氨基改性SBA-15介孔分子篩固定化雙酶/環(huán)氧復合涂層的制備及其耐蝕性

陳曉蕊,魯 新,孫俊芝,劉 芳,趙朝成

(中國石油大學 化學工程學院，青島 266580)

金屬的腐蝕防護在現(xiàn)代工業(yè)中起著重要的作用[1]。金屬腐蝕會造成設備損壞，甚至在石油、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中導致物料泄漏，污染周圍環(huán)境，威脅人們的安全。目前，人們主要采用表面涂層技術(shù)、電化學保護、添加緩蝕劑等方法來防止金屬腐蝕的發(fā)生。其中，有機涂層防護成本較低且具有相對較好的防腐蝕性能，是迄今為止最經(jīng)濟有效的方法之一[2]。

環(huán)氧樹脂由于具有良好的耐熱性，黏合性，介電性和耐腐蝕性而被廣泛應用[3]。然而，環(huán)氧樹脂涂層是一種脆性材料，具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，抗沖擊能力較差,斷裂強度較低[4]。因此需要對環(huán)氧樹脂進行改性以提高其力學性能。如通過加入與環(huán)氧聚合物相容的物質(zhì)，可以降低環(huán)氧樹脂涂層的孔隙率，阻斷有害物質(zhì)的擴散路徑[5]。目前，研究較多的是加入納米粒子來提高環(huán)氧樹脂的性能。

溶菌酶(lysozyme,EC 3.2.1.17)是一種專門作用于微生物細胞壁的水解酶，其具有溶菌作用，故命名為溶菌酶[6]。脂肪酶(甘油酸酯水解酶，EC3.1.1.3)是一類特殊的生物酶，其廣泛用于催化酯水解或醇解、酯合成和酯交換等反應[7]。譙康全等[8]研究發(fā)現(xiàn)溶菌酶可以作為生物緩蝕劑，在硫酸介質(zhì)中對Q235碳鋼具有緩蝕效果。脂肪酶對于脂類物質(zhì)具有降解能力，故可作為緩蝕劑用于循環(huán)冷卻水中[9]。前期研究也發(fā)現(xiàn)，溶菌酶與脂肪酶都具有緩蝕作用[10-13]。酶是一種蛋白質(zhì)，受溫度、pH等因素的影響較大，故需對游離酶進行固定化[14]。

SBA-15介孔分子篩的孔道均一、孔徑可調(diào)，且其均一納米尺寸的孔徑允許酶分子的進入，同時其功能性表面基團可以根據(jù)目標分子進行改變，因此SBA-15介孔分子篩作為酶分子固定的載體有很高的優(yōu)越性。單一的SBA-15介孔分子篩存在化學反應活性不高、活性位點較少等缺點，可以通過化學改性來提高其化學活性。

本工作制備氨基改性的SBA-15介孔分子篩，以氨基改性SBA-15介孔分子篩作為固定化酶的載體，分別確定溶菌酶和脂肪酶固定化的最佳條件，采用正交試驗確定雙酶共固定化的最佳條件，將共固定化雙酶添加到環(huán)氧樹脂中制備環(huán)氧復合涂層，通過極化曲線和電化學阻抗譜分析該復合涂層的耐蝕性。

1 試驗

1.1 氨基改性SBA-15介孔分子篩的制備及表征

稱取4 g的三嵌段共聚物(P123，分析純)溶于30 g去離子水和60 g 2 mol/L HCl溶液中，在40 ℃恒溫水浴加熱攪拌1 h，再用移液管緩慢滴加8.4 mL正硅酸四乙酯(TEOS)，繼續(xù)恒溫攪拌22 h；將混合溶液移入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應釜中，在130 ℃下結(jié)晶老化48 h；冷卻至室溫后過濾得到產(chǎn)物，用去離子水洗滌產(chǎn)物三次，并在100 ℃烘箱中干燥過夜；在550 ℃的馬弗爐中焙燒產(chǎn)物6 h，去除產(chǎn)物中模板劑，得到SBA-15介孔分子篩。

取1 g SBA-15介孔分子篩和30 mL甲苯加入到圓底燒瓶中，逐滴加入1.7 mL 3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)，在80 ℃下加熱攪拌，冷凝回流6 h，混合液冷卻至室溫后，抽濾，先用甲苯?jīng)_洗濾出產(chǎn)物3～5次，再用無水乙醇反復洗滌，然后在100 ℃下干燥過夜后，得到氨基改性SBA-15介孔分子篩。

