生物表面活性剂在环境工程中的应用
生物表面活性物质在环境污染治理中的应用
生物表面活性物质在环境污染治理中的应用随着人类经济的快速发展,环境污染日益严重,已成为人类面临的重大问题之一。
环境污染涉及到的范围非常广泛,其中之一就是水污染。
水污染不仅危及人类健康,而且会对生态平衡造成破坏,严重影响自然环境。
生物表面活性物质在环境污染治理中的应用,已成为人们研究的重要方向。
什么是生物表面活性物质生物表面活性物质也称为生物界面活性物质,是一类具有特殊化学结构和生物学功能的物质。
它们能够在水和油等不相容的物质之间形成界面,并具有降低表面张力和增强润湿性的作用。
生物表面活性物质广泛存在于许多生物体内,如微生物、植物和动物,并起着重要的生理和生化作用。
生物表面活性物质有许多应用,其中最重要的可能就是在环境污染治理中的应用。
它们能够有效地清除污染物,因此在水处理和土壤修复方面具有广泛的应用前景。
在水处理方面,生物表面活性物质可以通过降低水的表面张力,使污染物更易于溶解和分散在水中。
同时,生物表面活性物质还可以通过吸附、胶束和膜过滤等机制,将污染物从水中分离出来。
这些机制可用于去除油、气、重金属等多种污染物。
此外,生物表面活性物质还可以通过微生物代谢和降解,促进污染物的生物降解过程。
这一过程能够将有机污染物分解为无害的物质,达到清除污染的目的。
在土壤修复方面,生物表面活性物质可以促进污染物的吸附、发掘和转化。
它们能够分解污染物,增加土壤氧气流动性和水分利用率,如此发挥土壤修复的作用。
此外,生物表面活性物质还能促进土壤微生物的代谢和降解,帮助抑制污染物的进一步渗透和扩散。
生物表面活性物质的优点在环境污染治理中,生物表面活性物质的优点和潜力显而易见。
首先,生物表面活性物质在水和油等不相容的物质之间能够有效降低表面张力,并促进污染物更好地分散在水中。
其次,生物表面活性物质可以通过不同的机制将污染物从水中分离出来,如胶束和膜过滤等。
此外,生物表面活性物质还能促进污染物的微生物降解,清除环境污染的效果十分显著。
表面活性剂在环境保护中的应用
表面活性剂在环境保护中的应用摘要活性剂是现代科学技术中的一种重要的精细化工品。
它可以减少液体、固体和气体界面间的表面或界面张力,容易在水或其他液体中碾合或扩散,因而广泛应用于环境保护等领域。
本文介绍了表面活性剂在水污染处理技术、大气除尘技术、土壤和地下水污染修复技术中的应用现状,同时分析了表面活性剂在各种技术应用上的优点和缺点,对今后的应用研究提出了建议。
关键词表面活性剂环境保护应用.随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓,“工业味精”表面活性剂的发展十分迅猛。
全球表面活性剂年产量以4%~5%的速度增长,1995年的产量已达900万t,品种一万种以上,市场营销额100亿美元以上。
中国的表面活性剂产量近年年均增长率为5%~6%,预计到2005年年产量将达120万t。
表面活性剂的应用领域正从日用化学工业发展到了环境、石油、纺织、食品、农业以及新型材料等方面,近年在环境保护中的应用有较大的突破,而且其应用范围还在不断地开拓。
1在废水处理工程中的应用·1.1在化学混凝法中的应用化学混凝法是利用混凝剂使废水中的胶粒沉淀下来达到去除的目的。
废水中的胶粒能在水中长期保持分散悬浮状态,即使数10h以上也不会自降,用沉淀法处理很难达到预期效果。
表面活性剂如烷基苯磺酸钠、烷基三甲基氯化铵等可用作混凝剂来破坏胶粒的稳定性使它们相互粘结、聚集成较大的絮凝体而沉淀。
在这一过程中表面活性剂有两个方面的作用(1)吸附架桥作用。
表面活性剂溶于水后经水解和聚合、缩合反应形成具有线性结构的高分子聚合物,这类物质可被胶粒所强烈吸附。
表面活性剂通过吸附架桥作用而使胶体絮凝的途径有两个,一是单个很长的表面活性剂分子中不同位置有功能基能吸附于相邻胶粒的表面,这样可以连接多个分散胶粒,使之聚集在一起成为絮凝体。
二是多个表面活性剂吸附的分散胶粒之间能相互作用而聚集,通过这两种作用在相距较远的胶粒之间进行架桥,使胶粒逐渐增大,形成粗大的絮凝体而沉淀下来。
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用作者:王烁铭来源:《中国科技纵横》2017年第24期摘要:生物表面活性剂作为一种在特殊条件下对微生物进行培养所产生的代谢物,在科学技术的发展更新中逐渐显现出了其良好的环保功效,在当前的环境生物工程中对于合成活性剂有着更为明显的应用优势。
本文将结合笔者的学习心得与资料查阅,对生物表面活性剂在环境生物工程中的应用优势进行分析,并对其在环境生物工程中的具体应用予以介绍,同时对其应用发展前景提出了自己的看法。
关键词:生物表面活性剂;环境生物工程;应用中图分类号:X17 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)24-0018-02近年来,生态环境在化学物品的侵扰下遭到了较为严重的破坏,对人们的生活造成了二类的影响,随着生活质量的不断提升,人们对生态平衡与环境保护问题逐渐提高关注度,我国也逐渐开始利用生物表面活性剂去解决一定的环境问题,通过在环境生物工程中的应用,在改善环境问题方面取得了一定成果。
从笔者所查阅到的资料来看,当前我国应用生物表面活性剂尚处于初始发展阶段,而随着技术的不断更新进步,生物表面活性剂的应用范围也在逐步拓宽,环境生物工程所带来的经济效益与社会效益也逐渐显现出来。
1 生物表面活性剂的概述通常来讲,生物表面活性剂指的是由天然微生物或是动植物、天然表面菌群所生成的一种活性调节物质[1]。
生物表面活性剂在治理污染与生物补救方面有着良好的应用效果,许多紧急生态污染事故处理过程中,都大量应用了生物表面活性剂,结合现场情况,采用专业手法去实现对事故现场的综合治理。
此外,对生物表面活性剂进行提纯之后,其抗污染性能会进一步提升,值得注意的是,不同的生物表面活性剂配方对不同有机溶解物质的溶解度有所不同。
生物表面活性剂有着非常多的种类,究其共性会发现其均具有能够作用于大气、水资源以及污染源固体资源的天然化合物。
2 生物表面活性剂在环境生物工程中的应用优势利用生物表面活性剂的天然组成成分,再加上人工的提升技术与配方,能够有效加速烃类物质与有机污染物的降解过程中。
生物表面活性剂在环境工程中的应用解析
生物表面活性剂在环境工程中的应用解析摘要:在现代化环境工程建设施工的过程中,生物表面活性剂的使用有着十分重要的意义,这样不仅可以很好的保障环境工程建设的质量,还有着良好的工程效益。
但是,它在实际应用的过程中,其成本比较高,这就使得环境工程建设的质量无法得到很好的保障,为此我们就应采用相应的技术手段,来对其进行处理,从而使得环境工程的经济效益得到进一步的保障。
