù)高于未投加柴油時(shí)[18],創(chuàng)造產(chǎn)生點(diǎn)蝕的環(huán)境[19];隨著柴油濃度的繼續(xù)增加,對(duì)異養(yǎng)菌產(chǎn)生了毒性,從而使細(xì)菌總數(shù)降低,減緩了碳鋼的腐蝕速率。

循環(huán)冷卻水中的油一般以分散態(tài)、乳化態(tài)或溶解態(tài)的形式存在,當(dāng)油含量較高時(shí)可通過物理或化學(xué)方法破乳,最后的濃度往往較低。此外,由圖8可知,碳鋼在柴油質(zhì)量濃度為80 mg/L的循環(huán)水中的腐蝕速率最高,故選擇80 mg/L作為模擬柴油泄漏腐蝕實(shí)驗(yàn)的柴油質(zhì)量濃度。

2.3.3 固定化溶菌酶的緩蝕效果

向2 L燒杯中加入1 L循環(huán)水,向其中投加少許柴油,使柴油的質(zhì)量濃度為80 mg/L,并分別加入不同量的固定化溶菌酶進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn),測(cè)定碳鋼的腐蝕速率和固定化溶菌酶對(duì)碳鋼的緩蝕率,結(jié)果示于圖9。

從圖9可以看出,隨著固定化溶菌酶質(zhì)量濃度的增加,碳鋼的腐蝕速率下降明顯,相應(yīng)的緩蝕率逐漸增大;當(dāng)質(zhì)量濃度為0.5 g/L時(shí),緩蝕率達(dá)77.10%;增大固定化溶菌酶質(zhì)量濃度至0.7 g/L時(shí),緩蝕率為78.21%。

盧憲輝等[20]研究表明,使用游離溶菌酶進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)時(shí),雖緩蝕效果明顯,但隨著溶菌酶質(zhì)量濃度增加,呈現(xiàn)先增大后減小的波動(dòng)變化,即游離溶菌酶性質(zhì)不穩(wěn)定。這主要是由于循環(huán)冷卻水的pH值一般為7～9.5,在此范圍內(nèi),游離溶菌酶的活性穩(wěn)定性較差[17]。實(shí)驗(yàn)表明,固定化溶菌酶的穩(wěn)定性較游離溶菌酶有了顯著提高。

圖9 含柴油循環(huán)水添加不同量固定化溶菌酶時(shí)碳鋼的腐蝕速率(X1)和緩蝕率(X2)

然而,游離溶菌酶對(duì)碳鋼的緩蝕率最高可達(dá)83%,略高于固定化溶菌酶。這是因?yàn)橛坞x溶菌酶的酶分子直接分散在循環(huán)水中,而固定化溶菌酶的酶分子在介孔SiO2表面吸附,降低了與循環(huán)水中細(xì)菌的接觸能力,從而影響了其緩蝕效果。

3 結(jié) 論

采用溶膠-凝膠法合成了介孔SiO2微球,其粒徑在150～200 nm范圍,表面平均孔徑為2.55 nm,比表面積為1088.9 m2/g。利用物理吸附法固定化溶菌酶,確定固定化的最佳條件為溶菌酶質(zhì)量濃度0.8 g/L、固定化時(shí)間10 h、pH值6.5、緩沖溶液摩爾濃度50 mmol/L。在模擬柴油泄漏循環(huán)冷卻水的腐蝕實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)柴油投加質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí),固定化溶菌酶對(duì)碳鋼的緩蝕率最高可達(dá)78.21%,且穩(wěn)定性較游離溶菌酶有顯著提高;然而,其最高緩蝕率較游離溶菌酶的最高緩蝕率(83%)低,表明固定化溶菌酶對(duì)細(xì)菌的親和力較游離溶菌酶弱。

[1] 劉芳,楊飛, 王飛揚(yáng),等. 油品泄漏對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)生物黏泥生長(zhǎng)特性的影響[J]. 石油學(xué)報(bào)(石油加工),2012, 28(5):883-888. (LIU Fang, YANG Fei, WANG Feiyang, et al. Effects of oil leakage in circulating cooling water system on biofouling growth characteristics[J]. Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section), 2012, 28(5):883-888.)

[2] 尹金鳳, 史鋒, 王小元. 蛋清溶菌酶與滲透劑對(duì)大腸桿菌的協(xié)同抑菌作用[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(11): 176-180. (YIN Jinfeng,SHI Feng,WANG Xiaoyuan. Synergistic antibacterial effect of lysozyme with cell permeabilizers on escherichia coli[J]. Food Science, 2011, 32(11): 176-180.)

[3] CALLEWAERT L, MICHIELS C W. Lysozymes in the animal kingdom[J]. J Biosci, 2010, 35(1): 127-160.

[4] 林翠花, 肖素榮, 孟慶國(guó). 溶菌酶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用[J]. 濰坊學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 5(2): 108-110.(LIN Cuihua, XIAO Surong, MENG Qingguo. The structure, characteristics of lysozyme and its application[J]. Journal of Weifang University, 2005, 5(2): 108-110. )

[5] BLAKE C, KOENIG D, MAIR G,et al.Structure of hen egg-white lysozyme.A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Angstrom resolution[J].Nature,1965,206(4986):757-761.

[6] LENINGER A, NELSON D,COX M.Principles of Biochemistry[M].2nd Edition.New York:Worth Publishers, 1993:180-312.