采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射光譜儀(XRD)和傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)對氨基改性SBA-15介孔分子篩的形貌、結(jié)構(gòu)進行表征。通過氮氣吸附-脫附試驗得到氨基改性SBA-15介孔分子篩的吸脫附曲線和孔徑分布情況。

1.2 固定化單酶條件優(yōu)化

取一定量的氨基改性SBA-15介孔分子篩，分別加入含溶菌酶和脂肪酶的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液中，在25 ℃對溶菌酶和脂肪酶進行固定化。通過單因素試驗，以相對酶活為評價指標，對給酶量即溶菌酶和脂肪酶的質(zhì)量濃度，固定化時間，緩蝕液pH，緩沖液離子強度等固定化條件進行優(yōu)化。

固定化脂肪酶的相對酶活測定：以三丁酸甘油酯為底物，將50 μL的三丁酸甘油酯加入到50 mL錐形瓶中，再加入磷酸緩沖溶液，然后添加適量的固定化脂肪酶，將錐形瓶放置在37 ℃的水浴鍋中恒溫加熱攪拌，反應15 min后，加入10 mL甲醇終止反應。以酚酞為指示劑，用0.05 mol/L NaOH滴定反應所產(chǎn)生的酸。定義在37 ℃，pH為7.5，1 g脂肪酸每分鐘水解釋放出1 μmol 游離有機酸所需的固定化脂肪酶的量為一個活力單位。在同組試驗中，酶活最高值計為100%，其余試驗點的酶活與最大酶活之比即為相對酶活。

固定化溶菌酶的相對酶活測定：將1 mL一定濃度的溶菌酶溶液加入6 mL 1.2 g/L羧甲基殼聚糖(pH 4.5)中，在55 ℃的水浴鍋中反應60 min，取出后加入1 mL鐵氰化鉀溶液和3滴60 g/L的NaOH溶液，搖勻后測定其pH為堿性后，移入100 ℃的沸水中進行滅活處理5 min，冷卻至室溫后，在420 nm波長處測其吸光度。

1.3 共固定化雙酶條件優(yōu)化

選用以下4種方式將溶菌酶和脂肪酶共固定化在氨基改性SBA-15介孔分子篩上：(1) 先固定溶菌酶，后固定脂肪酶；(2) 先固定脂肪酶，后固定溶菌酶；(3) 脂肪酶和溶菌酶同時在緩沖液pH為6.5時固定；(4) 脂肪酶和溶菌酶同時在緩沖液pH為7.0時固定。選用相對酶活最高的方式為共固定化雙酶方法，再進行條件優(yōu)化。

以溶菌酶質(zhì)量濃度、溶菌酶固定化時間、脂肪酶質(zhì)量濃度、脂肪酶固定化時間為影響因素，以緩蝕率為評價指標設計正交試驗對共固定化雙酶條件進行優(yōu)化。正交試驗中，每個影響因素選擇5個水平，選擇L25(56) 型正交表，因素水平表如表1所示。

1.4 共固定化雙酶緩蝕性能的測定

根據(jù)GB/T18175-2000《水處理劑緩蝕性能的測定 旋轉(zhuǎn)掛片法》標準對Q235碳鋼進行腐蝕試驗，腐蝕介質(zhì)為循環(huán)冷卻水，并加入不同量共固定化雙酶作為緩蝕劑，試驗溫度為40 ℃，掛片轉(zhuǎn)速為75 r/min。采用失重法計算Q235鋼的腐蝕速率，如式(1)所示，并根據(jù)式(2)計算緩蝕率。

表1 正交試驗因素水平表Tab. 1 Factor and level table of orthogonal test

(1)

式中：v為試片腐蝕速率，mm/a；s為試片的表面積，cm2；ρ為試片的密度，g/cm；t為試驗時間,a。

(2)