首先对生物表面活性剂的相关内容进行简要的概述,讨论了生物表面活性剂在环境工程中的实际应用,以供参考。
关键词:生物表面活性剂环境工程应用分析前言目前我们在环境工程建设施工的过程中,活性试剂的使用有着十分重要的意义,它可以使得环境工程施工的质量得到很好的保障。
然而,化学表面活性剂在实际应用的过程中,虽然其应用效果比较好,而且成本消耗不高,但是它会对周围环境造成一定的污染,这就对环境工程建设的质量和效益有着一定的影响,为此,在现代化环境工程中,人们都是采用生物表面活性剂来对其进行处理,从而使得环境工程建设的价值得到进一步的提升,减少环境污染现象的出现,使其应用价值得到有效的增加。
1、环境工程中生物表面活性剂应用概述所谓的生物表面活性剂也就是一种以微生物技术为基础,来对生产相关的活性添加试剂。
其中生物表面活性剂和传统的化学表面活性剂相比,这不仅有着良好的应用效果,而且对着周围环境也不会带来一定的副作用,这就使得环境工程建设的质量得到有效的保障。
从当前我国环境工程建设施工的实际情况来看,由于环境工程建设施工的内容日益复杂,而生物表面活性剂的应用则很好的保障了环境工程建设的质量和效益,从而满足了现代化生态环境建设的相关要求。
近年来,我们在对生物表面活性剂进行生产的过程中,为了使得生产效益、质量等方面得到进一步的优化。
人们也将许多先进的科学技术应用到了其中,这就使得人们生物表面活性剂的使用功能得到有效的提升,在现代化环境工程建设当中其应用价值得到极大的增加。
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用摘要:本文探讨了生物表面活性剂在环境生物工程中的应用,包括其基本概念、应用领域、难点和问题,以及加强其应用的有效策略。
生物表面活性剂是一类具有广泛用途的生物分子,可用于改善环境生物工程过程的效率和环境友好性。
然而,应用过程中存在一些挑战,如生物表面活性剂的生产和稳定性问题。
本文强调了合理设计和选择生物表面活性剂、优化生产过程以及监测环境影响的重要性,以促进其在环境生物工程中的应用。
关键字:生物表面活性剂;环境生物工程;应用引言生物表面活性剂是一类具有生物活性的化合物,可以在界面上降低表面张力,广泛应用于环境生物工程中。
这些分子可以改善污水处理、油污清洁、生物降解等过程的效率,从而有助于环境保护和可持续发展。
本文将探讨生物表面活性剂的基本概念、在环境生物工程中的应用、面临的挑战以及加强其应用的策略。
一.生物表面活性剂的基本概念生物表面活性剂是一类分子,它们在生物体内发挥关键的结构和功能调节作用。
这些分子通常具有双亲性质,即同时具有亲水性和疏水性。
生物表面活性剂的分子结构通常由一个亲水性头部和一个疏水性尾部组成。
头部通常是极性或带电的,而尾部通常是非极性的。
这种结构使得它们能够在生物体内调节液体界面的性质,包括细胞膜、胶体系统和组织液中的界面。
这些分子在生物体内有多种功能。
它们可以降低液体界面的表面张力,使得生物体内的液体能够更容易流动,有助于维持正常的生理过程。
生物表面活性剂在细胞膜中起着关键作用,帮助维持细胞结构和功能。
它们形成脂质双层,是细胞膜的主要组成部分之一。
生物表面活性剂还可以稳定胶体系统,如乳液和胶体悬浮液,通过包裹和分散疏水性颗粒或分子,防止它们聚集和沉淀。
这对于维持某些生物体内的液体结构至关重要。
生物表面活性剂通常对生物体相容性较高,因为它们在生理条件下能够与生物体的其他分子相互作用,不会引起严重的毒性或免疫反应。
二.生物表面活性剂在环境生物工程中的应用2.1油污染治理生物表面活性剂可以与石油烃类物质相互作用,改善石油烃类物质与水相互作用的特性,从而增强微生物对油污的降解能力。
环境工程中生物表面活性剂的应用彭诗阳
环境工程中生物表面活性剂的应用彭诗阳发布时间:2021-08-18T07:10:09.865Z 来源:《防护工程》2021年13期作者:彭诗阳[导读] 二十一世纪之后,中国出现了越来越多的关于生物表面活性剂的调查,该领域得到了突飞猛进的成长。
虽然进步明显,但是国内外发展状况差距较大,在国外已经有很多国家申请了关于生物表面活性剂的专利,像是作为胞外生物乳化剂的物质乙酸钙不动杆菌,现已在市面上销售;湖南鑫恒环境科技有限公司摘要:所谓的生物表面活性剂,指的是微生物存在于合适的生长环境内,在其代谢环节产生的代谢物质具有表面活性的特征。
和那些化学合成表面活性剂的物质对比发现,生物表面活性剂的优势十分明显。
因为化学合成表面活性剂会被原材料、价格、产品性能影响,此外其生产和应用都会对环境带来危害,还会损伤人们身体健康。
此次研究的重点就是对生物表面活性剂应用到环境工程的情况进行探究。
关键词:生物表面活性剂;环境工程;环保二十一世纪之后,中国出现了越来越多的关于生物表面活性剂的调查,该领域得到了突飞猛进的成长。
虽然进步明显,但是国内外发展状况差距较大,在国外已经有很多国家申请了关于生物表面活性剂的专利,像是作为胞外生物乳化剂的物质乙酸钙不动杆菌,现已在市面上销售;而中国关于生物表面活性剂的调研时间晚,不过好在中国对该领域的研究十分重视,现在我国取得成果最丰硕的当属“生物表面活性剂在提高石油采收率以及生物修复中的应用”。
1生物表面活性剂的种类及其生产菌1.1生物表面活性剂的种类通常情况下化学合成表面活性剂的分类方式是判断它们极性基团性质,如果是生物表面活性剂就依靠它们生化性质、生产菌差异加以区分。
目前的生物表面活性剂基本由以下几种,分别是糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性剂。
1.2生物表面活性剂的生产菌细菌、酵母菌、真菌代谢物共同组成了大部分的生物表面活性剂。
以上生产菌的来源基本上是从被油污染的湖泊、土壤、海洋等环境得到的。
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用微探
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用微探摘要:生物表面活性剂是一种生物制剂物品,具有天然保护作用,其源于特殊条件下对生物进行培养,由生物产生的代谢产物。
在环境生物工程中具有重要应用价值,不仅能够减少环境污染,改善水源,优化生态,还可以提升我国环境生物工程研究水平。
基于此,本文对生物表面活性剂在环境生物工程中的应用进行分析,希望促进生态环境质量和生物研究工作的提升关键词:生物表面活性剂;环境生物工程;污染;应用生物表面活性剂具有发泡、分散、乳化、增溶等特性,对土壤污染、水源污染、生物修复以及含油污泥等方面的处理效果显著。
且具有低成本、高效率等优势,受到各行各业的广泛关注,尤其受到生物系统、水资源、植物资源等领域的重视。
其可以维护生态环境,净化污染,实现人与自然的和谐相处。
在化学物品和工业污染物的大肆污染下,加强生物表面活性剂的应用有着重要的现实意义。
