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

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）。而与一般化工微生物通过利用发酵法化学加工合成相比，酶法化学加工技术合成的一些特殊表面物质催化化学活性剂中的产物晶体分子多数只是一些产物分子内部结构相对简单的活性产物分子，同样的也可以保证具有优良的表面活性。其加工技术上的优点主要体现在于对一些原产物的二次加工精纯提取及该过程人工费用低、次级物和分子结构物的加工改良方便、容易重复进行加工提纯以及一些固定化工副酶品还得以可重复使用等，且通过利用酶法化学加工技术合成的一些特殊表面物质催化化学活性剂产物分子产品可广泛地应用于食品加工以及生产一些具有高附加值的化工副产品，如一些精制化工药品及其原料中的组分，非常得不错。

3生物表面活性剂的提取

发酵产物的提取主要费用大约低于占总药物生产处理费用的60%，这可能是目前生物物质表面化学活性剂发酵产品实现商业化的一个主要技术障碍。生物细胞表面化学活性剂的最佳方法提取溶剂方法一般随细菌发酵过程操作及其物理化学反应性质的不同而不同。其中溶剂萃取方法是最常用的一种提取溶剂方法，如uukuyukina等。它利用苯二甲基－叔丁二甲基醚溶剂萃取红葡萄球菌细胞生产的细微生物细胞表面化学活性剂，可以快速获得细菌较高产率10mg/l。MattEi等分别设计了一套连续过滤提取多种生物细菌表面化学活性剂的超滤装置，应用了斜切面式的流动式过滤法使其能连续过滤提取多种产物，产物收率可以高达3g/l。能与连续发酵泡沫树脂技术生产配套的新型泡沫树油产物新型树脂浓缩提取吸附处理技术方法主要原理有多种比如泡沫树油产物树脂分离、离子交换色谱法和新型树脂浓缩提取吸附法等。davis等用这种新型泡沫树脂离子产物分离法连续发酵树脂提取各种落叶树和枯草的主根嫩芽和落叶头孢杆菌形成树脂后所产生的莎梵婷，收率一般可高达71.4%。

4生物表面活性剂在环境中的应用

4.1在废水中的处理方法

应用化学生物化合法废水处理活性废水时，重金属化学离子对处理活性污泥土壤中的有害微生物和在菌群中通常会直接产生有害抑制或诱发毒害光合作用，因此，在用化学生物化合法废水处理这些含有大量重金属化学离子的活性废水时须首先进行废水预处理。当前，常用的非氢氧化物化学沉淀法可以除去活性废水污泥中的大量重金属化学离子，但其化学沉淀法的效率由于受所用氢氧化物废水溶解度的很大限制，应用起来效果不甚理想；化学浮选处理法废水用于处理废水后续预处理时又会经常因所用化学浮选法的捕收剂在其废水后续处理过程中难进行降解（即例如应用化学生物合成中的表面化学活性剂例如十二烷基磺酸钠），易降解产生废水二次污染而大大受应用限制，因此，有必要考虑开发易杀微生物而难降解、对周边环境无毒害的废水替代品，而应用生物法的表面化学活性剂恰好同样具有这一应用优势。

4.2用于除去有毒重金属

由于这些有毒有害重金属在用于土壤环境处理中的土壤污染处理过程可能具有一定隐蔽性、稳定性及不功能可逆性等三大特点，因此，土壤中对于有毒有害重金属物质直接污染的彻底处理以及修复一直以来也都是国内环境学术界的一个重要热点工程技术科学研究课题。目前我们认为可以用一种新型玻璃化、固定化/稳定化、热处理等多种修复工艺技术彻底完全除去那些处于变质土壤环境处理中的其他有毒有害重金属。这种新型玻璃化后的污染物热处理以及修复工艺技术可行，但是由于修复技术工程量大，费用高；这种固定化处理过程很有可能还是具有一定功能可逆性，因此这些污染物在处理后还是有可能同时需要不间断地进行修复过程监测和对污染物的处理以及修复技术效果；而这种新的热处理以及修复工艺技术则广泛适用于变质土壤彻底除去易燃或过度直接挥发的其他有毒有害重金属，比如硫化氯和硫酸hg等。因此，低污染技术和高成本的变质土壤环境生物学中对污染物的处理以及修复技术方法仍然还在发展很快。近年来，人们已经逐渐开始深入研究如何利用对变质土壤及其生态环境来说完全无毒的有机化学生物碱和土壤表面有机化学物质活性剂的作用来彻底修复那些土壤受其他有毒有害重金属化学物质直接污染后的变质土壤。

4.3促进多环芳烃的降解

可以降解多种杂环单体芳烃因其"三致"（包括致癌、致畸、致癌和突变）的副作用而日益广泛受到社会人们的高度重视，许多发达国家都已将其纳入列为一类优先环境污染物。已知现有临床研究结果表明，微生物间接降解方法是从自然环境中直接去除多种杂环单体芳烃的最主要降解途径，多种杂环单体芳烃的间接降解利用性能也会随多种苯环芳烃数量的不断增加而有所降低，三至四环以下的多种杂环单体芳烃易间接降解，四环以上的较难直接降解。迄今为止，关于多种杂环单体芳烃间接降解方法菌株可能直接促进多种杂环单体芳烃的降解生物可持续利用性主要存在三种基本假说：先通过利用分泌多种生物细胞表面脂质活性剂直接促进多种杂环单体芳烃的直接降解。其次就是通过降解产生的细胞外芳烃聚合物直接促进多种杂环单体芳烃的间接降解。再通过细胞形成一层生物细胞膜直接促进多种杂环单体芳烃的间接降解。

结束语

随着可持续道路的建设，人们对环境保护的重视，生物表面活性剂的使用率也会逐步地提高，因此我们要不断提高科研水平，加大研究力度降低生物表面活性剂的成本，提高其使用性能，这样才能更好地开发市场，使其发展。

参考文献：

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