式中：ηw為根據(jù)腐蝕速率計算的緩蝕率,%;v0、v1為在未添加和添加共固定化雙酶時試片的腐蝕速率，mm/a。

1.5 涂層制備及其電化學測試

Q235碳鋼試片經(jīng)砂紙打磨，依次浸泡在丙酮中(除油污)和無水乙醇中(除水)，用濾紙和脫脂棉擦凈后，置于干燥皿中干燥1 h以上。稱取10 g環(huán)氧樹脂，加入不同質(zhì)量分數(shù)的共固定化雙酶，經(jīng)過機械攪拌和超聲分散后使共固定化雙酶均勻分散在環(huán)氧樹脂中，將添加了共固定化雙酶的環(huán)氧樹脂涂料涂覆在Q235碳鋼表面，常溫固化72 h后形成氨基改性SBA-15介孔分子篩共固定化雙酶/環(huán)氧樹脂復合涂層(以下稱復合涂層)。

電化學測試在CHI660E型電化學工作站上進行，并采用三電極體系：帶有復合涂層的Q235碳鋼為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極。以3.5%的NaCl溶液為工作介質(zhì)，待開路電位穩(wěn)定后，測復合涂層的極化曲線和電化學阻抗譜。其中，極化曲線測試的掃描速率為0.01 V/s，掃描電位范圍為開路電壓上下0.15 V，電化學阻抗測試頻率范圍為10-2～106Hz。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨基改性SBA-15介孔分子篩的表征

圖1為SBA-15介孔分子篩氨基改性前后的SEM形貌。由圖可知，改性前SBA-15介孔分子篩為棒狀結(jié)構(gòu)，且團聚成束；氨基改性后，在SBA-15介孔分子篩表面出現(xiàn)微小的顆粒，說明部分氨基成功嫁接到SBA-15分子篩上。

(a) 改性前

(b) 改性后圖1 氨基改性前后SBA-15介孔分子篩的SEM形貌Fig. 1 SEM morphology of SBA-15 mesoporous molecular sieves before (a) and after (b) amino modifying

圖2為SBA-15介孔分子篩氨基改性前后的XRD譜。由圖可見，在2θ為0.8°附近出現(xiàn)尖銳且較強的晶面衍射峰，對應衍射晶面為(100)，雖改性后峰強稍有減弱，但接枝的有機官能團并未改變其孔道結(jié)構(gòu);在2θ為1.5°和1.7°附近出現(xiàn)較弱的晶面衍射峰，對應衍射晶面為(110)和(200)，這是二維六方結(jié)構(gòu)典型的特征衍射峰，說明合成的SBA-15分子篩具有介孔結(jié)構(gòu)。接枝有機官能團后，雖然孔道的結(jié)構(gòu)沒有明顯的變化，但孔道組成更加豐富從而導致材料的有序性降低，因此氨基改性SBA-15分子篩的特征峰強度有所下降。以上分析說明氨基成功嫁接到了SBA-15介孔分子篩上。

圖2 氨基改性前后SBA-15介孔分子篩的XRD譜Fig. 2 XRD patterns of SBA-15 mesoporous molecular sieves before and after amino modifying

圖3為SBA-15介孔分子篩氨基改性前后的紅外光譜圖?？梢钥闯觯诓〝?shù)為3 450 cm-1附近有一個較寬的吸收峰，為Si-OH伸縮振動峰；波數(shù)為1 640 cm-1處，為水中-OH伸縮振動峰；在460、789、1 083 cm-1附近的吸收峰，分別為Si-O-Si的彎曲振動、對稱伸縮振動和不對稱伸縮振動峰[15]。通過對比可知，氨基改性SBA-15分子篩在1 561 cm-1附近出現(xiàn)了-NH2吸收振動峰，說明氨基成功嫁接到了SBA-15分子篩上。

圖3 氨基改性前后SBA-15介孔分子篩的FT-IR譜Fig. 3 FT-IR spectra of SBA-15 mesoporous molecular sieves before and after amino modifying

圖4是SBA-15介孔分子篩氨基改性前后的N2吸附-脫附曲線和孔徑分布圖。由圖4可以看出，氨基改性前后SBA-15分子篩的吸附等溫曲線都屬于典型的IV型[16]，這說明氨基改性后SBA-15分子篩的孔道結(jié)構(gòu)沒有被破壞，仍是介孔結(jié)構(gòu)。由于介孔材料的毛細凝聚現(xiàn)象，在低壓力段吸附量較為平緩，當p/p0提高至0.6～0.8時，出現(xiàn)了明顯的吸附突越，出現(xiàn)了H1型滯后環(huán)。SBA-15介孔分子篩和氨基改性SBA-15分子篩的孔徑分布曲線為單峰，同時半峰寬較窄，其平均孔徑由9.42 nm降到7.85nm，比表面積由689.91m2/g降到574.75m2/g，這可能是SBA-15分子篩經(jīng)過氨基改性后氨基進入孔道內(nèi)造成的。

