生物表面活性剂及其在环境工程中的应用论文

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1、生物表面活性剂及其在环境工程中的应用论文摘要：综述了生物表面活性剂的种类及其生产菌，介绍了目前常用的两种生产方法：微生物发酵法和酶法合成生物表面活性剂。总结了其在环境工程中的应用，如在废水处理中浮选去除重金属离子，在污染场地的生物修复中用于促进烷烃、多环芳烃(PAHs)的降解，修复受重金属污染的土壤等，并对今后的研究方向做了探讨。关键词：生物表面活性剂生物修复重金属多环芳烃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.freelspp

2、.)红平红球菌(Rhodococuserythropolis)鼠李糖脂铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)槐糖脂解脂假丝酵母(Candidalipolytica)球拟酵母(Torulopsisbombicola)葡萄糖、果糖、蔗糖脂棒状杆菌(Corynebacteriumspp.)红平红球菌(R..erythropolis)纤维二糖脂玉蜀黍黑粉菌(Ustilagomaydis)脂多糖乙酸钙不动杆菌(AciobactercalcoaceticusRAG1)假单胞菌(Pseudomonasspp.)脂肽枯草芽孢杆

3、菌(Bacillussubtilis)地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)鸟氨酸，赖氨酸，缩氨酸氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans)盐屋链霉菌(Streptomycessioyaensia)葡萄糖杆菌(Gluconobactercerinus)磷脂氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)脂肪酸野兔棒状杆菌(Corynebacteriumlepus)石蜡节杆菌(Arthrobacterparaffineus)2生物表面活性剂

4、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5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6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

5、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。3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

6、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7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8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/L1。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9用泡沫分离法连续

7、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%2。4生物表面活性剂在环境工程中的应用许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境，相比之下，生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。如：在废水处理工艺中可作为浮选捕收剂与带电胶粒相吸以除去有毒金属离子，修复受有机物和重金属污染的场

8、地等。4.1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