1.污水处理在环境工程当中,生物表面活性剂对于废水处理具有独特优势。
具体污水处理原理为:利用活性污泥微生物菌裙,将废水中的重金属离子消除,并中和水中毒性元素,进而实现污水预处理[1]。
通过生物表面活性剂与吸附-浮选法的充分结合,将污水中含有的镉离子等元素有效去除。
且利用生物活性剂化除污水的离子浮选,进而全面消除污水中的污染物质。
从当前污水整体处理情况来看,对于污水中的重金属离子,一般使用氢氧化物沉淀法进行处理。
具体原理为:氢氧化物对重金属离子进行溶解。
但实际应用上看,污水处理效果较差,不符合处理标准。
有人尝试着使用浮选法对重金属离子进行溶解,溶解效果达到预期,但是水源出现二次污染。
这两种方法都有局限,不能充分满足污水处理要求。
而生物表面活性剂可以实现两者的优势统一。
其不仅能够有效去除重金属离子,而且不会导致水源二次污染。
随着研究不断深入,生物表面活性剂的应用优势受到越来越广泛的关注和重视。
1.生物修复生物表面活性剂对微生物修复方面也有巨大作用,其可以改善污染物-水-微生物细胞界面的接触行为,进一步提升疏水性有机物质的亲水性、细胞膜的疏水性,从而有效提升土壤中微生物对污染物质的降解速度和利用效果,且不会破坏土壤结构和微生物的生长[2]。
表面活性剂在环境保护中的应用
表面活性剂在环境保护中的应用随着人类社会的不断发展,环境保护问题越来越受到人们的关注,表面活性剂作为一种广泛使用的化学物质,在环境保护中发挥着重要的作用。
本文将从介绍表面活性剂的基本特点、表面活性剂在环境污染治理中的应用以及表面活性剂的环境风险等角度,深入探讨表面活性剂在环境保护中的应用。
表面活性剂是一类具有亲水头和疏水尾的有机化合物,在水和油之间起到连接作用。
表面活性剂广泛应用于日常生产生活中,如洗涤剂、乳化剂、泡沫剂、润滑剂等。
其主要特点是能够使油水混合物分散为微小均匀的液滴,降低表面张力,增加水的溶解性,使油脂和污垢更容易被清洗掉。
但是,由于其化学性质的特殊性,表面活性剂在环境中具有一定的环境风险。
表面活性剂在环境污染治理中的应用1. 污水处理表面活性剂在污水处理中被广泛应用,其主要作用是通过降低油水混合物的表面张力,使得油水分离更加容易,从而提高污水处理的效率。
正因为表面活性剂能够提高污水处理的效率,所以目前在工业污水和生活污水处理中都得到了广泛的应用。
2. 海洋油污染治理海洋油污染是目前世界面临的最大环境问题之一。
表面活性剂在海洋油污染治理中被广泛应用,其主要作用是降低油水界面的表面张力,使得油水分离更加容易,同时能够降低油水混合物对海洋环境的污染程度。
3. 化学品清洗化学品清洗是一个广泛应用表面活性剂的领域,比如对于加工过程中产生的油脂和污垢,使用表面活性剂便能够快速有效的清洗掉。
同时,表面活性剂还有润滑作用,能够减少机器设备的磨损,提高效率。
表面活性剂的环境风险虽然表面活性剂可以帮助我们保护环境,但是它本身也会带来一定的环境风险。
表面活性剂释放到环境中后,会对水生生物产生毒性影响,还会降低环境中微生物的数量。
此外,表面活性剂还有生物积累效应,会在生物体内积累,对生物体造成损伤。
结论总的来说,表面活性剂在环境保护中有着重要的应用价值。
但是,我们也应该重视其环境风险,并采取科学合理的方法,确保表面活性剂在使用过程中对环境的影响最小化。
最新生物表面活性剂在环境工程中的应用
最新生物表面活性剂在环境工程中的应用生物表面活性剂在环境工程中的应用生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养代谢过程中产生的一种表面活性物质。
与化学合成表面活性剂相比,生物表面活性剂具有许多优点和个性化特征,如使用时结构多样性和可生物降解性,使用时不受环境限制和影响。
由于工作中受到原材料、价格和产品性能问题的影响,化学合成表面活性剂在生产过程中容易产生严重的环境危害和污染,这使得人类在生活中对环境和健康的意识日益增强。
特别是近几十年来,随着我国改革开放以来社会的稳步发展,人民生活水平的提高促进了人类对健康和环境意识要求的提高,这也促进了生物表面活性剂应用方法的增加。
我国生物表面活性剂的研究、开发和应用起步较晚。
然而,由于近年来的高度重视,它在发展中也具有一定的优势,从而提高了生物工程在生物工程中的效率和应用价值。
1、生物表面活性剂的种类及其生产菌1.1种类生物表面活性剂是表面活性剂发展和优化的产物。
它是由生物素yo产生的具有可移动表面活性的生物大分子物质。
与以往的化学组成相比,生物表面活性剂具有天然的优势。
它适用于当前的工业和环境工程。
化学合成的表面活性剂通常按其极性基团进行分类,而生物活性表面活性剂主要通过强化环保要求来促进其在环境工程中的应用前景。
大多数生物表面活性剂是细菌、酵母和真菌的代谢产物。
这些细菌大多是从石油污染的湖泊、土壤或海洋中筛选出来的。
例如,Banat等人从油泥污染的土壤中分离出两株生物表面活性剂:芽孢杆菌ab-2和芽孢杆菌spy12-b。
列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌。
2、生物表面活性剂的生产目前,生物表面活性剂的生产有两种方法:微生物发酵法和酶法。
使用发酵时,生物表面活性剂的类型和产量主要取决于产生菌的类型和生长阶段、碳基质的性质、培养基中N、P和金属离子Mg2+和Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等)。
与微生物发酵法相比,酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子,但是其在使用的时候同样能够促进活性剂的表面活性增加,其主要的优点在与在生产的过程提取奋勇较低,对各种产品的改良措施较为方便,并且能够及时的针对其中存在的各种问题进行分析,提出合理有效的控制措施和方法。
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
生物表面活性剂是由微生物分泌的一类分子,具有降低表面张力和增强液体分散、乳化和增溶等特性,因此被广泛应用于环境生物工程中。
1. 油污清理:生物表面活性剂能够有效降低油水界面的张力,使石油污染的地下水或海洋中的油被分散成细小的颗粒,从而有利于微生物分解分散的油,加速生物降解过程。
2. 污泥处理:在污水处理厂对于废水中的有机物提供条件,促进污泥微生物对有机物的降解和分解,以加速废水的处理过程,增加处理效率。
3. 农业生产:生物表面活性剂可以促进土壤物理和化学性质的改善,提高土壤的水分透气性和肥力,从而增强农作物生产能力。
4. 食品加工:生物表面活性剂用于乳化稳定食品的乳化液和液态食品,如肉制品、乳制品、饮料等,可获得更好的质量和口感。
生物表面活性剂具有良好的生物降解性,不会对环境产生负面影响,因此在环境生物工程中应用广泛,可提高环境治理效率,降低治理成本。