(a) 改性前

(b) 改性后圖4 氨基改性前后SBA-15介孔分子篩的N2吸附-脫附曲線和孔徑分布Fig .4 N2 adsorption and desorption curves and pore size distribution of SBA-15 mesoporous molecular sieves before (a) and after (b) amino modifying

2.2 固定化單酶條件優(yōu)化

2.2.1 給酶量優(yōu)化

由圖5可知，隨著給酶量的增加，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的相對酶活均先增大后減小，當給酶量為0.4 g/L時，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶均具有最大的相對酶活。給酶量越大，氨基改性SBA-15分子篩上偶聯(lián)的酶蛋白質(zhì)越多，相應的固定化酶的相對酶活也越大；載體上酶分子的結(jié)合位點是有限的，當給酶量大于0.4 g/L時，結(jié)合位點達到飽和，且隨著給酶量的增大，酶分子可能會聚集成團，使酶的活性中心互相掩蓋，影響了酶分子和氨基改性SBA-15分子篩的相互結(jié)合，造成相對酶活的降低。因此，隨著給酶量的增加相對酶活會提高，但超過一定值后，相對酶活會降低，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的最佳給酶量均為0.4 g/L。

圖5 給酶量對固定化酶相對酶活的影響Fig. 5 Effect of enzyme concentration on relative activity of immobilized enzyme

2.2.2 固定化時間優(yōu)化

取一定量氨基改性SBA-15介孔分子篩，加入到質(zhì)量濃度均為0.4 g/L溶菌酶和脂肪酶的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液(50 mmol/L，pH 7)中，在25 ℃下考察固定時間對固定化溶菌酶和固定化脂肪酶相對酶活的影響，結(jié)果見圖6。由圖6可知，隨著固定化時間的延長，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的相對酶活均先升高后降低，在固定化時間為6 h時，相對酶活達到最大值。當固定化時間較短時，交聯(lián)反應不充分，酶和氨基改性SBA-15分子篩的結(jié)合受到限制。當固定化時間超過6 h后，由于交聯(lián)時間的延長，過多的活性醛基與載體間形成多點結(jié)合，產(chǎn)生空間位阻，使酶分子的活性中心不易和底物分子結(jié)合。同時，隨著固定時間的延長，酶分子可能形成團聚現(xiàn)象，使酶分子的活性中心相互掩蔽，造成了酶活性的降低，固定化時間過長，也可能導致部分酶分子失活。因此，超過一定的時間后固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的活性，均會下降。故制備固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的最佳固定時間均為6 h。

圖6 固定化時間對固定化酶相對酶活的影響Fig. 6 Effect of immobilization time on relative activity of immobilized enzyme

2.2.3 緩沖液pH優(yōu)化

取一定量氨基改性的SBA-15介孔分子篩，分別加入到質(zhì)量濃度均為0.4 g/L的溶菌酶和脂肪酶的緩沖液(50 mmol/L)中，在25 ℃固定化6 h后，考察緩沖液pH對固定化溶菌酶和固定化脂肪酶相對酶活的影響，結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，隨著緩沖液pH的增大，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的相對酶活均先增大后減小，分別在緩沖液pH為6.5和7.0時固定化溶菌酶和固定化脂肪酶相對酶活達到最大值。緩沖液pH過高或過低，都會對酶產(chǎn)生一定的損壞，導致酶活性降低。緩沖液pH的變化能夠改變氨基改性SBA-15分子篩與酶接觸的微環(huán)境。由于溶菌酶和脂肪酶都是具有生物活性的蛋白質(zhì)，pH對其構(gòu)象和帶電狀態(tài)會有一定的影響，酶構(gòu)象的變化會引起酶活性的喪失[17]。因此，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的最佳pH條件分別為6.5和7.0。

圖7 緩沖液pH對固定化酶相對酶活的影響Fig. 7 Effect of pH value of buffer solution on relative activity of immobilized enzyme