[7] 肖懷秋, 林親錄, 李玉珍,等. 溶菌酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng), 2005, (2): 32-34.(XIAO Huaiqiu, LIN Qinlu, LI Yuzhen, et al. Application of lysozyme in the food industry[J]. Food and Nutrition in China, 2005, (2): 32-34. )

[8] 譙康全,吳永強(qiáng), 劉新露. 溶菌酶在硫酸介質(zhì)中對(duì)Q235鋼緩蝕行為的研究[J]. 腐蝕與防護(hù),2012, 33(6):478-481.(QIAO Kangquan, WU Yongqiang, LIU Xinlu. Corrosion inhibition behavior of lysozyme on Q235 steel in H2SO4solution[J]. Corrosion & Protection, 2012, 33(6): 478-481.)

[9] LEE C, LIN T,MOU C.Mesoporous materials for encapsulating enzymes[J].Nano Today,2009,4(2):165-179.

[10] 呂勇軍,李佩晉, 郭楊龍,等.酶在有序介孔材料上的固定化[J].化學(xué)進(jìn)展.2008,20(7-8):1172-1179. (Lü Yongjun, LI Peijin, GUO Yanglong, et al. Immobilization of enzymes on mesoporous materials[J]. Progress in Chemistry, 2008,20(7-8):1172-1179.)

[11] 楊沖. 介孔二氧化硅的制備及銀的負(fù)載性研究[D].南京:南京理工大學(xué),2010.

[12] 方欣閃. 介孔二氧化硅微球的制備[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,33(2):90-93.(FANG Xinshan. Preparation of mesoporous silica microsphere[J]. Journal of Changchun University of Science and Technology(Natural Science Edition), 2010,33(2):90-93.)

[13] 郭慶啟, 張娜, 符群,等. AB-8 大孔樹脂固定化溶菌酶及酶學(xué)性質(zhì)研究[J]. 食品科學(xué), 2012, 33(17): 216-220. (GUO Qingqi, ZHANG Na, FU Qun, et al. Immobilization of lysozyme onto AB-8 macroporous resin and its enzymatic characterization[J]. Food Science, 2012, 33(17): 216-220.)

[14] 馬如, 黃明智. 殼聚糖的溶菌酶降解[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 29(6): 41-43. (MA Ru, HUANG Mingzhi. Hydrolysis of chitosan with lysozyme[J]. Journal of Beijing University of Chemical Technology, 2002, 29(6): 41-43.)

[15] 吳煥領(lǐng),魏賽男, 崔淑玲.吸附等溫線的介紹及應(yīng)用[J].染整技術(shù),2006,28(10):12-14.(WU Huanling, WEI Sainan, CUI Shuling. Introduction and application of adsorption isotherm[J]. Textile Dyeing and Finishing Journal, 2006,28(10):12-14.)

[16] 陳建龍. 溶菌酶在高效空氣玻纖濾材上的固定化及其應(yīng)用研究[D]. 蘭州:蘭州大學(xué), 2006.

[17] 劉慧,王風(fēng)山, 楚杰. 蛋清溶菌酶部分酶學(xué)性質(zhì)及酶活性的影響因素研究[J].中國(guó)生化藥物雜志,2008,29(6):385-391. (LIU Hui,WANG Fengshan,CHU Jie.Study on some enzymological properties and activity influencing factors of egg white lysozyme[J]. Chinese Journal of Biochemical Pharmaceutics,2008,29(6):385-391.)

[18] 劉芳, 仲慧赟, 董文文,等. 泄漏柴油對(duì)殺菌劑生物黏泥控制效果的影響[J]. 石油學(xué)報(bào)(石油加工), 2013, 29(4): 712-716. (LIU Fang, ZHONG Huiyun, DONG Wenwen, et al. Influence of leaking diesel on biofouling control effects by biocide[J]. Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section), 2013, 29(4): 712-716.)

[19] 吳鳳,黃森, 劉貴. 氨和油進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的危害及預(yù)防[J]. 川化,2012,(1):23-24.

[20] 盧憲輝, 劉芳, 陸津津,等. 柴油泄漏情況下生物酶緩蝕劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 石油學(xué)報(bào)(石油加工), 2013, 29(6): 1090-1095. (LU Xianhui, LIU Fang, LU Jinjin, et al. The biological enzyme corrosion inhibitors in the circulating water system with diesel leakage[J]. Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section), 2013, 29(6): 1090-1095.)

Corrosion Inhibition of Lysozyme Immobilized on Mesoporous SiO2in Circulating Cooling Water System With Diesel Leakage

ZHONG Huiyun, LIU Fang, Lü Yucui, LU Jinjin, YANG Wei

(CollegeofChemicalEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China)

Mesoporous SiO2microspheres were synthesized by using sol-gel method, and characterized by TEM, BET and FT-IR. Lysozyme was immobilized on mesoporous SiO2through physical adsorption and the conditions of immobilization were optimized. The immobilized lysozyme prepared under optimal conditions was used as corrosion inhibitor in cooling circulating water with diesel leakage. The results showed that the optimal preparation conditions for immobilized lysozyme were lysozyme mass concentration of 0.8 g/L, immobilization time of 10 h, the pH value of 6.5 and the buffer molar concentration of 50 mmol/L. In the cooling circulating water containing diesel of 80 mg/L and with immobilized lysozyme as corrosion inhibitor, the highest corrosion inhibition rate for carbon steel was 78.21%, and the stability of immobilized lysozyme had increased obviously compared to free lysozyme.

mesoporous SiO2microspheres; immobilization; lysozyme; diesel leakage; circulating cooling water; corrosion inhibition

2014-06-06

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21077133)和中國(guó)石油大學(xué)研究生創(chuàng)新工程項(xiàng)目(CX2013039)資助

仲慧赟，女，碩士研究生，從事水污染控制與資源化利用方面的研究；E-mail: huiyun0102@126.com

劉芳，女，教授，從事高濃度有機(jī)廢水的深度處理及回用技術(shù)方面的研究；E-mail: liufangfw@163.com

1001-8719(2015)05-1136-08

TQ085; Q71

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2015.05.018