表面活性剂的应用及其对环境的影响
(B ) A s 的成功开发 , 使得 世界 合成洗 涤剂产 量 和需求 大增 , 并
逐 渐 取 代 了 肥 皂 。然 而 由 于 A S难 于 降 解 , 江 河 的 污 染 严 B 对
节约能源 、 降低成本 、 高生产 率 、 提 增加 附加值等方 面发挥 了巨 大作用 , 因此有“ 工业 味精 ” 工业催化剂” 和“ 之称 。
重 ,0年代起逐渐被易于生物降解的直链烷基苯磺 酸钠( A ) 6 L S
所取代 。
从趋势上来看 , 目前 , 际 上 表 面 活 性 剂 的 发 展 趋 向 于 生 国
l 表面 活性 剂 的性 质 及分 类
表面活性剂指的是在很低浓度时能够显 著降低溶剂 ( 常 通 是水 ) 的表 ( ) 界 面张力 的物质 , 可分为 传统表 面活性剂 和新型
道口 , 生 物表 面活性 剂可 以对 重 金 属 、 油 和有 机溶 剂 类 污 染 石 等进 行现场 生 物补 救 , 环境 不产 生或产 生 很小 的影 响。 而对
吸附到纤维上, 赋予纤维柔软 的手感, 并具有抗静电作用 , 一般 与
非 离子 表面 活性剂 配合 使 用 ; 性表 面活 性 剂 具有 良好 的去 污 能 两
体材 料的合成 与制备 中, 尤其是 使用溶液法制备纳 米分体材料
时 , 乎 都 用 表 面 活 性 剂 作 为 超 微 反 应 试 剂 。几 乎 所 有 湿 法 制 几 备 的 纳 米 分体 材 料 都 可 以用 到 表 面 活 性 剂 。表 面 活 性 剂 在 溶
Hu Xio u a y e, LiDuo o g sn
( colfE vo m n c ne n ai nb ts C i n e i Mii n ehooy Jagu 2 1 1 ) Sho o ni n et i c dS t l [r i , hn U i rt o nn a dTcnl ,in s 2 16 r S e a p a l ma c a v syf g g
生物表面活性剂概述及应用
BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY生物表面活性剂概述及应用^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^摘要:综述了生物表面活性剂的特性、分类及生产方法,重点介绍了清洗土壤有机污染物的的应用。
关键词:生物表面活性剂;微生物发酵法;有机物污染土壤1引言表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质,化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来,在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染,对人类的身体健康产生很大威胁。
生物表面活性剂(Biosurfactants,简称BS)是细菌、真菌和酵母在特定条件下,在其生长过程中分泌出的具有表面活性的代谢产物。
生物表面活性剂是表面活性剂家族的后起之秀,虽然起步晚,但是发展却十分迅速。
生物表面活性剂一般都具有良好的降低表面张力的性能,对油-水界面表现出很强的亲和力,易形成稳定的乳状液,无毒,可以生物降解,不会对环境造成破坏[1]。
随着人们环保意识的加强,生物表面活性剂将在食品工业、医药和精细化工等领域有着更加广阔的应用前景,并有可能逐步取代化学合成的表面活性剂。
2生物表面活性剂的特性及分类2.1生物表面活性剂的特性与化学合成的表面活性剂相似,生物表面活性剂也是一种两亲分子,具有非极性的疏水基团和极性的亲水基团,但生物表面活性剂具有化学合成表面活性剂所无法比拟的优点:①空间结构十分复杂和庞大,表面活性高,乳化能力强,多数生物表面活性剂可将表面张力降低到30 mN/m;②具有良好的热稳定性和化学稳定性;③无毒或低毒,能被生物完全降解,不会对环境造成污染和破坏;④生物相容性好,一般不会导致过敏,可应用于药品、化妆品,甚至作为功能性食品添加剂;⑤分子结构多样,具有特殊的官能团,专一性强;⑥生产工艺简便,常温、常压下即可发生反应,生成设备要求不高;⑦生产原料来源广阔且价廉,可以从工业废料和农副产品中获得。
2.2 生物表面活性剂的分类根据其亲水基的不同,可将生物表面活性剂分为5类:①以糖为亲水基的糖脂类,如鼠李糖脂、槐糖脂和海藻糖脂;②以低缩氨酸为亲水基的含氨基酸类脂,如脂肽、脂蛋白和脂氨基酸;③以磷酸为亲水基的磷脂,如磷脂酰乙醇胺;④以羧酸基为亲水基的脂肪酸,如甘油脂、脂肪酸、脂肪醇和蜡;⑤结合多糖、蛋白质及脂的聚合物,如脂多糖复合物和脂杂多糖。
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用程佳
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用程佳发布时间:2023-06-21T09:33:11.301Z 来源:《中国建设信息化》2023年7期作者:程佳[导读] 综述了生物固体表面活性剂的广泛应用和主要生产菌株,介绍了两种常用的药物生产和处理方法:微生物氧化发酵法和氧化酶法,以及生物表面活性剂专利合成方法。
本文概述了其在工业环境工程处理中的主要应用,如在工业废水处理中使用浮选去除其他重金属杂质,促进空气污染处理场中烷烃、多环芳烃和多环芳烃的生物降解,以及修复可能被其他重金属离子污染的沙质土壤,并对未来该方向的科学研究发展进行了深入探讨。
身份证号:61010319860521xxxx 摘要:综述了生物固体表面活性剂的广泛应用和主要生产菌株,介绍了两种常用的药物生产和处理方法:微生物氧化发酵法和氧化酶法,以及生物表面活性剂专利合成方法。
本文概述了其在工业环境工程处理中的主要应用,如在工业废水处理中使用浮选去除其他重金属杂质,促进空气污染处理场中烷烃、多环芳烃和多环芳烃的生物降解,以及修复可能被其他重金属离子污染的沙质土壤,并对未来该方向的科学研究发展进行了深入探讨。
关键词:生物表面活性剂;环境生物工程;应用1生物表面活性剂的种类及其生产菌1.1生物表面活性剂的种类生物合成表面处理表面活性剂的类型通常根据其化学极性和基团结构进行分类,而化学生物合成表面活性剂则根据其生化合成特性和产生细菌的不同特征进行区分。
一般来说,它可以分为五种化学类型:葡萄糖和脂质、磷脂和间质脂肪酸、脂肽和磷脂蛋白、聚合物和特殊材料表面处理表面活性剂。
1.2生物表面活性剂的生产菌在生物应用中产生表面活性剂的大多数真菌生产菌株是各种细菌、酵母和其他真菌的天然代谢结合产物。
这些产生真菌的细菌大多是从淡水湖、土壤或其他被泥浆和石油生物污染的海洋中筛选和分离出来的。
2生物表面活性剂的生产在生物和细菌培养物中培养表面细菌和表面生物活性剂。