2.2.4 緩沖液離子強度優(yōu)化

取一定量氨基改性SBA-15介孔分子篩，加入到質(zhì)量濃度均為0.4 g/L，pH分別為6.5和7.0的溶菌酶和脂肪酶的緩沖液中，在25 ℃固定化6 h，考察緩沖液離子強度對固定化溶菌酶和固定化脂肪酶相對酶活的影響，結(jié)果見圖8。由圖8可知，緩沖液離子強度為50 mmol/L時，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的相對酶活最高，當緩沖液離子強度高于或低于50 mmol/L時，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的相對酶活均有降低。緩沖液離子強度較低時，緩沖作用較弱，無法提供一個穩(wěn)定的作用環(huán)境。而當緩沖液離子強度較高時，酶分子周圍的電荷屏蔽效應顯著，使酶的活性基團無法與底物有效結(jié)合。同時，緩沖液離子強度較高時，還可能會造成酶分子活性的降低。因此，緩沖液離子強度過高或過低都會造成相對酶活的降低，固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的最佳緩沖液離子強度為50 mmol/L。

綜上所述，溶菌酶的最佳固定條件為：給酶量0.4 g/L，固定時間6 h，緩沖液離子強度50 mmol/L，緩沖液pH 6.5；脂肪酶的最佳固定條件為：給酶量0.4 g/L，固定時間6 h，緩沖液離子強度50 mmol/L，緩沖液pH 7.0。

圖8 緩沖液離子強度對固定化酶相對酶活的影響Fig. 8 Effect of ionic strength of buffer solution on relative activity of immobilized enzyme

2.3 共固定化雙酶條件優(yōu)化

在先固定溶菌酶后固定脂肪酶(方法1)、先固定脂肪酶后固定溶菌酶(方法2)、脂肪酶和溶菌酶同時在緩沖液pH為6.5時固定(方法3)、脂肪酶和溶菌酶同時在緩沖液pH為7.0時固定(方法4)4種共固定化方式中，方法1獲得的固定化溶菌酶和固定化脂肪酶的相對酶活均較高，故采用先固定溶菌酶再固定脂肪酶的方式，以氨基改性SBA-15分子篩為載體對溶菌酶和脂肪酶進行共固定化。

共固定化雙酶正交試驗結(jié)果如表2所示。由表2可知，各因素對雙酶共固定化效果影響的順序為溶菌酶質(zhì)量濃度>脂肪酶固定化時間>溶菌酶固定化時間>脂肪酶質(zhì)量濃度，共固定化雙酶最佳條件組合為：溶菌酶質(zhì)量濃度0.2 g/L、溶菌酶固定化時間6 h、脂肪酶質(zhì)量濃度0.8 g/L、脂肪酶固定化時間10 h。以該最佳條件組合進行驗證試驗，測得緩蝕率為93.43%。

2.4 復合涂層的緩蝕性能

添加不同量共固定化雙酶的復合涂層的極化曲線如圖9所示，其擬合電化學參數(shù)見表3。根據(jù)自腐蝕電流密度按式(3)計算緩蝕率ηp，結(jié)果也列于表3中。

(3)

式中：J0、J1分別為裸碳鋼及帶復合涂層碳鋼的腐蝕電流密度。

自腐蝕電位Ecorr反映了復合涂層發(fā)生腐蝕的難易程度，腐蝕電流密度Jcorr反映了復合涂層的腐蝕速率。由表3可知，帶復合涂層碳鋼的腐蝕電流密度比裸碳鋼的明顯減小，同時裸碳鋼的自腐蝕電位也遠低于帶復合涂層碳鋼的，這表明復合涂層使碳鋼的耐腐蝕性能增強。另外，復合涂層的耐腐蝕性能均優(yōu)于純環(huán)氧樹脂涂層的，純環(huán)氧樹脂涂層的緩蝕率為93.34%。隨著共固定化雙酶添加量的增加，復合涂層的緩蝕率先增大后減小，最大值出現(xiàn)在添加量為1.5%時。共固定化雙酶添加到環(huán)氧樹脂后，增加了腐蝕性物質(zhì)擴散到金屬表面的曲折度，因此涂層的耐腐蝕性能提高。當共固定化雙酶添加量過少時，環(huán)氧樹脂中溶劑揮發(fā)留下的孔隙未能被充分填充，導致水、氧氣和其他腐蝕性物質(zhì)可以通過孔隙接觸基體表面；添加量過多時，納米顆?？赡軙l(fā)生團聚和堆積現(xiàn)象，腐蝕性介質(zhì)可以通過堆積界面接觸到基體。因此，復合涂層中共固定化雙酶的最佳添加量為1.5%，此時其緩蝕率為96.61%。

表2 共固定化雙酶正交試驗結(jié)果Tab. 2 Orthogonal test results of co-immobilized double enzyme

圖10為添加不同量共固定化雙酶的復合涂層的電化學阻抗譜，根據(jù)圖11所示等效電路對電化學阻抗譜進行擬合，得到的電化學參數(shù)見表4。其中，Rs為溶液電阻；Rc為涂層電阻，反應涂層阻擋電解質(zhì)穿透涂層的能力；Cc為涂層電容，由于電解質(zhì)滲透到涂層時，可能會改變介電常數(shù)，使涂層的電容變化，故Cc反應涂層的抗?jié)B透性能[18]。根據(jù)擬合得到涂層電阻計算緩蝕率ηR，結(jié)果也列于表4中。

圖9 添加不同量共固定化雙酶的復合涂層的極化曲線Fig. 9 Polarzation curves of composite coatings added with different amounts of co-immobilized double enzymes

表3 添加不同量的共固定化雙酶復合涂層極化曲線的擬合電化學參數(shù)Tab. 3 Electrochemical parameters fitted from polarzation curves of composite coatings added with different amounts of co-immobilized double enzymes

在Nyquist圖的高頻端出現(xiàn)了一個半圓弧，半圓弧的直徑越大，說明電荷轉(zhuǎn)移的電阻越大，復合涂層具有較高的電阻和較低的容抗，其耐腐蝕性越強，可以阻止NaCl溶液滲透到基體和涂層的界面使基體免遭腐蝕[19]。復合涂層的Nyquist曲線均存在單容抗弧和一個時間常數(shù)，說明基體未發(fā)生電化學腐蝕。電化學阻抗譜分析結(jié)果表明，共固定化雙酶添加量為1.5%時復合涂層的耐腐蝕性能最好，純環(huán)氧樹脂涂層的最差。溶劑揮發(fā)導致環(huán)氧樹脂涂層中存在大量孔隙，腐蝕性物質(zhì)可以通過孔隙與基體表面接觸，造成腐蝕[20]。共固定化雙酶添加量為1.5%時,共固定化雙酶既可充分填充孔隙，又不會因添加量過多導致團聚，因此該涂層具有最好的耐腐蝕性能。這與Tafel曲線和Nyquist曲線的測定結(jié)果一致。

(a) Nyquist圖

(b) Bode圖圖10 加不同量共固定化雙酶的復合涂層的電化學阻抗譜Fig. 10 Nyquist plots (a) and Bode plots (b) of composite coatings added with different amounts of co-immobilized double enzymes

圖11 電化學阻抗譜對應的等效電路圖Fig. 11 Equivalent circuit corresponding to EIS

3 結(jié)論

(1) 成功制備氨基改性SBA-15介孔分子篩，孔徑為7.85 nm，比表面積為574.75 m2/g。

(2) 采用單因素試驗優(yōu)化溶菌酶和脂肪酶固定化條件。溶菌酶的最佳固定條件為：給酶量0.4 g/L，固定時間6 h，緩沖液離子強度50 mmol/L，緩沖液pH 6.5；脂肪酶的最佳固定條件為：給酶量0.4 g/L，固定時間6 h，緩沖液離子強度50 mmol/L，緩沖液pH 7.0。共固定化雙酶的方法是先固定溶菌酶后固定脂肪酶。在確定固定化雙酶順序的基礎(chǔ)上，采用正交試驗得共固定化雙酶的最優(yōu)條件為溶菌酶質(zhì)量濃度0.2 g/L，溶菌酶固定化時間6 h，脂肪酶質(zhì)量濃度0.8 g/L,脂肪酶固定化時間10 h。最優(yōu)條件下制得的共固定化雙酶的緩蝕率為93.43%。

表4 添加不同量共固定化雙酶復合涂層EIS的擬合參數(shù)Tab. 4 Fitted parameters of EIS of composite coatings added with different amounts of co-immobilized double enzymes

(3) 在環(huán)氧樹脂中添加氨基改性SBA-15介孔分子篩共固定化雙酶可改善其耐腐蝕性能。當共固定化雙酶的添加量為1.5%時，復合涂層具有最佳的耐腐蝕性，其緩蝕率達96.61%。