目前,培养细菌的方法主要有两种:一种是通过微生物培养细菌基质,另一种是酶发酵。
生物表面活性剂的生产与应用
生物表面活性剂的生产与应用生物表面活性剂是一类由微生物合成的化合物,具有很强的表面活性和乳化性能。
由于其天然来源、可持续性以及生物降解性等特点,成为了替代传统化学表面活性剂的潜在耗材之一。
一、生物表面活性剂的生产技术目前,常用的生物表面活性剂生产技术主要包括发酵法、基因工程法等。
其中,发酵法最为常见,通过在生物发酵过程中让微生物合成表面活性剂。
在发酵过程中,微生物可利用碳源、氮源等物质合成表面活性剂。
值得一提的是,发酵法不应该忽略其对筛选菌株的要求。
不同的微生物菌株不仅合成的表面活性剂种类多样,且生产效率也有所不同。
因此,筛选菌株、优化发酵条件等环节,都对表面活性剂的生产量和质量有影响。
二、生物表面活性剂的应用生物表面活性剂具有极高的应用价值,例如可以用于环境清洁、食品加工等领域。
下面将分别阐述其在不同领域的具体应用:1.环境清洁。
生物表面活性剂具有天然来源的特点,成为了环境友好型耗材。
其应用于清洗油污、除菌消毒等方面,效果显著。
同时,生物表面活性剂还能与重金属离子、有机污染物等化合物的形成络合物,减缓其对环境的污染。
2.食品加工。
生物表面活性剂可用于食品的抗氧化、保鲜、除膜等处理。
其中,利用生物表面活性剂进行无残留的清洗去膜,可有效减少对环境和健康的影响。
3.医药行业。
生物表面活性剂表现出一定的生物活性,其可用于药物递送、治疗慢性伤口等方面。
其中,在脑瘤治疗中,通过生物表面活性剂减少药物副作用,达到更好的疗效。
三、生物表面活性剂的市场前景虽然生物表面活性剂在市场中的份额还未达到传统表面活性剂的高度,但其优良特性已受到广泛关注,被认为是一种便捷、经济、环保的替代品。
这一市场前景也越来越受到各大产业的青睐。
据统计,全球生物表面活性剂的市场规模已超过10亿美元,预计未来将保持高速增长。
总的来说,生物表面活性剂不仅具有广泛的应用领域,而且成为了主要的研究方向之一。
通过优化生产和应用技术,可以进一步提高其在实际中的使用效果。
表面活性剂在环境污染治理中的应用研究
表面活性剂在环境污染治理中的应用研究简介表面活性剂是一种具有较强的界面活性和分散性能的化学物质,广泛应用于日常生活和工业生产中。
近年来,随着环境污染问题日益严重,越来越多的研究聚焦于表面活性剂在环境污染治理中的应用研究。
本文将探讨表面活性剂在水质净化、土壤修复和空气污染治理等方面的应用,并总结其研究现状和发展前景。
一、水质净化中的应用1. 油污水处理油污水是一种常见的水污染问题,传统的处理方法主要依靠化学沉淀和物理过滤。
然而,这些方法存在操作复杂、能耗高以及废弃物处理难等问题。
表面活性剂作为一种有效的分散剂和乳化剂,可以将油污水中的油脂微粒分散为较小的颗粒,使其更易于去除。
研究发现,特定种类的非离子表面活性剂可以在油污水中形成类似乳液的胶体束,方便后续处理。
因此,表面活性剂在油污水处理中具有潜在的应用前景。
2. 重金属离子去除重金属离子是另一类常见的水污染源。
传统的处理方法主要依赖于化学沉淀和离子交换技术,但这些方法不仅操作繁琐,而且产生大量的化学废物。
表面活性剂通过其亲油亲水的特性,可以在水环境中吸附和净化重金属离子。
研究表明,阳离子表面活性剂与重金属离子之间存在着强大的配位和吸附作用,能够有效去除水中的重金属污染。
二、土壤修复中的应用1. 污染土壤的改良土壤污染是世界范围内的一个严峻问题。
传统的土壤修复方法主要包括燃烧、化学修复和生物修复等,但这些方法不仅成本高昂,而且效果有限。
表面活性剂作为一种具有分散和乳化特性的化学物质,可以在土壤中改良和促进有机污染物的生物降解。
研究发现,表面活性剂能够通过改善土壤水分和通气条件,促使土壤微生物对有机污染物进行降解,从而实现土壤修复。
2. 污染土壤的重金属固定重金属污染是土壤修复中另一个亟待解决的问题。
传统的修复方法主要包括土壤稳定化和迁移修复等,但这些方法需耗费大量的资源和时间。
表面活性剂可以与土壤中的重金属离子发生化学反应,形成难溶的结晶或络合物,从而实现重金属的固定和减少其对环境的危害。
生物表面活性剂及其在环境修复中的研究进展_麦有斌
第7卷第12期环境污染治理技术与设备Vol .7,No.122006年12月Techniques and Equi pment for Envir on mental Polluti on Contr olDec.2006生物表面活性剂及其在环境修复中的研究进展麦有斌 尹 华3 叶锦韶 彭 辉 秦华明(暨南大学环境工程系,广州510632)摘 要 生物表面活性剂是由微生物分泌的天然产物,由于其物理性质和化学结构与许多人工合成的表面活性剂相似,并且对土壤、淡水、海洋等生态系统毒性较低,因而在环境污染治理方面,特别是在重金属和石油等有机溶剂污染的原位和异位生物修复方面具有极大的应用潜力。
主要综述了近年国内外生物表面活性剂在廉价制备、作用机理、环境修复中的研究进展。
关键词 生物表面活性剂 环境修复 生物降解中图分类号 X172 文献标识码 A 文章编号 100829241(2006)1220005205Advances i n stud i es of the effect of b i osurfact an ts onenv i ronm en t a l rem ed i a ti onMai Youbin Yin Hua Ye J inshao Peng Hui Q in Hua m ing(Depart m ent of Envir onmental Engineering,J inan University,Guangzhou 510632)Abstract B i osurfactants are natural p r oducts derided fr om m icr oorganis m s of s orts 1Due t o their physical p r operties and che m ical structures ’si m ilarities synthetic surfactants,and their l ow t oxicity p r ofile t o terrestri 2al,fresh water,marine ecosyste m s,bi osurfactants are potential candidates for vari ous envir on mental app licati ons,particularly f or in situ bi ore mediati on of sites conta m inated by heavy metals and organic s olvents,such as petr ole 2um 1This paper mainly revie ws the advances in l ow cost p r oducti on,functi onal mechanis m and envir onmental re 2mediati on of bi osurfactants .Key words bi osurfactant;envir onmental re mediati on;bi odegradati on基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578070);广东省科技计划资助项目(2003C32103)收稿日期:2005-11-01;修订日期:2006-05-02作者简介:麦有斌(1980~),男,硕士研究生,主要从事水污染治理方面的研究。
生物表面活性剂及其应用
生物表面活性剂及其应用摘要:在日常生活、工农业及高科技领域,表面活性剂得到广泛应用。
他们是工业上最重要的助剂。
大部分表面活性剂是由石油化工产品合成的,在生产和使用过程中对环境造成严重污染。
由于环境保护意识的提高,许多表面活性剂不降解、难降解或降解周期长,逐渐受到限制。
生物表面活性剂是20世纪70年代末出现的一种新型生物工程材料,是国际生物工程界的研究热点。
它不仅具有优良的化学性能,而且对人畜无毒,对环境无污染。
其不污染人类赖以生存的环境,可被生物快速降解。
与此同时,它的生产过程也是一个环境净化、废物利用、变废为宝的过程,引起了人们对生物表面活性剂的极大关注,并使其成为绿色表面活性剂发展的重要方向。
关键词:生物表面活性剂;应用引言:在社会经济飞速发展的今天,人们开始重视环保。
环境保护意识正在逐步树立。
他们还开始在自然科学领域中研究和探讨绿色环保材料。
这时,生物表面活性剂出现在人们的视野中,并逐渐被应用于许多科学实验中,目前它在化妆品、食品加工、石油工业、医疗保健、环境工程、农业等许多领域都有广泛的应用,以促进产业结构的转型升级,提高世界能源利用率,为保护世界环境发挥着不可估量的作用。
1生物表面活性剂综合概述1.1什么是生物表面活性剂生物表面活性剂主要包括糖脂,脂类,中性脂等。
就化学合成表面活性剂而言,生物表面活性剂相容性好,毒性小,绿色环保,来源于自然,但也存在着一些缺点:其产量很小,不能大规模生产,因此,其生产成本比化学合成表面活性剂要高得多,也不能满足工业化生产的要求,如何降低其生产成本,实现生物表面活性剂的大规模工业化生产成为人们关注的焦点。
1.2生物表面活性剂的生产(1)天然生物提取法古时候,我们国家用皂角帮助清洗衣物,同时,希腊使用的皂草提取液就有这一功效。
现在,人们已经从诸如蛋黄、大豆等物质中分离和提取出磷脂和卵磷脂等生物表面活性剂,这类物质易于分离和提取,并且含有较多的天然成分,在食品、医药等领域得到了广泛的应用。
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
生物表面活性剂在环境生物工程中的应用发布时间:2021-12-30T03:13:18.795Z 来源:《科学与技术》2021年第22期作者:李鹏程[导读] 本文综述了目前生物固体表面化学活性剂的应用种类繁多及其主要生产菌,李鹏程身份证号码:34128219880720****摘要:本文综述了目前生物固体表面化学活性剂的应用种类繁多及其主要生产菌,介绍了目前常用的两种药物生产处理方法:利用微生物氧化发酵法和氧化酶法及已合成获得生物表面活性剂专利。
本文总结了其在工业环境工程处理中的主要应用,如在工业废水处理中应用浮选可以去除其他重金属杂质离子,在大气污染处理场地的浮选生物降解修复中可应用于浮选促进烷烃、多元杂环烃和芳烃(pahs)的生物降解,修复可能受其他重金属离子污染的砂质土壤等,并对今后的科学研究向该方向发展做了深入探讨。
关键词:生物表面活性剂;环境生物工程;应用1生物表面活性剂的种类及其生产菌1.1生物表面活性剂的种类生物合成表面处理活性剂种类通常来说是根据它们的化学极性和基团结构来进行分类,而化学生物合成表面处理活性剂则通过它们的生化合成性质和及其生产菌的不同特性来进行区分。
一般来说可以细分为五种化学类型:葡萄糖和油脂、磷脂和间质脂肪酸、脂肽和磷肪脂蛋白、聚合物和特殊材料表面处理活性剂。
1.2生物表面活性剂的生产菌生物应用表面基质活性剂的菌类生产菌大多数都是各类细菌、酵母菌和其他真菌的自然代谢结合产物。
这些菌类生产菌大多数都是从被泥油类生物污染的淡水湖泊、土壤或其他海洋中经过筛选分离得到的。
例例如真菌banat等经过分离筛选得到两株作为生物应用表面基质活性剂的生产菌株:芽状单孢葡萄杆菌真菌ab-2和真菌y12-b。
2生物表面活性剂的生产生物和细菌的培养表面菌和表质生物活性剂的培养基质植物生产目前,可以通过两种主要生产菌的途径用来进行培养:一是利用微生物培养细菌基质发酵法、二是生物酶发酵法。
而在细菌采用微生物细菌发酵法方式进行基质生产时,生物和细菌的培养表面菌和表质生物活性剂的培养基质生物种类、产量主要组成部分分别取决于细菌及其主要生产菌的培养基质生物种类、生长发育主要阶段,碳酸酸甲酯基质的物理化学性质,培养基中n、p和各种活性金属酸根酸氢离子间的混合mg2+、fe2+的均匀混合量和浓度以及其他进入其他培养基的混合条件(ph、温度、搅拌作用量和混合速度等)。
生物表面活性剂论文
生物表面活性剂论文辑个穷酸秀才表面活性剂是一类重要的化工原料,素有“工业味精”之称,它在石油工业、环境保护、食品加工业等许多领域中占有特殊的地位。
化学合成的表面活性剂,在生产和使用过程中常常会带来严重的环境污染问题,而生物表面活性剂是由微生物所产生,是一类具有表面活性的天然添加剂,它除了具有与化学合成表面活性剂相同的作用外,还以其安全、无毒、能生物降解等优点受到人们的青睐。
1 生物表面活性剂的来源和分类生物表面活性剂多数由细菌、酵母菌、真菌等微生物产生。
微生物发酵法生产生物表面活性剂的生产菌种大致可分为三类:一类是严格以烷烃作为碳源的微生物,如棒状杆菌;一类是以水溶性底物为碳源的微生物,如杆菌;另一类可以烷烃和水溶性底物两者作为碳源,如假单孢菌。
微生物产生的生物表面活性剂种类很多,依据它们的化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全胞表面本身等五大类。
2 生物表面活性剂结构特点和理化性能生物表面活性剂的分子结构中既有极性基团又有非极性基团,是一类中性两极分子。
亲水集团可以是离子或非离子形式的单糖、二糖、多糖、羧基、氨基或肽链;疏水基团则由饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸或带羟基的脂肪酸组成。
对于像蛋白质-多糖复合物等一些分子量较大的生物表面活性剂分子,其亲水和疏水部分可以由不同的分子组成。
生物表面活性剂能在两相界面定向排列形成分子层,能降低界面的能量,即表面张力,多数生物表面活性剂可将表面张力减小至30mN/m。
它们在决定界面的流变学特性以及在两相物质传递方面起着十分重要的作用。
另外,生物表面活性剂具有良好的热及化学稳定性,如由地衣芽孢杆菌产生的脂肽在75C时至少可耐热140h。
生物表面活性剂在ph5.5-12之间保持稳定,当ph小于5.5时,会逐渐失活[1]。
生物表面活性剂反应产物均一,可引进新类型的化学基团,这些都是化学表面活性剂所无法比的。
生物表面活性剂安全、无毒、生产工艺简单,常温常压下即可发生反应。
简述生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
简述生物表面活性剂在环境生物工程中的应用发表时间:2020-09-08T08:53:02.132Z 来源:《建筑学研究前沿》2020年12期作者:贾大伟洪亚杰孟宪屿许妍[导读] 地球正在以各种方式向人们释放信号,对环境污染造成的严重后果进行警告,环境生物工程建设在保护自然、治理污染、美化环境等方面发挥着重要作用。
表面活性剂是环境生物工程处理各种问题经常用到的一种物质,有的是通过化学反应将化学成分合成的,有的是生物代谢过程中产生,也就是生物表面活性剂。
贾大伟洪亚杰孟宪屿许妍辽宁中环祥瑞工程技术有限公司辽宁朝阳 122000摘要:地球正在以各种方式向人们释放信号,对环境污染造成的严重后果进行警告,环境生物工程建设在保护自然、治理污染、美化环境等方面发挥着重要作用。
表面活性剂是环境生物工程处理各种问题经常用到的一种物质,有的是通过化学反应将化学成分合成的,有的是生物代谢过程中产生,也就是生物表面活性剂。
两者相比,生物表明活性剂具有多方面的优势,比如效率高、成本低、不会破坏环境等等,提高了环境工程建设的质量和效益。
关键词:生物表面活性剂;环境生物工程;应用引言化学表面活性剂在过去的环境工程中发挥着重要的作用,但是其对周围环境的破坏和对人们生活的不利影响不容忽视,同时无法充分保障环境工程的效益。
目前,无论是国家层面,还是普通百姓,对环境问题的重视程度和认知都在不断加强,化学表面活性剂正在逐渐失去市场,取而代之的是更为生态、环保的生物表面活性剂,不仅在功能、效果上不输于甚至更强于化学表面活性剂,在成本方面也更低,而且生物作为大自然生物链中的一环,其参与到环境处理中是符合自然发展规律的,能够最大程度的减少对环境的不良影响。
一、生物表面活性剂概述生物表面活性剂作为一种微生物的代谢产物,是微生物在不断进化和运动的过程中产生的具有表面活性的物质,其不仅具有传统活性剂的功能,还具有很多传统活性剂不具备的优势,使用范围广泛,比如工业生产、农业生产、食品工程、环境工程等领域。
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生物表面活性剂在环境工程中的应用生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时,在代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。
与化学合成表面活性剂相比,生物表面活性剂具有许多独特的属性,如:结构的多样性、生物可降解性、广泛的生物活性及对环境的温和性等。
由于化学合成表面活性剂受原材料、价格和产品性能等因素的影响,且在生产和使用过程中常会严重污染环境及危害人类健康,因此,随着人类环保和健康意识的增强,近二十多年来,对生物表面活性剂的研究日益增多,发展很快,国外已就多种生物表面活性剂及其生产工艺申请了专利,如乙酸钙不动杆菌生产的一种胞外生物乳化剂已经有了成品出售。
国内对生物表面活性剂的研制和开发应用起步较晚,但近年来也给予了高度重视,其中研究最多的就是生物表面活性剂在提高石油采收率以及生物修复中的应用。
一、生物表面活性剂的种类及其生产菌1、生物表面活性剂的种类化学合成表面活性剂通常是根据它们的极性基团来分类,而生物表面活性剂则通过它们的生化性质和生产菌的不同来区分。
一般可分为五种类型:糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性剂。
2、生物表面活性剂的生产菌大多数生物表面活性剂是细菌、酵母菌和真菌的代谢产物。
这些生产菌大多是从油类污染的湖泊、土壤或海洋中筛选得到的。
如banat等从油泥污染的土壤中分离得到两株生物表面活性剂的菌株:芽孢杆菌ab-2和y12-b。
表1列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌。
二、生物表面活性剂的生产目前,可以通过两种途径生产生物表面活性剂:微生物发酵法和酶法。
采用发酵法生产时,生物表面活性剂的种类、产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段,碳基质的性质,培养基中n、p和金属离子mg2+、fe2+的浓度以及培养条件(ph、温度、搅拌速度等)。
如davis等在成批培养枯草芽孢杆菌时发现,在溶解氧耗尽和限氮条件下可得最大浓度(439.0mg/l)的莎梵婷。
kitamoto等利用南极假丝酵母的休止细胞生产甘露糖赤藓糖醇脂,对培养条件进行优化后,最高产量可达140g/l。
发酵法生产生物表面活性剂的优点在于生产费用低、种类多样和工艺简便等,便于大规模工业化生产,但产物的分离纯化成本较高。
与微生物发酵法相比,酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子,但同样具有优良的表面活性。
其优点在于产物的提取费用低、次级结构改良方便、容易提纯以及固定化酶可重复使用等,且酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品,如药品组分。
尽管现阶段酶制剂成本较高,但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性,有望降低其生产成本。
三、生物表面活性剂的提取发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%,这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。
生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不同。
其中溶剂萃取是最常用的提取方法,如kuyukina等利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂,可以获得较高产率10mg/l。
超滤是用于提取生物表面活性剂的一种新方法。
lin等用分子量截止值为30000da的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷,收率达95%。
mattei等设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置,应用切面流过滤法能连续提取产物,产率高达3g/l。
能与连续发酵生产配套的产物提取方法有泡沫分离、离子交换树脂法等。
davis等用泡沫分离法连续提取枯草芽孢杆菌产生的莎梵婷,收率达71.4%。
鼠李糖脂的提取过程是先离心过滤除去细胞,再通过吸附色谱将鼠李糖脂浓缩在安珀莱特xad-2树脂上,后用离子交换色谱法提纯,最后将液体蒸发和冷冻干燥可得纯度为90%的成品,收率达60%。
四、生物表面活性剂在环境工程中的应用1、在废水处理工艺中的应用用生物法处理废水时,重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用,因此,在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。
当前,常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子,但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的限制,应用效果不甚理想;浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠),易产生二次污染而受限制,因此,有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品,而生物表面活性剂恰好具有这一优势。
但是,国内外对这一方面的应用研究很少,直到最近才有报道。
zouboulis等研究了生物表面活性剂作为捕收剂除去广泛存在于工业废水中的两种有毒金属离子:cr4+zn2+。
结果表明,莎梵婷和地衣芽孢杆菌素在ph为4时均能很好地从废水中分离吸附了cr4+αfeo(oh)或cr4+fecl3·6h2o形成的螯合物,极大地提高了cr4+(50mg/l)的去除率,几乎可达100%;在ph为6时,莎梵婷对螯合物中的zn2+(50mg/l)去除率高达96%,而在相同条件下,地衣芽孢杆菌素的处理效果不明显,去除率为50%左右。
2、在生物修复中的应用在利用微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境的过程中,由于所使用的生物表面活性剂可以直接使用发酵液,能节省表面活性剂的分离提取和产品纯化成本,因此,生物表面活性剂在现场生物修复有机污染场地的应用潜力很大。
国外对生物修复的研究大约起始于20世纪80年代初期,至今已有大量成功的工程实例。
如harvey等将铜绿假单胞菌生产的海藻糖脂,加入exxon valdez号油轮在阿拉斯加威廉王子海湾造成的原油泄漏污染的海水中,大大提高了原油的降解速度。
这也是目前为止规模最大的实际应用中最成功的现场生物修复。
而在国内还未见有将生物表面活性剂成功用于环境污染物治理方面的报道。
(1)促进烷烃类物质的降解烷烃是石油的主要组成成分。
在石油勘探、开采、运输、加工及储存过程中,不可避免地会有石油排入环境中而对土壤、地下水造成污染。
为了提高烷烃的降解速率,加入生物表面活性剂能够增强疏水性化合物的亲水性和生物可降解性,增加微生物的数量,继而提高烷烃的降解速率。
noordman等研究了不同类型表面活性剂对十六烷的降解作用,结果表明生物表面活性剂鼠李糖脂对十六烷的降解作用明显优于其他十四种化学合成表面活性剂。
rahman等发现分别添加0.1%和1%鼠李糖脂的堆制系统中,汽油污染土壤中碳氢化合物的降解率分别提高了11.9%~45.2%和20.2%~48.3%。
最近rahman等在研究储油罐底部泥状沉积物与土壤混合堆制过程中正构烷烃的降解情况时,也发现添加鼠李糖脂能显著增加烷烃的降解率。
(2)促进多环芳烃的降解多环芳烃因其“三致”(致癌、致畸、致突变)作用而日益受到人们的重视,许多国家都已将其列为优先污染物。
已有研究表明,微生物降解是从环境中去除多环芳烃的最主要途径,且多环芳烃的降解性能随苯环数量的增加而降低,三环以下的多环芳烃易降解,四环以上的较难降解。
迄今为止,关于多环芳烃降解菌能促进多环芳烃的生物可利用性存在三种假说:先通过分泌生物表面活性剂促进多环芳烃的降解。
其次通过产生胞外聚合物促进多环芳烃的降解。
再通过形成生物膜促进多环芳烃的降解。
johnsen等的实验结果表明少动鞘脂单胞菌是通过分泌表面活性剂——葡聚糖脂的方式而促进多环芳烃化合物降解的。
(3)用于除去有毒重金属由于有毒重金属在土壤环境中的污染过程具有隐蔽性、稳定性及不可逆性等特点,因此,土壤中有毒重金属污染的修复一直是学术界的热点研究课题。
目前可以用玻璃化、固定化/稳定化、热处理等技术除去土壤中的重金属。
玻璃化处理技术可行,但是工程量大,费用高;固定化过程具有可逆性,因此处理后还需要不间断地监测处理效果;而热处理技术则只适用于除去易挥发的重金属如hg等。
因此,低成本的生物学处理方法发展很快。
近年来,人们开始利用对生态环境无毒的生物表面活性剂修复受重金属污染土壤。
torrens等的实验结果表明,添加鼠李糖脂使cd的去除率提高了8%~54%。
mulligan等用0.25%的莎梵婷连续5天冲洗受重金属污染的土壤后,cu的去除率达70%。
mulligan等分别使用三种不同的生物表面活性剂冲洗受重金属cu、zn污染的沉积物。
三种生物表面活性剂对重金属的去除效果都不同:0.5%的鼠李糖脂对cu的去除效果较好,去除率为65%;4%的槐糖脂则对zn的去除效果较好,为60%;而莎梵婷对两者均无多大效果,去除率仅为15%和6%。
并研究了重金属在沉积物中赋存形态量的变化,其中,鼠李糖脂和莎梵婷主要除去了有机结合态的cu,槐糖脂主要除去了氧化物结合态和碳酸盐结合态的zn。
这一研究结果也证实了用生物表面活性剂冲洗沉积物除去其中重金属的方法是可行的。
为了早日实现生物表面活性剂的大规模工业化生产,提高实际应用程度,今后的研究将着重于以下三个方面:(1)选育能以廉价碳源为底物、产量高的菌种(如benincasa等利用生产向日葵油过程中产生的废物皂料为唯一碳源成批培养铜绿假单胞菌,获得的鼠李糖脂最大浓度为16g/l)。
(2)在对生物表面活性剂的纯度要求较高的应用场合应设计经济有效的产物分离纯化方法。
将其二次开发产品应用于化妆品、食品、制药等行业,能在一定程度上抵消生物表面活性剂的高生产成本。
(3)研究生物表面活性剂生产菌降解有机污染物的作用机制,明确生物表面活性剂在污染现场的作用过程,使之在直接应用发酵液进行生物修复时能快速、有效降解污染物。